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자동차 산업 동향 및 연구개발 사례 2007년 9월 14일 연구개발 본부 Fuel & Lub. W/Group 선임연구원 유성춘

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자동차 산업 동향 및 연구개발 사례

2007년 9월 14일

연구개발 본부

Fuel & Lub. W/Group

선임연구원 유 성 춘

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목 차

1. ’07년도 자동차 산업 동향

2. 자동차 산업의 기술 동향

3. 현대 –기아 자동차의 현황

4. 연구개발사례

엔진의 연비 및 내구성 향상 최적 설계 모델링

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1. 자동차 산업 동향

1) ’07년도 국내외 경제전망

세 계

경 제

• 상승세 지속선진국 안정세

신흥국 고성장

달러/엔 약세

고유가 지속

• 미국: 완만한 경기회복, 주택경기문제

• 일본 : 소비증가, 기업실적 호조

• E U : 수출호조, 유로화강세

• 중국 : 수출/투자확대, 긴축정책 확대

• 인도 : 긴축정책(걍기과열 진정)

• 러시아 : 삭유생산 둔화(성장세 둔화)

국 내

경 제

•경기회복 추세내수회복수출호조환율 하락세소비심리 개선

• 소비 및 투자 심리회복

• 설비투자활성화

• 환율 하락세

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1. 자동차 산업 동향

2) 국내외 자동차 산업 전망

• 다소증가( ▲ 3.2%)

• 북미지역 감소(上:↓2.4%, 下:↓2.1%)

• 유럽 소폭증가 (上:↑2.8%, 下:↑1.6%)

• 중국 다소 높은 증가(↑24.7%)

• 인도는 증가세 둔화( 上:↑18.1%)

세계

자동차

수요

2006년(만대,%)년도구분

2005년(만대,%) 상반기 하반기 연간

미국 1656.4(-2.3)

서유럽 1648.5 911.3(2.7) 773.1(1.6) 1684.4(2.2)

중국 575.8 352.9(26.4) 370.0(24.7) 722.9(25.5)

인도 118.3 69.1(17.9) 65.9(10.4) 135.0(14.1)

신 흥

시 장

821.5(-2.1)834.9(-2.4)1686.7선 진

시 장

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1. 자동차 산업 동향

3) 세계 자동차산업 환경

고연비, 중소형차 수요 확대

업계 판도변화 촉진

친환경, 안전, 편의

IT 등 첨단기술 접목 →

기술의 복잡화

패권 이동

전방위 경쟁

규모에서 생산방식으로

수요 : 선진국 → 신흥국생산거점 : 중국, 인도, 동유럽 부상수요 양극화→고급차/소형차 수요 증대시장 니즈 다양화/고도화→ 제품 종류 증대/라이프사이클 단축

자동차산업 환경변화

→ 경쟁 심화,

→ 불확실성 증대

시장 구조 변화기술 환경 변화

경쟁 구조 변화고유가 시대 도래

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4) 세계 자동차 시장

시장환경 : 경쟁 심화와 가격 하락

가격경쟁 심화 속 비용증가 요인 확대

- 신흥시장에 대한 투자 확대와 선진시장의 판매 감소로모든 지역에서의 경쟁 심화- 신흥시장의 저가차 확대, 중국 가격인하 경쟁 속에환경규제 강화 등으로 비용 증가 요소 확대

정책요인

전체 판매 : 신흥시장 중심 성장

세계전체 판매 성장 지속

6,616만대(’06년, 3.6%) → 6,901만대(’07년, 4.3%)

일본, 미국, 서유럽 판매감소, 신흥시장 고성장 지속− 선진시장 비중 감소 : ’06 62.8% → ’07 60.0%− 신흥시장, 수요 확대 및 일부 지역에서의 공급 과잉 발생

업체별 경쟁 심화로 구조조정 가능성 심화

- 크라이슬러, 포드 등 미국 빅3 중심으로 구조조정 진행

− 일본계업체와 중국, 인도의 로컬업체의 성장

2007년 판매 전망

2006년 2007년증가율

미국 1650.3 1635.0 -0.9선진시장

서유럽 1758.7 1755.2 -0.2

중국 721.6 864.8 19.9신흥시장

전세계

인도 174.8 196.8 12.6

6,615.6 6,9012.2 4.3%

(만대, %)

