• 한국철도학회논문집
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• 제20권1호
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• pp.1-10
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• 2017

제동 스킬소음은 승객과 선로 주변의 주민에게 불편을 끼쳐 시급히 해결해야 할 문제의 하나이지만 해결책을 찾는 것은 쉽지 않다. 제동 스킬소음을 저감하기 위한 해결책은 크게 제동 마찰재의 소재를 개량하거나 제동패드의 구조를 개선하는 것으로 구분할 수 있다. 본 연구에서는 현재 KTX 차량에 사용되고 있는 제동패드를 기준으로 마찰재의 소재만을 바꾼 패드와, 동일한 마찰재 소재를 사용하지만 구조를 유연형으로 바꾼 제동패드를 제작하여 제동 다이나모미터에서 다양한 조건으로 마찰특성과 소음특성을 평가하고 영업차량이 역에 정차할 때 측정한 스킬소음과 비교 및 분석하였다. 제동 다이나모미터 시험이 실차 시험을 어느 정도 재현하는 것이 가능한다는 것을 발견하였고, 영업열차에서 최고 스킬소음이 발생한 4,500Hz 대역의 스킬소음은 다이나모미터 시험에서도 정확히 일치하고, 이 주파수는 제동디스크의 고유진동수와 일치하는 것을 규명하였다. 제동 스킬소음이 발생하는 주파수는 캘리퍼에 작용하는 압력, 시험온도, 그리고 제동 초속도에 따라 달라지지만 일정한 경향을 보여주지는 않았다. 개발된 제동패드의 평균 마찰계수는 0.35~0.45의 범위에 있고 마찰재 소재만을 바꾼 경우는 21.6dB(A), 구조를 변경한 경우는 17.3dB(A) 만큼 최대 소음을 줄일 수 있었다.

• 한국철도학회논문집
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• 제11권2호
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• pp.188-194
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• 2008

철도차량의 기계제동에 사용되는 제동 디스크의 표면에는 반복적인 마찰제동에 의해 열피로에 기인한 열균열이 발생하게 된다. 이러한 열균열은 제동성능 저하, 제동장치 유지보수비용 증가를 발생시키고 심지어는 대규모 열차사고의 원인으로 작용할 수도 있다. 본 연구에서는 우리나라의 새마을 및 무궁화 열차를 대상으로 고내열성을 지닌 제동 디스크 재질을 개발하기 위하여 FC280, FC250, NCM 등의 후보 재질을 선별하여 각 재질의 화학원소 성분과 비율을 결정하였다. 선별된 후보 재질로 주물 공시재를 제작하여 화학적 성분 분석, 결정 및 흑연조직 분석을 하였고 후보재질 시편에 대한 기계적 특성 시험 및 마찰특성 시험을 실시하여 현재 사용되는 제동 디스크 재질 특성과 비교하였다. 기계적 특성시험 결과 NCM이 가장 큰 인장강도를 보이나 마찰계수는 가장 작았다. 소형 다이나모 시험기에서 마찰제동 시 제동 속도 및 제동압력 변화에 대해 가장 안정적인 마찰계수를 나타내는 것은 현재의 사용품인 것으로 나타났다.

• 한국항공우주학회지
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• 제37권7호
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• pp.653-660
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• 2009

회전익기의 로터 브레이크 시스템은 제동 시 운동에너지를 마찰에 의한 열에너지로 변환시켜 로터를 정지시키거나 감속시키게 된다. 이때 발생된 마찰열은 재료의 마찰 특성 자체에 상당한 영향을 주게 되어 제동시간의 변화를 초래하거나 열탄성적 불안정성을 발생시키기도 한다. 이에 본 논문에서는 상용해석 소프트웨어 ABAQUS를 이용하여 온도에 따른 마찰계수의 변화를 고려하여 제동시간을 예측할 수 있는 열기계학적 연성해석을 수행하였으며, 이와 함께 열기계학적 거동을 고려하여 간략한 이론식을 제시하고, 이를 통해 마찰계수가 온도에 따라 변할 경우 로터 브레이크 시스템의 제동시간을 예측하고 제안된 이론식의 타당성을 고찰하였다.

