• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2017.05a
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• pp.91-91
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• 2017

트라이볼로지란? 상대운동을 하면서 서로 영향을 미치는 두면 및 이와 관련된 문제로 마찰, 마모, 윤활에 대한 것을 말한다. 트라이볼로지는 1960대에 조사 연구되기 시작하면서 학문적으로 많은 정리가 이루어졌고, 현재 현대사회에서 문제가 되고 있는 에너지 및 환경 문제를 해결할 수 있는 핵심 요소로 떠오르고 있다. 특히 4차 산업혁명시대를 맞이하여 많은 부분에서는 인공지능, 클라우딩, 빅 데이터 및 로봇 등을 이야기하고 이에 대한 투자 및 개발을 이야기하고 있지만, 이 4차 산업을 뒷받침할, 강인한 제조업이 없으면 불가능한 혁명이라고 말 할 수 있다. 특히 트라이볼로지는 제조업의 무인 자동화 및 무인 로봇 등 이를 필요로 하는 산업 기기와 같은 전반적인 부품 및 소재의 마모를 감소시켜, 기계 장치의 신뢰성을 증가시킬 수 있다. 마찰은 두 물체 상호간의 열 발생을 억제 시키고, 마모는 물체의 표면 경도가 높으면 높을수록 마모량이 적어진다고 알려져있다. 따라서 트라이볼로지와 관련한 표면 처리의 경우, 고온 환경에서의 사용성 증대 및 고경도화 그리고 저마찰을 위한 방향으로 개발 발전되어져 왔다. 트라이볼로지 코팅 중 내마모 코팅의 경우, 티타늄 원소를 기본으로 알루미늄(Al) 및 실리콘(Si)를 합금화하면서, 고경도화 및 내열성을 증대시키는 방향으로 발전되어 왔다. 그에 따라 표면경도의 경우, 4000 Hv, 내열성 $1200^{\circ}C$에 도달였다. 하지만 여전히 철계와의 마찰계수는 0.3 이상으로 이를 낮추는 방법이 요구되고 있다. 최근 트라이볼로지 코팅 중 카본을 함유한 비정질 다이아몬드상 카본 막 (Diamond like Carbon Film : DLC) 이나, Diamond 막의 수요 증가는 마찰을 낮추어 융착마모를 줄이려는 노력으로 볼 수 있다. 특히 수소를 포함하지 않는 고경도 탄소막인 ta-C(tetrahedral amorphous-Carbon)의 수요는 증대되고 있으며, 이에 대한 후막화 및 양산화 기술의 개발의 현재 isssu로 대두되고 있다.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.35 no.7
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• pp.619-626
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• 2007

The analysis of the frictional energy of the rubber block with contact to the surface is necessary to study the wear for rubber. It is important to define the relationship of the frictional energy and wear, as the most theory of the wear of rubber product is based on the frictional energy of rubber block. To predict the life of the rubber block, the most of research has been focused on the use of the finite element analysis or the actual experiments which need the many time and expensive costs.Therefore, this research is achieved the successful results of the analysis to the frictional energy by analytic method. This frictional energy is function of the material properties, the shape of block, the vertical and horizontal load and the block moving speed. The analytical results are compared with the test results of this paper which can be used for the analysis of the friction behavior for the wear estimation of the rubber products.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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• v.38 no.10
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• pp.1117-1123
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• 2014

This study sintered $Si_3N_4$ with different amounts of $SiO_2$ nano-colloid. The surface of a mirror-polished specimen was coated with $SiO_2$ nano-colloid, and cracks were healed when the specimen was treated at a temperature of 1273 K for 1 h in air. Wear specimen experiments were conducted after heat treatments for 10 min at 1073, 1273, and 1573 K. The heat-treated surface that was coated with the $SiO_2$ nano-colloid was slightly rougher than the noncoated surface. The oxidation state of the surface according to the heat treatment temperature showed no correlation with the surface roughness. Moreover, the friction coefficient, wear loss, and bending strength were not related to the surface roughness. $Si_3N_4$ exhibited an abrasive wear behavior when SKD11 was used as an opponent material. The friction coefficient was proportional to the wear loss, and the bending strength was inversely proportional to the friction coefficient and wear loss. The friction coefficient and wear loss increased with increasing amounts of the $SiO_2$ nanocolloid. In addition, the friction coefficient was slightly increased by increasing the heat treatment temperature.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2008.11a
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• pp.61-62
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• 2008

