다이나모미터를 이용한 제동 디스크의 열-기계적 거동 분석

초록

철도분야에서 최고의 관심사 중 하나는 속도 향상이며, 동시에 고속에서 철도차량의 안전을 확보하는 것이다. 특히, 제동장치의 고성능화 및 안전성 확보에 대한 요구도 지속적으로 증가되고 있다. 제동 디스크는 윤축과 함께 회전하는 디스크 양면에 패드를 압착한 뒤 마찰을 일으키는 방식으로 공기에 노출되는 면이 넓어 방열성이 좋고, 드럼 방식의 제동에 비해 잦은 제동 작동에도 페이드 현상이나 베이퍼 록 현상이 적을뿐만 아니라 정밀한 제어가 가능하다는 장점을 갖고 있다. 그러나 고속 철도 차량에서 기계 제동 장치의 대부분을 차지하고 있는 제동 디스크 장치는 디스크와 패드 사이의 마찰력을 이용하여 제동력을 확보하는 것으로 사용에 따른 마모가 발생한다. 특히, 고속영역에서 사용하는 경우 패드 마모량은 급격히 증가하게 되어 패드의 교환 주기를 단축시킬 뿐만 아니라 제동 초기과정에서 온도의 상승으로 인한 제동 효율을 저하시키는 단점이 있다. 또한 발생한 열은 국부적인 접촉 영역으로 인해 가장 취약한 핫스팟 발생을 초래하는 열왜곡 현상이 발생하게 된다. 본 논문에서는 다이나모미터와 열화상 카메라를 이용하여 반복적인 제동 디스크의 열-기계적 거동을 분석하고자 한다.