• 한국윤활학회:학술대회논문집
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• 한국윤활학회 1996년도 제24회 춘계학술대회
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• pp.30-34
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• 1996

자동차용 마찰재의 원료로 사용되는 고체 윤활제($Sb_{2}S_{3}$)와 연마재(ZrSiO$){4}$)의 상대량이 다른 3가지의 마찰재를 제조하여 그들의 마찰특성을 자동차용 Brake Dynamometer를 사용하여 연구하였다. 각각의 마찰재에 관하여 자동차 제동시에 나타나는 마찰계수의 변화와 Torque 변화 그리고 시험후의 마찰재와 rotor의 마모량을 측정하였다. 제동특성과 직접 관련 있는 것으로 알려져있는 마찰계수의 안정성은 $Sb_{2}S_{3}$이 상대량이 높을 때 좋은 특성을 나타내었으며, 반면에 ZrSiO$_{4}$의 상대량이 많은 경우에는 마찰계수의 안정성이 저하되었을 뿐 아니라 제동시의 torque 변화량도 증가하여, 자동차의 Judder현상을 해결하는데 좋지않은 경향을 나타내었다. 이는 마찰시에 계면에 형성되는 윤활막의 거동에 의한 현상이며 이때 마찰재 및 상대재의 마모량은 연마재의 양이 증가함에 따라 마모량이 증가 하였다.

• 한국철도학회논문집
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• 제16권4호
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• pp.253-261
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• 2013

KTX 열차가 정거장에서 정차 시 측정한 제동 스퀼소음은 저주파에서부터 18,000Hz의 고주파 영역에 걸쳐 관찰되었다. 제동 스퀼소음이 제동디스크/패드의 상호작용에 의한 불안정 진동모드에 의해 발생한다는 가정 하에 유한요소법을 적용하여 하나의 제동디스크와 4개의 제동패드로 구성된 제동 유니트에 대해 유한요소 모델링을 하고 마찰계수, 마찰면에 작용하는 압력, 마찰재와 백플레이트의 탄성계수 등 여러 파라미터의 특성값을 변경해 가면서 제동 유니트의 불안정 진동모드에 미치는 영향을 해석하고 각 파라미터의 영향을 분석하였다. 해석결과에 의하면 불안정 진동모드는 이러한 변수들과 밀접한 관련이 있음을 알 수 있었다.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2008년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.2080-2093
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• 2008

대표적으로 높은 운동에너지를 가지는 고속철도와 항공기의 제동장치에 적용되는 금속계 소결마찰재와 내열강 간의 트라이볼로지 특성 연구를 목적으로 각각 2종류의 고속철도용 금속계 마찰재와 항공기용 금속계 마찰재를 Lab-Scale Dynamometer를 이용하여 시험하였다. 그 결과 철도용 금속계 마찰재가 항공기용 마찰재에 비해 높은 마찰계수 및 마찰계수 안정성을 나타내었고, 마모량도 철도용 금속계 마찰재는 항공기용 마찰재에 비해 약 50%수준에 불과하여 본 시험조건에서는 철도용 소결마찰재가 뛰어난 것으로 나타났다. 또한, 동계 마찰재가 철계 마찰재보다 제동시 급격하게 온도가 상승하며, 냉각도 동계 마찰재가 빨리 되지만, 동계 마찰재라도 마찰재의 기지의 량에 따라 달라지는 것으로 나타났다. 마찰재에 따라 마찰면에 형성되는 산화피막의 안정성은 달라지는 것으로 나타났으며, 산화피막은 $Fe_2O_3$와 $Fe_3O_4$계통이며, 마찰재에 따라서 마모메카니즘이 달라지는 것으로 판단된다.