Closed field unbalanced magnetron sputtering 방법을 이용하여 CrZr-Si-N 박막을 증착하였다. Si Target power의 변화에 따라 박막을 증착하여 XRD, SEM, XPS, GDOES, AFM, XPS, Nanoindentation을 이용하여 박막의 미세구조, 성분분석, 표면 조도, 경도를 측정하였다. $500^{\circ}C$에서 annealing한 후 상온에서의 박막의 경도와 비교하였고, 상온과 $500^{\circ}C$에서 마모 실험을 행한 후 마찰 계수를 측정하여 비교하였다. $Cr_{39.4}Zr_{12.3}N_{48.3}$ 박막은 $500^{\circ}C$ annealing 후 경도는 30 GPa에서 24 GPa로 감소하였고 마찰계수는 0.23에서 0.81로 약 4배 증가하였다. $500^{\circ}C$ annealing 후 $Cr_{34.6}Zr_{10.6}-Si_{6.4}-N_{48.4}$ 박막의 경도는 30 GPa로 상온에서의 경도 32 GPa과 비슷하였고 $500^{\circ}C$와 상온에서 수행된 마모시험 결과는 $500^{\circ}C$에서 마찰계수 0.43으로 상온 마모시험 결과와 거의 비슷한 결과를 보였다. 상온의 경우 Si 함량에 따른 기계적 특성 및 마모특성의 변화는 거의 없었다. 그러나 $500^{\circ}C$ annealing 후 CrZi-Si-N 박막의 기계적 특성 및 마모특성은 Si 함량에 따라 큰 차이를 나타내었다. 이러한 결과들을 통해 Si 첨가가 CrZrN 박막의 고온 안정성 향상에 기여함을 확인할 수 있었다.

• Elastomers and Composites
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• v.41 no.3
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• pp.194-204
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• 2006

The effects of the particle size and the structure of carbon blacks on the friction and the wear behavior of filled natural rubber were investigated in this study. The particle size and the structure of carbon black had a significant effect on the wear rates and the worn surface pattern, and the effect of them on abrasion resistance should be considered for the optimum design of desired wear properties. Ten carbon blacks with various sizes and structures are mixed with natural rubber in order to investigate the effects on the wear rate ($W_R$). The friction and the wear behavior were examined by self-made blade type friction-wear abrader, and the ,elation with characteristic parameter (${\psi}=\sqrt{{N_2^2}+{DBP^2}}$), obtained from the particle size and the structure, was studied. The wear rate ($W_R$) had a Power Law relation with the frictional work ($W_f$) and it was inversely proportional to the characteristic parameter of carbon black. It means that smaller particle size and better structure development of carbon black resulted in improved abrasion resistance.

• Tribology and Lubricants
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• v.9 no.1
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• pp.9-15
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• 1993

Tribology는 미끄럼 혹은 구름베어링, 피스톤링, 기어, 공구, 그밖의 상대적 움직임하에 있는 부품의 설계 및 제조와 관련된 학문이다. 또한 tribology는 서로 접촉하는 재료의 적절한 사용, 윤활유와의 상호작용 이해 및 적절한 선택을 통해 마모와 마찰의 감소 혹은 최적의 마찰(브레이크, 벨트 등의 경우)을 위해 연구되는 분야이다. 부품의 내마모성을 향상시키고 적절한 마찰계수를 얻기 위해서는 기계 설계, 윤활유 선택 및 개발, 재료의 선택 및 개발 등 여러 분야의 기여가 모두 필요하다. 지금까지는 전통적으로 사용되어 오던 재료, 특히 금속재료를 중심으로 하여 기계 및 윤활제 개발 등에 치중하여 왔다. 그러나 산업이 발전되고 복잡화됨에 따라 극한 분위기 즉 고온, 고진공하에서의 장시간 사용과 고효율 등을 요구하여 최근의 tribology 분야에 사용되는 부품들의 신소재로의 대체를 요구하고 있다. 한 예로 지금의 엔진보다 더 고온에서 작동되는 고효율의 경량의 첨단 열엔진의 개발을 들 수 있다. 이러한 열 엔진의 사용목적을 달성하기 위해서는 기존의 금속재료로는 고온에서 작동괴기에는 너무 약하고 무겁기 때문에 구조용 세라믹스가 고려되고 있는 것이다. 신소재 분야중 세라믹스는 고기능성 부품과 이미 산업화된 분야의 부품의 대체 재료로 주목을 받고 있다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2000.02a
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• pp.172-172
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• 2000