주) 선진시장 : 2006년 1인당 GDP 2만달러 이상 국가(산유국 제외)

신흥시장의

빠른 경제성장

고유가 지속

선진시장의

경기회복 지연 및

금리인상

신흥시장

수요증가

선진시장

판매 감소

고연비차 증가

(하이브리드, 디젤)

신흥시장,

가격인하 경쟁

CUV, SUV

공급 확대

CUV, SUV

경쟁 심화

제품 개발비/

투자비 증대

비용증대+가격 경쟁 수익성 악화수익성 악화

환경/안전규제 강화

신흥국의 자국업체 육성

수요요인 공급요인

신흥시장

생산 확대

1. 자동차 산업 동향

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1. 자동차 산업 동향

5) 주요국 시장 변화

미국1,695

1,6501,635

'05년 '06년 '07년

유럽

1,450

1,476 1,479

'05년 '06년 '07년

중국

864.8721.6

575.8

'05년 '06년 '07년

‘07년 1,635만대로 0.9% 감소

주택경기 부진 및 고유가 지속

소형차종 및 CUV가 증가 전망

’07년 1,479만대로 0.2% 증가

독일, 소비세 인상 영향으로 감소

’07년 864.8만대로 19.9% 증가

경기 호조 지속

치루이 중심의 현지업체 증가

일본

564.1574.0

585.2

'05년 '06년 '07년

러시아

235.9

191.4153.3

'05년 '06년 '07년

인도

196.8174.8

143.1

'05년 '06년 '07년

브라질

220.9183.2162.7

'05년 '06년 '07년

3년 연속 감소, 564만대 판매

경차 판매 호조

청년층 감소

23.3% 증가, 235.9만대 판매

해외메이커의 현지생산 확대

중대형 차종, MPV성장

13% 증가한 197만대 판매

르노 신규 진입(저가차 로간)

소형차 중심 판매 지속

20.6% 증가한 221만대 판매

혼합연료차 비중 80% 이상

1.0리터 미만 비중 55%

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1. 자동차 산업 동향

국내자동차산업

경기 회복세 강화와 신차 출시 확대,

교체수요 등으로 내수 증가세 지속

원화 강세 불구 신흥 시장 중심 수출

증가제 지속

6) 국내 자동차 시장

내수 소폭 회복

차급간 판매

불균형 지속

• 민간소비 회복

- 경제성장률 : 상반기 4.1%→하반기 4.8%

- 주가 상승

경제

• 신(변형) 모델 출시 증가- 상반기 2개 → 하반기 7개- 중형과 SUV 경쟁 격화

• 차량노후화 심화- 평균차령의 증가

차량

보유

공급

내수 여건

교체 수요 실현

신규 및 추가 구매 증가

실질구매력 증가

중형 및 SUV

판매 확대

산업 수요

회복세 지속

소비자 구매 패턴 변화 시장 영향

• 7월부터 경유 가격 50원 인상

• ‘08년 경차 규격 확대

• ‘08년 한미FTA 발표

정책

• 고용 여건 개선

- 실업률 : 상반기 3.4%→하반기 3.2%

- 청년실업자 감소

신차 효과

단기적 수요 대기연말 대기수요

(경형 및 중형)

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1. 자동차 산업 동향

7) 수입차 시장 확대

4,414

40,530

71,000

4.9%3.4%

0.3%

'00 '06 '10

자료: 한국자동차산업연구소자료: 한국수입자동차협회

14개

21개

‘00 ‘05 ‘10

25~30개

+

+

수입차 판매 추이 및 전망해외브랜드 내수 진출 추이

수입차는 중소형 모델까지 차종을 확대하며 국내시장 M/S 5% 이상 잠식

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2. 현대-기아 자동차 현황

HMC KMC

소하리 (30만대)

화성 (60만대)아산 (30만대)

울산(155만대)

전주(10만대)

광주(35만대)

