도로 주행의 안전성 측면에서 타이어-노면간 미끄럼 마찰력은 주행 차량의 제동거리와 직접적인 요인으로 작용한다. 포장재료와 공법은 노출되는 포장 표면에 적절한 노면의 조직(Texture)을 형성하여 노면의 미끄럼 마찰력을 증가시킨다. 도로 표면에 노출되는 사용골재의 크기와 종류를 달리하거나 인위적인 홈을 주어 Macrotexture와 Microtexture를 형성 한다. 형성된 노면 조직은 시간이 경과 됨에 따라 환경하중과 교통하중이 반복 재하되면서 표면마모가 급격히 진행된다. 교통량의 흐름에 따라 마모로 인해 Microtexture 뿐만 아니라 Macrotexture의 노면조직은 매끄러운 표면으로 변해간다. 교통량의 흐름은 다양하다. 교통량 통계자료에 따르면 고속도로 이용차량의 약 70%는 승용차와 같은 2축 1단위로 구성 된 1종 차량이 차지하고 있다. 이는 국내 교통 특성은 포장 마모에 취약한 환경임을 말해주고 있다. 주행 차량들의 좌/ 우 바퀴의 간격과 주행위치의 다른 궤적에 따라 차량바퀴의 횡방향 변동을 원더링(Wandering)이라하는데, 도로포장 분 야에서 교통특성이 포장에 미치는 영향으로 원더링에 대한 연구 많이 진행 되어왔다. 본 연구에서는 실제 고속도로와 시 험도로에서 횡방향 위치별 미끄럼 마찰을 반복 조사하여 차량의 원더링에 따라 미끄럼 마찰저항이 다르게 분포함을 정 량적으로 입증하였다.

PURPOSES : Pavement surface friction depends significantly on pavement surface texture characteristics. The mean texture depth (MTD), which is an index representing pavement surface texture characteristics, is typically used to predict pavement surface friction. However, the MTD may not be sufficient to represent the texture characteristics to predict friction. To enhance the prediction of pavement surface friction, one must select additional variables that can explain complex pavement surface textures. METHODS : In this study, pavement surface texture characteristics that affect pavement surface friction were analyzed based on the friction mechanism. The wavelength, pavement surface texture shape, and pavement texture depth were hypothesized to significantly affect the surface friction of pavement. To verify this, the effects of the three abovementioned pavement surface texture characteristics on pavement surface friction must be investigated. However, because the surface texture of actual pavements is irregular, examining the individual effects of these characteristics is difficult. To achieve this goal, the selected pavement surface texture characteristics were formed quantitatively, and the irregularities of the actual pavement surface texture were improved by artificially forming the pavement surface texture using threedimensionally printed specimens. To reflect the pavement surface texture characteristics in the specimen, the MTD was set as the pavement surface texture depth, and the exposed aggregate number (EAN) was set as a variable. Additionally, the aggregate shape was controlled to reflect the characteristics of the pavement surface texture of the specimen. Subsequently, a shape index was proposed and implemented in a statistical analysis to investigate its effect on pavement friction. The pavement surface friction was measured via the British pendulum test, which enables measurement to be performed in narrow areas, considering the limited size of the three-dimensionally printed specimens. On wet pavement surfaces, the pavement surface friction reduced significantly because of the water film, which intensified the effect of the pavement surface texture. Therefore, the pavement surface friction was measured under wet conditions. Accordingly, a BPN (wet) prediction model was proposed by statistically analyzing the relationship among the MTD, EAN, aggregate shape, and BPN (wet). RESULTS : Pavement surface friction is affected by adhesion and hysteresis, with hysteresis being the predominant factor under wet conditions. Because hysteresis is caused by the deformation of rubber, pavement surface friction can be secured through the formation of a pavement surface texture that causes rubber deformation. Hysteresis occurs through the function of macro-textures among pavement surface textures, and the effects of macro-texture factors such as the EAN, MTD, and aggregate shape on the BPN (wet) are as follows: 1) The MTD ranges set in this study are 0.8, 1.0, and 1.2, and under the experimental conditions, the BPN (wet) increases linearly with the MTD. 2) An optimum EAN is indicated when the BPN (wet) is the maximum, and the BPN decreases after its maximum value is attained. This may be because when the EAN increases excessively, the space for the rubber to penetrate decreases, thereby reducing the hysteresis. 3) The shape of the aggregate is closely related to the EAN; meanwhile, the maximum value of the pavement surface friction and the optimum EAN change depending on the aggregate shape. This is believed to be due to changes in the rubber penetration volume based on the aggregate shape. Based on the results above, a statistical prediction model for the BPN (wet) is proposed using the MTD, EAN, and shape index as variables. CONCLUSIONS : The EAN, MTD, and aggregate shape are crucial factors in predicting skid resistance. Notably, the EAN and aggregate shape, which are not incorporated into existing pavement surface friction prediction models, affect the pavement surface friction. However, the texture of the specimen created via three-dimensional printing differs significantly from the actual pavement surface texture. Therefore, the pavement surface friction prediction model proposed in this study should be supplemented with comparisons with actual pavement surface data in the future.