진공상태에서 diamond stylus로 MgO 표면을 마모시킬 때 발생되는 photon, electron과 마찰력을 시간의 함수로 동시에 측정하였다. 전자 방출(EE)은 Channeltron electron multiplier로 , 광자 에너지는 Photomultiplier tube를 사용하여 측정하였는데 180~600nm 영역의 photon을 검출하였다. 광자 방출(PhE,) 실험은 공기중에서도 할 수 있으나 전자방출은 1$\times$10-4pa 이하의 진공에서 실험하여 얻었다. 본 실험을 통하여 결정과 diamond stylus 사이에서 일어나는 마모 현상은 millisecond로 관찰하여 표면 변화에 대한 상관관계를 조사하였다. 열처리 한것과 열처리 하지 않은 시료를 비교한 결과 3개의 signal(마찰력, PhE, EE)을 시간에 따라 분석하면 stick-slip-like 현상을 볼 수 있었다. 이것으로 보아 stick은 변형에 의해 생기고 ms 후에 벽개 현상이 발생됨을 볼 수 있다. 방출과 마찰력은 표면조건, load, stylus velocity에 따라 변하였다. luminescence는 주로 변형에 의해 생겼으며, 전자 방출은 벽개(fracture)에 의해 발생됨을 알 수 있었다. 시료의 처리과정과 load 속도에 따른 Photon, electron의 방출은 시료의 표면 상태에 따라 좌우되었다. 마찰력, PhE, EE의 시간에 따른 분석에서 PhE는 변형 과정에 민감하며, EE는 stylus velocity에 의존하였다. 이러한 방출 현상은 세라믹의 급격한 벽개 과정을 이해하는데 많은 도움을 주었다.

• Proceedings of the KSR Conference
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• 2008.06a
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• pp.2080-2093
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• 2008

Disk brake system take charge of maximum braking energy among the mechanical brake systems for high speed train. For this reason, Metallic friction materials and heat resistant steel disk is adopted at disk brake system for high speed train. It was investigated tribological characteristics(friction coefficient, friction stability, wear rate and braking temperature) between some kinds of metallic friction materials and heat resistant steel disk. Cu-based friction material for high speed train have suitable tribological characteristics.

• Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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• v.34 no.1
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• pp.23-30
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• 2014

The wear characteristics of $SiC_f$/SiC composites were evaluated according to the alignment direction of the fibers, and the elastic wave-generated friction was detected and analyzed in wearing. The friction coefficient and wear loss were similar in the longitudinal and the transverse direction of the fibers. However, these values were lower in the vertical direction of the fibers because of the brittle nature of the fiber. The friction coefficient and the wear loss were directly proportional to each other. The dominant frequencies were 58.6 kHz for monolithic SiC and 117.2 and 136.7 kHz for $SiC_f$/SiC composites, respectively.

• Journal of the KSME
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• v.52 no.2
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• pp.30-33
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• 2012

마찰 및 마모 현상은 기계의 수명에 치명적인 영향을 미치며 막대한 자원 낭비와 경제적 손실을 초래한다. 이 글에서는 친환경 관점에서 트라이볼로지 기술의 중요성과 마찰 및 마모를 저감하기 위한 기술들을 소개하고자 한다.