1) 1) 국내국내 생산생산 현황현황

195만대 125만대

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2. 현대-기아 자동차 현황

EUROPEASIA

N. AMERICA

S. AMERICA

OCEANIA

AFRICA

AlabamaGeorgiaTurkey

Beijing

Dungpyung

Chennai

Slovakia

Czech

Hyundai Kia

Overseas Plant

• India : 300,000• Turkey : 200,000• China : 500,000• U.S.A : 300,000• Czech : 300,000

• China : 400,000• Europe : 300,000• U.S.A : 300,000

KD Plant • KD Plant : 10EA • KD Plant : 9EA

2) 해외 생산 현황

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2. 현대-기아 자동차 현황

3) HMC/KMC 현안문제선진메이커의 견제 강화 : 환율측면에서의 경쟁력 상승

넛 크래커 현상 발생 : 후발 메이커의 추격

가격 경쟁력열세

•차세대 기술 열세•브랜드 취약•가격 격차 축소

소형 이하 경쟁력 상실 중형 이상 경쟁력 열세

경영환경 악화 : 원고 엔저, 재료비 상승, 환경규제 강화, 내수시장 정체 등

선진메이커(일본업체)

가격 격차 축소

후발메이커(중국업체)

내부 경쟁력 약화 : 고비용 비효율 구조

HMC

KMC

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3. 3. 자동차자동차 기술기술 개발개발 동향동향

안전안전 환경환경 내구내구

초연비차량초연비차량실현실현

고도의 안전성을 갖춘 차가 등장했으면 좋겠다

환경 보존성을 갖춘 차가 등장했으면 좋겠다’

친환경차량개발

가까운가까운 미래에미래에 원하는원하는 자동차像자동차像 ??

Zero Emission Zero Emission 실현실현

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3. 3. 자동차자동차 기술기술 개발개발 동향동향

재료기술

환경/에너지

미래형자동차

정보기술전자

복지차량기술

소비자 니즈 다양화

고령화 가속

글로벌 경쟁 격화

유비쿼터스 사회 도래

고유가 시대 재도래

안전성 중시 성향

환경규제 강화

• 리사이클링• 초고연비자동차• 연료전지자동차• 고효율 시스템

• ITS• 지능형 자동차

• Virtual 기술• 고신뢰성/고품질 기술• 첨단 전장부품• 예방안전기술

• 고령자 편의 기술• 시트 레이아웃/형상

• 고분자 재료• 초경량 재료• 고강도 재료

기술 환경 변화

고유가

소비자 니즈 다양화

환경규제 강화

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3. 3. 자동차자동차 기술기술 개발개발 동향동향

21세기 자동차 산업의 주요 기술

친환경/고내구 차량 개발친환경/고내구 차량 개발

고유가지 속

소비자 요구다양화

환경규제강 화

신흥시장형성

패러다임변 화

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3. 3. 자동차자동차 기술기술 개발개발 동향동향

배기가스 저감연비향상

내구성 향상 대체연료

친환경차량 개발

후처리장치 개발

출력향상

전달효율 향상

경량화

보증기간 연장

교환주기 연장

바이오디젤유알콜연료GTL연료전지

주요 추진 기술신첨가제개발

( Low/Medium SAPs) 등

급의다양성

H / W 최적화

고급기유 사용증가

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연구개발사례 1.

엔진의 연비 및 내구성 향상 최적 설계 모델링

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1. 연구 개요1) 목적 및 주요내용

(1) 목적

엔진의 내구성 및 연비 향상을 위한 최적 설계 방안 제시

- 비선형 점도 모델링을 이용한 엔진 베어링 내구성 및 연비 향상 분석- 마찰 동력 손실 계산 방법 확립

1. 뉴톤 유체의 엔진 베어링 틈새 운동 거동 계산- 고하중, 고전단 변형률 조건에서 유막 두께 측정기술 개발- 정속 운전조건에서 고전단 변형률 속도 안정화- 광학 간섭이미지의 정량적 유막 두께의 검출- 유막두께 측정 장치 최적화2. 엔진오일의 비선형 윤활두께 변화 측정

