고무의 마찰표면형상과 프랙탈(Frictional Surface Topography of Rubber and Fractal)

전문가 제언

□ 프랙탈 차원은 비선형적인 형상을 묘사하기 위해 Mandelbrot가 제시한 개념인 프랙탈 차원을 적용한 것으로 자연계의 구조적 불규칙성과 불규칙적 물체에 대한 불규칙성을 정의하고 자연물의 특징을 수치화하여 유클리드(euclid) 기하학에서 정수차원의 개념이 아니고 소수차원의 개념으로 확실히 정의할 수 없는 성질인 물체의 거칠음 정도 및 불규칙 정도를 나타내는 값이다. 불규칙적 물체에 대한 프랙탈 차원의 적용이 더욱 기대된다.

□ 프랙탈 차원에 의한 해석방법은 마찰면의 크기, 마찰표면 형상에 대하여 정확한 정보를 필요로 하지 않으며 불규칙적인 마찰표면에 대해 용이하게 채용할 수 있기 때문에 보다 쉽게 해석이 가능한 장점으로 어떤 주관적 기준을 객관적 기준에 의한 판단으로 표현할 수 있어 접촉부의 응착, 마찰, 마모에 유용하게 적용이 된다. 따라서 상호접촉운동을 하는 마찰표면에 대한 해석으로 탐침(stylus profiling)방법, 전자현미경(electron microscope)방법, 광학적(optical)방법이 있다. 따라서 전자현미경에 의한 프랙탈 차원에 의한 방법으로 해석하는 것이 보다 더 유용하다고 생각된다.

□ 고무 특유의 마모 패턴 형성에서 마찰 초기에는 불연속 또는 배향성의 낮은 패턴이지만 마모의 진전에 의해 마찰 직각방향에 연속적 또는 배향성이 높은 패턴이 형성되어 형상의 특징을 정량화하는 것은 마찰에 따른 마모의 수명 예측에 유용하다. 3차원 형상과 표면적의 관계에서는 3차원 형상의 정방형 1변의 사이즈가 클수록 표면적 원값은 작아지는 경향으로 프랙탈 차원이 곡선형태로 감소되는 것을 알 수 있다. 그러나 하중이 큰 고무의 마찰면형상과 표면적에서는 3차원 형상의 정방형 1변의 사이즈가 클수록 표면적은 작아지는 경향이지만 프랙탈 차원값은 직선형태로 감소되는 것을 알 수 있다.

□ 프랙탈 차원과 마찰계수와의 관계에서 마찰계수가 증가함에 따라 직선형태로 프랙탈 차원값은 감소하는 경향을 나타내고 있다. 또한 미끄럼속도에 따른 마찰조건과 프랙탈 차원의 변화에서 마찰시간이 감소할수록 프랙탈 차원값은 상승하는 경향을 확인할 수 있다. 따라서 마찰조건뿐만 아니라 마찰면 형상의 복잡함에도 영향을 받고 있다고 생각된다.

저자

Hiroyuki FUJITA

자료유형

원문언어

일어

기업산업분류

화학·화공

연도

2004

권(호)

77(2)

잡지명

Journal of the society of rubber industry, Japan(C214)

과학기술
표준분류

화학·화공

페이지

60~64

분석자

임*생

분석물

• 고무의 마찰표면형상과 프랙탈.pdf [175,425 byte]

이미지변환중입니다.