본 연구에서는 타이어의 공기압이 농용트랙터의 견인성능과 토양다짐에 미치는 효과를 실험적으로 조사하였으며, 다음과 같은 결과를 얻었다. 1) 타이어공기압에 따른 트랙터의 견인성능 실험 결과, 공기압의 감소는 트랙터의 운동저항은 감소시키고, 견인력과 견인효율은 증대시키는 것으로 나타났다. 따라서 연약지에서 운용되는 트랙터는 공기압의 조절을 통해(최소 허용 공기압까지 타이어공기압의 감소를 통해) 견인성능과 작업성능을 향상시킬 수 있을 것으로 판단된다. 2) 트랙터의 타이어공기압과 통과횟수의 증가는 모두 토양다짐을 증가시키는 것으로 나타났다. 따라서 토양다짐을 줄이기 위해서는 트랙터가 통과한 궤적상을 연속해서 통과할 수 있도록 작업 계획을 세우면 전체 경작 면적에 대한 토양 다짐을 줄일 수 있을 것으로 판단된다. 또한 타이어의 공기압을 최소 허용 공기압 수준까지 감소시킬 경우 토양다짐을 최소화할 수 있을 것으로 판단된다. 3) 위의 결과로부터 트랙터의 작업성능의 향상과 토양다짐의 최소화는 타이어공기압의 조절을 통해 어느 정도 이를 수 있는 것으로 판단된다. 따라서 이러한 목적을 달성하기 위해서는 운전석에 설치된 제어판을 통해 지면의 상태에 따라 타이어의 공기압을 운전자가 쉽게 조절할 수 있는 최첨단 기술인 CTI시스템을 농용트랙터에 적용하는 연구가 필요한 것으로 판단된다.
차량 운전자의 안전을 보장하고 운전의 편의를 돕기 위한 기술로는 차량용 레이더, 타이어 공기압 감지 장치, 원격시동 장치, 지리정보시스템 등이 있다. 그중 타이어는 차량의 수많은 부품들 중 도로와 직접 접촉하는 부품으로 타이어의 상태는 운전자의 안전에 직접적인 관련이 있다. 과거 포드 자동차에서는 파이어스톤에서 납품한 타이어 전량을 리콜하는 대규모 교체사례가 있었다. 초기 타이어 공기압 감지 장치는 일부 고급차종에만 적용되었는데 최근 압력 및 온도 측정용 센서의 높은 신뢰성과 양산비용의절감 및 국가의 정책적 요소가 복합적으로 작용하여 일반 차량에도 보급화가 진행중이다. 본 논문에서는 오늘날 타이어 공기압 감지 장치를 양산하는 업체들의 기술 동향을 분석하여 타이어 공기압 감지 시스템의 도입 배경, 국내외 기술기준 현황, 타이어 공기압 감지 시스템을 형성하는 기본 구조, 높은 정밀도를 가지는 반도체 센서 및 관련 기술에 대해 살펴본다.
비공기압 타이어(Non-Pneumatic tire)는 공기압 타이어와는 다르게 스포크(Spoke)로 공기압의 역할을 담당하는 새로운 타이어이다. 이 타이어는 공기압 타이어의 펑크에 대한 위험과 공기압 유지가 필요 없는 장접을 가졌으며, 공기가 존재하지 않는 우주에서도 사용이 가능하다. 본 연구에서는 음의 각으로 이뤄진 허니컴 구조의 비공기압 타이어를 수직 하중에 따른 접지압을 구하여, 이를 공기압 타이어와 비교하였다.
교통사고 예방뿐만 아니라 범세계적인 협력이 필요한 탄소배출 감축과 직결되어 있는 타이어의 '적정 공기압 유지 관리'라는 최근 그 중요성과 필요성이 날로 커지고 있으나, 운전자들의 타이어 공기압 관리에 대한 의식은 저조한 실정이다. 이러한 상황에서 타이어 적정공기압과 관련한 범국민적인 안전의식 제고를 기대할 수 있는 캠페인이 지식경제부에서 주관하고 대한타이어공업협회 및 에너지관리공단을 비롯한 관련 기관과 업체들이 참여하여 향후 6개월간 대대적으로 추진될 계획이다.
해마다 300건 이상 타이어와 관련한 소비자상담이 한국소비자보호원에 접수되는데, 피해구제 분석결과 대부분 공기압 부족 등 타이어 관리부실이 원인인 것으로 나타났다. 이에 대한 사고예방 정보를 제공하기 위해 한국소비자보호원에서는 운전자의 타이어 공기압 관리실타와 이와 관련된 타이어 특성시험을 실시했다.
유한요소법에 의하여 축대칭 정적하중을 받는 승용차용 래디알 타이어의 변형을 해석하였다. 요소는 8절점 parabolic-isoparametric 요소를 사용하였으며 타이어를 구성하는 cord-rubber복합체를 선형직교성을 갖는다고 가정하고, 그 복합체의 물성치를 간단한 식으로 표시하여 적용하였다. 공기압으로 인해 변형된 모양 및 cord에 작용하는 장력을 계산해 냈으며 이 변형된 모양을 plaster cast를 이용하여 측정한 실험치와 비교하였다. 또 타이어를 구성하는 구조가 달라지면 공기압으로 인하여 변형형태가 어떻게 변화하는가를 계산해 보았다. 이 결과로 belt의 cord수가 감소하거나 belt cord angle이 증가하면 타이어 외경이 증가함을 알 수 있다.
비공기압 타이어(Non-Pneumatic Tire)는 공기압 타이어(Pneumatic Tire)와는 다르게 스포크(Spoke)를 이용하여 공기압을 대체하는 타이어이다. 비공기압 타이어는 기존 공기압 타이어가 가지고 있는 펑크 발생이 없고, 공기압을 유지할 필요도 없다. 또한, 온도가 급격하게 변하는 우주에서도 사용이 가능하다. 이런 점에서 비공기압 타이어는 차세대 바퀴로써 주목 받고 있다. 하중이 가해지는 Honeycomb구조를 Edison을 이용하여 유한요소 해석을 진행하고, 각각의 결과를 비교하여 최적의 허니콤 구조를 찾았다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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