노면 마찰력은 포장 표면과 타이어의 마찰력으로 인해 발생하는 현상으로 높은 노면의 마찰력은 제동 중 차량의 안정성과 조종성을 향상시킨다. 노면 마찰력이 증가함에 따라 교통사고 횟수가 감소하는 것으로 알려져 있으며 습윤 상태의 노면에서 교통사고가 증가하 는 것으로 알려져있다. 따라서 교통사고 발생 억제와 도로 안전의 확보를 위해서는 적정 수준의 노면 마찰력, 특히 습윤 상태의 노면 마찰력을 확보하는 것이 중요하다. 노면 마찰력은 adhesion과 hysteresis로 분류되며 특히 습윤상태 도로에서 hysteresis가 중요한 역 할을 한다. hysteresis는 고무의 변형에 의해 발생하기 때문에 고무 변형에 영향을 미치는 노면 조직 변수를 선정하여 노면 마찰력을 예측하고자 한다. 노면 마찰력은 노면 조직 특성과 밀접한 관련이 있으며, 이에 따라 노면 조직 특성을 나타내는 지수 중 하나인 MTD(Mean Texture Depth)가 노면 마찰력 예측을 위한 인자로 사용되고 있는 실정이다. 하지만 MTD는 노면 조직 깊이만을 평가하 는 인자로 다양한 요소가 결합되어 있는 노면 조직 특성을 모두 설명할 수 없으며, 노면 마찰력 예측을 위해서는 복잡한 노면 조직을 설명할 수 있는 추가 변수의 선정이 요구된다. 본 연구에서는 노면 마찰력의 메커니즘 분석을 토대로 노면 마찰력에 영향을 미치는 노면 조직 특성을 분석하였고, wave-length와 노면 조직의 형태, 노면 조직 깊이가 노면 마찰력에 미치는 영향이 클 것으로 예상하였 다. 이를 검증하기 위해서는 3가지 노면 조직 특성이 노면 마찰력에 미치는 영향에 대한 검토가 요구되나 실제 도로의 노면은 노면 조직이 불규칙하게 형성되어 있어 노면 조직 특성의 개별적 영향을 검토하기 어렵다. 이를 위해서는 선정한 노면 조직 특성의 정량적 형성이 요구되며 3D 프린팅 시편을 제작해 노면 조직을 인위적으로 형성함으로써 실제 도로 노면 조직의 불규칙성을 개선하였다. 노 면 조직 특성을 시편에 반영하기 위해 노면 조직 깊이는 MTD, wave-length는 노출 골재의 개수를 뜻하는 EAN을 변수로 설정하였 다. 또한 EAN(Exposed Aggregate Number)은 노출 골재의 형성이 필수적이므로 골재의 형상을 제어하여 노면 조직의 형태를 시편에 반영하였으며 골재 형상과 노면 마찰력의 통계학적 분석을 위해 형상 지수를 산출하여 분석하였다. 3D 프린팅 시편은 크기에 제한이 있어 좁은 영역에서 측정이 용이한 BPT(British Pendulum Test)를 사용해 노면 마찰력을 측정하였고, 습윤한 노면에서는 수막으로 인해 노면 마찰력이 크게 감소하여 노면 조직의 영향이 커지므로 습윤 상태에서 노면 마찰력을 측정하였다. 측정 데이터를 통한 분석 결과 노면 조직 변수인 MTD가 증가할수록 BPN(wet)이 선형적으로 증가하는 것이 확인되었으며, EAN에 따라서 BPN이 증가했다가 감소하는 경향이 나타났다. 이는 EAN이 과도하게 많아지면 고무가 침투할 공간이 줄어들어 hysteresis가 감소하기 때문으로 사료된 다. 또한 골재 형상에 따라 노면 마찰력의 최댓값과 optuimum EAN의 변화가 있었다. 이는 골재 형상에 따른 고무 침투 부피의 변화 에 의한 것으로 사료된다. 위의 결과를 통해 MTD, EAN, 골재 형상과 BPN(wet)의 관계를 통계학적으로 분석하여 BPN(wet) 예측 모 델을 제안하였다.

