브레이크 디스크의 내구 마모에 따른 스퀼 소음 변화에 관한 연구

Abstract

브레이크 시스템은 차량의 감속 및 정지를 위한 필수장치로 회전하는 타이어 및 구동계의 운동 에너지를 마찰재의 접촉과정을 통하여 열에너지로 바꿔주는 역할을 한다. 이러한 디스크와 마찰재의 접촉으로 인하여 자동차를 감속 및 정지할 때 진동과 소음이 발생되며, 이로 인한 주행 안정성 문제와 운전자 및 동승자에게 불쾌감을 유발한다. 최근 환경적 문제와 기술적 발전으로 인하여 친환경 자동차가 개발되면서 진동 및 소음에 대한 문제가 이슈되고 있다. 특히 브레이크 소음은 고온, 고압 하에서 발생하는 비선형 진동현상으로 오랜 연구에도 뚜렷한 원인규명이 되지 않는 실정이다. 현재까지 다양한 연구가 진행되고 있으며, 해석적 기법과 실험적 기법을 이용한 연구가 많이 진행되고 있지만 디스크 내구 마모에 따른 스퀼 소음에 대한 연구는 부족한 실정이다. 본 연구에서는 제동 소음의 종류 중 1,000 Hz ~ 5,000 Hz에서 발생하는 저주파수의 스퀼(Squeal) 소음에 대하여 연구를 진행하였으며, 브레이크 다이나모를 이용하여 디스크의 내구 마모에 따른 주파수 변화를 비교하였다. 디스크의 내구 마모를 위하여 내구 실험을 진행하였으며 내구 실험 전·후 모달 실험을 진행하여 고유주파수를 확인하였으며, 스퀼 실험을 진행하여 진동 및 소음 주파수를 계측하고 디스크 마모에 따른 주파수 변화를 분석하였다. 디스크의 질량이 감소하였지만 제동 시 고열로 인하여 강성이 증가되어 고유주파수가 감소되는 것을 확인하였으며, 소음 주파수와 진동 주파수 역시 동일하게 감소하는 것을 확인하였다. 또한 마모가 진행될수록 스퀼 소음 및 진동값이 감소되었으며, 이는 디스크의 제동면이 불균일하게 되어 제동 시 브레이크 시스템의 떨림현상이 증가되어 스퀼 소음이 감소되는 것을 확인하였다. 본 연구의 결과를 바탕으로 측정 및 분석이 어려운 소음 대신 진동 데이터를 이용하여 스퀼 소음의 분석이 가능할 것으로 판단되며, 향후 디스크 마찰면의 마모에 따른 표면 분석을 통한 스퀼 소음에 대한 연구가 필요할 것으로 판단된다.