표제지
논문요약
목차
I. 서론 11
1. 연구 배경 11
2. 연구 동향 14
3. 연구 목적 16
II. 이론적 고찰 18
1. 타이어 구성 18
1.1. 타이어 구조 18
1.2. 타이어 성분 19
2. 마모 메커니즘 21
2.1. 물리적 마모 메커니즘 21
2.2. Schallamach waves 23
2.3. 열·화학적 메커니즘 25
2.4. 온·습도 영향 25
3. 미세입자 측정방법 27
3.1. 등속샘플링 27
3.2. 미세입자 측정기기 28
III. 실험장치 및 방법 31
1. 타이어 미세먼지 측정차량 31
1.1. TRWPs 샘플링 시스템 31
1.2. TRWPs 분석 시스템 34
1.3. 주행데이터 모니터링 시스템 36
2. 실험타이어 및 세부 실험방법 38
2.1. 실험타이어 선정 38
2.2. Proving Ground 주행시험 방법 38
IV. 실험결과 및 고찰 42
1. 운전조건에 따른 TRWPs 농도특성 42
1.1. 속도별 항속주행 실험(고속주회로) 42
1.2. 가속, 감속 실험(범용로) 58
1.3. 고속주회로 주행패턴 변화 68
2. 샘플링조건에 따른 TRWPs 농도특성 74
2.1. 노즐 종류에 따른 영향성 74
2.2. 도로 퇴적먼지 농도에 따른 영향성 77
V. 결론 81
Reference 83
Abstract 87
Table. 1-1. 타이어 마모에 영향을 주는 인자 17
Table. 2-1. 타이어에 함유된 성분 비율 20
Table. 3-1. TRWPs실험차량 세부 제원 31
Table. 3-2. 실험타이어 후보의 종류와 세부 사양 38
Table. 4-1. 각 회차 시험 이전 날씨 및 대기미세먼지 정보 49
Table. 4-2. 각 주행속도 별 기어단수(기어비)와 엔진부하를 기반으로 계산한 출력축 부하 58
Table. 4-3. 각 타이어, 회차별 가속실험의 Acc Pedal양에 따른 IMU센서의 종 가속도 최대값 67
Table. 4-4. 각 타이어, 회차별 감속실험의 Brake Pressure에 따른 IMU센서의 종 가속도 최소값 67
Fig. 1-1. EURO 규제의 PM 배출량 추이 11
Fig. 2-1. 타이어의 구조 18
Fig. 2-2. 타이어 생산에 사용되는 대표 물질 20
Fig. 2-3. 고무의 3가지 마모형태 22
Fig. 2-4. Stick-Slip에 의해 발생하는 Schallamach waves 23
Fig. 2-5. 점탄성체의 마모과정에서 발생하는 Stick-Slip과 Micro-Vibration 24
Fig. 2-6. 샘플링 유속과 대기유속의 차이에 의한 등속샘플링 원리 28
Fig. 2-7. 미세입자의 크기별 사용되는 장비 분류 30
Fig. 2-8. OPS(Optical Particle Sizer)의 작동원리 30
Fig. 2-9. APS(Aerodynamic Particle Sizer)의 작동원리 30
Fig. 3-1. 분배방식과 Aerosol Guide Duct 샘플링 시스템 비교 33
Fig. 3-2. 배경미세먼지와 TRWPs측정을 위한 Sampling inlet과 환경적 영향을 고려하기 위한 계측장비 [2021년 국립환경과학원 제작] 33
Fig. 3-3. TRWPs 실험차량의 특징과 샘플링 시스템 34
Fig. 3-4. DustTrak, OPS 등 여러 측정기기의 정보를 모니터링 및 기록할 수 있는 미세먼지 모니터링 시스템 35
Fig. 3-5. CAN Network 결선 및 CAN-FD Data 37
Fig. 3-6. CAN Network를 활용한 주행데이터 모니터링 시스템 37