The present research focuses on the tribological behavior of the AA5083 alloy-based hybrid surface composite using aluminosilicate and multi-walled-carbon nanotube through friction stir processing for automotive applications. The friction stir processing parameters (tool rotation and traverse speed) are varied based on full factorial design to understand their influence on the tribological characteristics of the developed hybrid composite. The surface morphology and composition of the worn hybrid composite are examined using a field-emission scanning electron microscope and an energy-dispersive x-ray spectroscope. No synergistic interaction is observed between the wear rate and friction coefficient of the hybrid composite plate. Also, adhesive wear is the major wear mechanism in both base material and hybrid composite. The influence of friction stir process parameters on wear rate and the friction coefficient is analyzed using the hybrid polynomial and multi-quadratic radial basis function. The models are utilized to optimize the friction stir processing parameters for reducing the rate of wear and friction coefficient using multi-quadratic RBF algorithm optimization.

Phosphate coating is applied to the surface of the round bar material used in the multi-stage cold forging process for the purpose of lubrication. The film characteristics are determined according to the conditions of the phosphate film treatment process. In this study, the film properties according to the phosphate treatment conditions were defined as the coefficient of repeated friction and quantitative analysis was performed. Different friction behaviors were exhibited depending on the film properties, suggesting that optimization of the phosphate film treatment conditions is possible based on this. Finally, as a practical example, friction behavior according to the film characteristics was applied to the automotive engine bolt forming process. As a final conclusion, the need for linkage analysis with phosphating conditions for optimizing the forging process was raised. In addition, it can be seen that damage to the phosphate film should be considered in the process of predicting the limiting life of the die.

In this paper, the performance evaluation of Al-graphene nanoplatelets (GNP) composites surface engineered by a modified friction stir processing (FSP) is reported. Here, multiple micro channels (MCRF) are used to incorporate GNPs in the aluminium matrix instead of a single large groove (SCRF) that is usually used in conventional FSP. With the MCRF approach, ~ 18% higher peak temperature (compared to SCRF) was observed owing to the presence of aluminium sandwiched between consecutive microgrooves and higher heat accumulation in the stir zone. The MCRF approach have significantly reduced the coefficient of friction and wear rates of the processed composites by ~ 14% and ~ 57%, respectively as compared to the SCRF approach. The proposed reinforcement filling method significantly improves the particle dispersion in the matrix, which in turn changes the adhesion mode of wear in SCRF to abrasive mode in MCRF fabricated composites. The uniformly squeezed out GNP tribolayer prevented the direct metal to metal contact between composite and its counterpart which have effectively reduced the deterioration rates.

The life span of many engineering components depends upon their surface properties. The improved surface properties of the materials are essential for enhancing the mechanical and tribological performance of the material. In many applications, the components required only improved surface properties without changing the entire volume properties of the material. The friction stir process (FSP) is a novel processing technique for the fabrication of such surface composites. In the present investigation, the surface composites were fabricated by incorporating molybdenum disulfide ( MoS2) and graphite (Gr) as reinforcement on the surface of aluminum alloy (Al 1120) through the friction stir process (FSP) at tool rotational speed of 1400 rpm and tool feed rate of 40 mm/min process parameters using square profile FSP tool. The tribological behaviors of fabricated surface composites were calculated by using a pin on disk tribometer. It was observed that the wear resistance of surface composites improved as compared to the matrix material.