• 전력전자학회:학술대회논문집
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• 전력전자학회 2018년도 추계학술대회
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• pp.183-184
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• 2018

본 논문에서는 능동댐핑을 이용하여 영구자석 동기전동기(PMSM)의 회생 제동 시 기계적 마찰력을 이용한 브레이크와 같은 제동특성을 얻으면서도 최대한의 회생에너지를 얻을 수 있는 기법에 대하여 제안한다. 능동댐핑의 이득 값을 조정하여 가상으로 마찰력을 조정하였으며 최대회생이 가능한 이득 값의 기준을 정의하고, 시뮬레이션을 통해 가상 마찰력의 변화에 따른 감속 궤적 및 PMSM의 출력전력 변화를 확인하였다.

• 대한교통학회지
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• 제27권1호
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• pp.43-51
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• 2009

이 논문은 타이어-노면간 마찰계수(drag factor)와 노면에 발생된 스키드마크를 통해 제동직전 속도(pre-braking speed) 산정을 정확하게 하기 위한 방법론을 제시하고자 한다. 제동직전 속도(pre-braking speed)와 활주직전 속도(pre-skidding speed)간 어떠한 상관관계가 있는지 판단하기 위해 실차 주행 및 제동실험을 통해 데이터가 수집되었다. 두 대의 차량에 fifth wheel(오륜) 장비, 스피드건, vericom 2000 등 다양한 측정장비를 탑재하여 제동실험이 수행되었으며, 자동차 속도, 제동거리, 활주거리, 감속도 등이 정밀 측정되었다. 실험자료의 분석을 통해 노면 마찰계수값과 활주직전 속도를 산정하고, 이후 활주직전 속도와 제동직전 속도를 비교하여 이들간의 상관관계를 규명하였다. 결과적으로 산정된 마찰계수값은 현재 일반적으로 적용되고 있는 0.8보다 높았으며, 제동직전 속도는 활주직전 속도보다 $5{\sim}10km/h$ 정도 높은 것으로 나타났다. 향후에는 다양한 차종과 노면조건에 대한 후속실험을 통해 더욱 정교한 한국형 분석모형의 개발과 실무적용이 필요할 것으로 판단된다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2003년도 추계학술대회 논문요약집
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• pp.238-238
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• 2003

• 한국산학기술학회논문지
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• 제17권11호
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• pp.545-551
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• 2016

본 논문은 철도차량 안전의 핵심 요소인 제동성능을 확인하는 평가방법의 비교와 제동성능에 영향을 미치는 차륜과 레일의 마찰계수의 분포가 감속도에 미치는 영향을 분석하고 열차 편성에 따른 감속도의 분포를 예측하였다. 제동성능의 평가는 실제 운행중인 도시철도차량의 실차 시험을 통하여 제동시 제동거리와 제동시간을 측정해서 감속도를 산출하는 제동성능 평가방법과 UIC 544-1에 따른 제동중량비율을 이용한 평가 방법에 대하여 두 방법을 서로 비교하여 장단점을 살펴보았으며 각 방법의 호환성을 검토하였다. 차륜과 레일의 마찰계수 분포를 검토한 확률적 제동모델을 수립하고 제동성능에 가장 큰 영향을 미치는 차륜과 레일의 점착계수 분포가 열차의 편성에 미치는 영향을 분석하였다. 제동중량비율을 이용한 평가방법은 일정 초기 제동속도를 시험한 결과를 다양한 제동초기속도에서의 제동거리로 환산할 수 있어 열차 신호시스템의 설계나 신규 노선에서의 운전 패턴을 설계 검증할 수 있는 기초 자료로 활용이 가능할 것으로 보이며 편성에 따른 감속도의 확률적 분포 예측을 통하여 열차분리 결합등 가변 조성시 감속도의 분포를 예측함에 따라 보다 정밀한 열차신호 설계의 기초자료로 활용가능할 것으로 판단된다.