- 첨가제 종류 따른 점도/마찰계수 변화 측정

→ 점도지수 향상제, Friction Modifier, 기유

- 비선형 점도변화에 따른 엔진 베어링내의 윤활유 거동 해석

- 오일에 따른 엔진 마찰 효율계산, 연비향상 해석, 평가기술 개발

- 비선형 점도 측정 결과에 대한 마찰동력 손실 계산방법 확립

→ 엔진 오일 점도/첨가제에 따른 동력손실 계산

→ 엔진 베어링 작동 조건에 따른 윤활유 특성과의 관계 제시

(2) 주요내용

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1. 연구 개요

2) 실험장비 개략도

Illuminator

Filter Halogen

8 8 8

Gear

Motor

Quartz Glass

Motor Controller

Cr Coating

Steel Ball

Ball Support

Splitter

Camera

Load

MotorStraingage

Amp Output

PC orOsiloscope

Illuminator

Filter Halogen

8 8 8

Gear

Motor

Quartz Glass

Motor Controller

Cr Coating

Steel Ball

Ball Support

Splitter

Camera

Load

MotorStraingage

Amp Output

PC orOsiloscope

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1. 연구 개요

3) 유막 두께산출 및 마찰력 측정

유막두께 산출 마찰력 측정

Correlation between temp’ and friction torque at low shear rateB2.2

-1.6

-1.4

-1.2

-1

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0

0.2

1 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37

sampling time(0.2sec)

friction torque(N-cm)

40도

100도

150도

B2.2 0.0797m/s 40℃ 20N

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1. 연구 개요

4) 점도값 및 마찰계수 산출

하중지지력 및 마찰토크

측정결과에 따른 점도 계산마찰계수 산출

0

5

10

15

20

25

0 5 105 1 106 1.5 106 2 106 2.5 106

EHL B26 viscosity

B2.6 viscosity (Pas) 40C

B2.6 viscosity (Pas) 100C

B2.6 viscosity (Pas) 150C

visc

osity

[Pas

]

shear rate [s-1]

B2.2 - 0.2393m/s

0

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0.07

0.08

0.09

40℃ 100℃ 150℃

Temp

Coefficient

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1. 연구 개요

5) Viscosity Map 작성

0.7

0.8

0.9

1

102 103 104 105 106 107

vis ratio k=3400000vis ratio k=340000vis ratio k=34000vis ratio k=3400

rela

tive

visc

osity

var

iatio

n (µ

high

she

ar ra

te/µ

low

she

ar ra

te)

shear rate

κ increase

86.8% lowere

κ=340000κ=3400000

κ=3400

κ=34000

pump operation

Cold cranking

HTHS

bearing operation

운전 상태에 따른 윤활유 점도 변화 영역 개념도 Shear Strain Rate by Rapid Drop Values

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1. 연구 개요

6) Viscosity Model

0

10

20

30

40

50

100 101 102 103 104 105 106 107

temp 40temp 50temp 60temp 70temp 80temp 90temp 100temp 110temp 120

visc

osity

[mPa

s]

shear rate [s-1]

B2.2 viscosity model Newton/Non-newton 유체 비교

0.55

0.6

0.65

0.7

0.75

0.8

0.85

0.9

0

30

60

90

120

210

240

270

300

330

b26 150c

NewtonNonnewton

1) Newton유체 : 일정한 조건을 적용한 계산모델2) Non-newton 유체 : 엔진 실린더 내부의 폭발시 커넥팅 로드에 작용하는

힘과 크렝크 축의 상대 회전속도를 고려한 계산 모델

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1. 연구 개요

bearing clearance 28~42mm

bearing diameter 48.0 mm

bearing width 21.0 mm

con-rod length 146.5 mm

crank throw 47.0 mm

con-rod mass 594.0 g

piston-bore 81.0 mm

Engine BearingsEngine Bearings

Main BearingBig-End Bearing

Small-End Bearing

U1 U2

h(x,y)

p(x,y)

u(x,y,z)

dγ(x,y,z)/dt=u(x,y,z)/h(x,y)