Fig. 3-7. KIAPI 주행시험장의 고속주회로와 범용로 구조 및 시험법 40
Fig. 3-8. 가·감속 실험방법과 데이터 분석구간 41
Fig. 4-1. 고속주회로 1회 주행 시 속도별 TRWPs 질량농도 패턴 42
Fig. 4-2. 타이어 별 고속주회로 평균 질량농도 비교(DustTrak) 43
Fig. 4-3. 타이어(회차) 별 고속주회로 평균 질량농도 비교(DustTrak) 45
Fig. 4-4. 타이어 별 고속주회로 평균 PM2.5, PM10질량농도 비교(OPS)[이미지참조] 47
Fig. 4-5. 타이어(회차) 별 고속주회로 평균 PM2.5, PM10질량농도 비교(OPS)[이미지참조] 47
Fig. 4-6. 고속주회로 실험의 속도별 평균 질량농도 비교(DustTrak) 50
Fig. 4-7. 고속주회로 평균 Background, TRWPs 질량농도 분포(OPS) 52
Fig. 4-8. 타이어 종류에 따른 고속주회로 주행 시 평균 TRWPs 질량농도 분포(OPS) 53
Fig. 4-9. Tire A의 고속주회로 평균 TRWPs 질량농도 분포(OPS) 55
Fig. 4-10. Tire B의 고속주회로 평균 TRWPs 질량농도 분포(OPS) 56
Fig. 4-11. Tire C의 고속주회로 평균 TRWPs 질량농도 분포(OPS) 57
Fig. 4-12. 범용로에서 진행한 가속실험의 주행 및 농도 패턴 59
Fig. 4-13. 가·감속 실험 시 타이어(회차)별 질량농도(DustTrak) 60
Fig. 4-14. 가·감속 실험 시 타이어별 평균 PM2.5, PM10 농도(OPS)[이미지참조] 61
Fig. 4-15. Tire B의 가속실험 1차 평균 TRWPs질량농도 분포 63
Fig. 4-16. Tire C의 가속실험 1차 평균 TRWPs질량농도 분포 64
Fig. 4-17. Tire A의 가속실험 2차 평균 TRWPs질량농도 분포 64
Fig. 4-18. Tire B의 가속실험 2차 평균 TRWPs질량농도 분포 65
Fig. 4-19. Tire B의 감속실험 1차 평균 TRWPs질량농도 분포 65
Fig. 4-20. Tire C의 감속실험 1차 평균 TRWPs질량농도 분포 66
Fig. 4-21. Tire B의 감속실험 2차 평균 TRWPs질량농도 분포 66
Fig. 4-22. Step Up & Down 주행패턴의 회차에 따른 속도별 질량농도 69
Fig. 4-23. 고속주회로 주행 시 주행속도별 S1과 S2구간 농도비교 70
Fig. 4-24. 1차선 주행과 차선별 주행 질량농도 비교(DustTrak) 72
Fig. 4-25. 차선별 주행 시 속도에 따른 평균 TRWPs질량농도 분포 73
Fig. 4-26. 1차선 주행 시 속도에 따른 평균 TRWPs질량농도 분포 73
Fig. 4-27. 노즐 종류별 속도에 따른 평균 질량농도 비교(DustTrak) 75
Fig. 4-28. 노즐 종류별 속도에 따른 평균 PM2.5, PM10 비교(OPS)[이미지참조] 76
Fig. 4-29. 45°노즐의 속도에 따른 평균 TRWPs질량농도 분포 76
Fig. 4-30. 직선노즐의 속도에 따른 평균 TRWPs 질량농도 분포 77
Fig. 4-31. 도로 상태에 따른 Cyclone Cutoff 입자 비교 78
Fig. 4-32. 도로퇴적먼지 상태에 따른 평균 TRWPs질량농도 비교(DustTrak) 79
Fig. 4-33. 일반 도로퇴적먼지 농도일 때 평균 TRWPs 질량농도 분포 79
Fig. 4-34. 도로퇴적먼지가 고농도일 때 평균 TRWPs 질량농도 분포 80