PURPOSES : This paper is aimed at suggesting a novel approach for determining the pavement condition rating based on the tire-surface friction noise using a machine learning algorithm as a low-end pavement condition monitoring system. METHODS : Vehicle on-board type noise measurement system according to the ISO11819-2, and the K-nearest neighbors with dynamic time warping algorithm were applied. The system and algorithm were empirically tested with a field study. RESULTS : The developed AI- and noise-based pavement condition monitoring system demonstrated significantly positive results with a precision 90.8%, recall 84.8%, and f1-score 86.1%. CONCLUSIONS: We herein confirmed that the acoustic property between the tire and road surface can be used for monitoring pavement conditions. It is believed this finding presented a new paradigm for monitoring pavement conditions based on visual information. However, extensive studies focused on the practical application of this method are required.

To evaluate the development of the microstructure and mechanical properties on surface modified and post-heat-treated Inconel 718 alloy, this study was carried out. A friction stir process as a surface modification method was employed,and overlap welded Inconel 718 alloy as an experimental material was selected. The friction stir process was carried out ata tool rotation speed of 200 rpm and tool down force of 19.6-39.2kN; post-heat-treatment with two steps was carried out at720oC for 8h and 620oC for 6h in vacuum. To prevent the surface oxidation of the specimen, the method of using argongas as shielding was utilized during the friction stir process. As a result, applying the friction stir process was effective todevelop the grain refinement accompanied by dynamic recrystallization, which resulted in enhanced mechanical properties ascompared to the overlap welded material. Furthermore, the post-heat-treatment after the friction stir process accelerated theformation of precipitates, such as gamma prime (γ') and MC carbides, which led to the significant improvement of mechanicalproperties. Consequently, the microhardness, yield, and tensile strengths of the post-heat-treated material were increased morethan 110%, 124% and 85%, respectively, relative to the overlap welded material. This study systematically examined therelationship between precipitates and mechanical properties.

선박 구조재료 FRP 재료의 대체 재료로 빠른 선속과 선적량 증가는 물론 재활용이 용이한 Al 선박으로 전환되고 있다. 본 논문에서는 인장실험을 통해 레저선박에 사용되는 5456-H116 합금에 대한 최적의 마찰교반용접 조건에서 프루브 직경의 효과를 기술하였다. 마찰교반용접에서 이송속도, 회전속도를 변수로 5 mm의 프루브 직경을 사용하여, 이송속도가 61 mm/min의 조건에서 가장 우수한 결과를 나타냈다. 프루브 직경 6 mm, 회전속도 170-210 rpm, 이송속도 15 mm/min 에서는 낮은 회전속도로 인하여 불충분한 용접열이 발생하여 거친 표면과 기공이 형성 되었다. 회전속도 500-800 rpm인 경우, 용접부에 칩이 관찰되었으며, 기공은 생기지 않았고, 용접표면은 우수하였으나 1100-2500 rpm에서는 지나친 용접열의 발생으로 많은 칩이 발생하였다. 열에 의한 영향은 용접 배면에서 관찰되었다. 이송속도가 15 mm/min에서 회전속도의 증가하게 되면 마찰이 증가함에 따라 용접열이 발생한다. 기계적 특성은 용접 입열량이 증가할수록 재질의 연화가 가속화되어 저하하였다.

본 논문에서는 국내 공항 활주로에 적합한 마찰계수 측정 및 고무 퇴적물 제거에 대한 합리적 기준 개발을 위해 관련 해외 기준 및 연구결과에 관한 문헌을 조사하였다. 그리고 2007년 8월부터 2009년 7월까지ASFT(Airport Surface Friction Tester)장비를 이용하여 인천국제공항 활주로의 마찰계수를 측정하고 항공기 집중 착륙 지점에 대한 분석을 실시하였다. 타이어 고무의 퇴적 및 제거에 따른 마찰계수의 변화를 분석하였고 이에 미치는 계절적 영향을 포장 형식별로 조사하였다. 고무 퇴적물 제거 작업을 주기적으로 수행해도 활주로 표면의 마찰계수는 장기적으로 시간에 따라 점차 감소되는 것으로 확인되었다. 여름철 마찰계수의 변화가 다른 계절에 비해 컸으며 아스팔트 포장이 콘크리트 포장보다 계절적 영향에 민감했다. 매크로한 표면조직을 갖는 아스팔트 포장의 마찰계수가 마이크로한 표면조직을 갖는 재령 초기 콘크리트 포장의 마찰계수보다 큰 것으로 나타났다. 타이어 고무의 퇴적 및 제거에 따른 마찰계수의 변화도 아스팔트 포장에서 더 큰 것으로 확인되었다.