7) Calculate Concept

Shear Rate Formation in Engine Bearings

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1. 연구 개요

8) 마찰동력손실 해석

비선형 점도 모델링에 의한 마찰 동력 손실 해석

5

10

15

20

0 180 360 540 720

a26b222630c26 80c

a26b22b26b30c26

Crankangle

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1. 연구 개요

INPUTINPUT

설계도면

실린더압력 DATA

측정데이터

Output [표기용]Graph SoftwareExcel, Axum6.0,Kaleida Graph 3.6

OUTPUTOUTPUT

Force Diagram

Viscosity Map

Kappa

Clearance MapFrictionPower loss

기본데이터기본데이터

Image

유막 두께

Torque

Shear rate

저널 궤적

점도

마찰력

마찰동력

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2. 연구 결과

1) 유막 Image (40℃,20N –동작시)

B2.2

0.0797m/s 0.1496m/s 0.1895m/s 0.2393m/s 0.3191m/s 0.3989m/s 0.4787m/s

0.0797m/s 0.1496m/s 0.1895m/s 0.2393m/s 0.3191m/s 0.3989m/s 0.4787m/s

B2.6

B3.0

0.0797m/s 0.1496m/s 0.1895m/s 0.2393m/s 0.3191m/s 0.3989m/s 0.4787m/s

194nm 210nm 214nm 224nm 250nm 280nm 300nm

196nm 209nm 218nm 238nm 270 nm 293 nm 310 nm

196nm 249nm 285nm 290nm 300nm 308 nm 320nm

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2. 연구 결과

유막 Image (100℃,20N –동작시)

0.1895m/s0.1496m/s0.0707m/s 0.2393m/s 0.3191m/s 0.3989m/s 0.4787m/s

185nm186nm183nm 200nm 201nm 210nm 245nm

B2.2

0.1895m/s0.1496m/s0.0707m/s 0.2393m/s 0.3191m/s 0.3989m/s 0.4787m/s0.1895m/s0.1496m/s0.0707m/s 0.2393m/s 0.3191m/s 0.3989m/s 0.4787m/s

188nm186nm181nm 194nm 195nm 196nm 213nm188nm186nm181nm 194nm 195nm 196nm 213nm

B2.6

0.1895m/s0.1496m/s0.0707m/s 0.2393m/s 0.3191m/s 0.3989m/s 0.4787m/s0.1895m/s0.1496m/s0.0707m/s 0.3191m/s 0.4787m/s

187nm197nm194nm 195nm 203nm 207nm 220nm187nm197nm194nm 195nm 203nm 207nm 220nm

B3.0

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2. 연구 결과

유막 Image (150℃,20N –동작시)

0.1895m/s0.1496m/s0.0707m/s 0.2393m/s 0.3191m/s 0.3989m/s 0.4787m/s0.1895m/s0.1496m/s0.0707m/s 0.2393m/s 0.3191m/s 0.3989m/s 0.4787m/s

0.1895m/s0.1496m/s0.0707m/s 0.2393m/s 0.3191m/s 0.3989m/s 0.4787m/s0.1895m/s0.1496m/s0.0707m/s 0.2393m/s 0.3191m/s 0.3989m/s 0.4787m/s

0.1895m/s0.1496m/s0.0707m/s 0.2393m/s 0.3191m/s 0.3989m/s 0.4787m/s0.1895m/s0.1496m/s0.0707m/s 0.2393m/s 0.3191m/s 0.3989m/s 0.4787m/s

187nm185nm177nm 192nm 190nm 195nm 204nm187nm185nm177nm 192nm 190nm 195nm 204nm

192nm189nm189nm 197nm 200nm 200nm 205nm192nm189nm189nm 197nm 200nm 200nm 205nm

194nm189nm186nm 213nm 212nm 208nm 212nm194nm189nm186nm 213nm 212nm 208nm 212nm

B3.0

B2.2

B2.6

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2. 연구 결과

전단 변형률 속도계산

0

50

100

150

200

250

300

350

4 105 6 105 8 105 1 106 1.2 106 1.4 106 1 .6 106

shear film thickness 40C

B2.2 film th ickness (nm )

B2.6 film th ickness (nm )

B3.0 film th ickness (nm )

film

thic

knes

s (n

m)

shear rate (1 /s)

전단변형률 속도=접촉속도/접촉유막두께

하중 지지력 =B2.2 《 B3.0

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2. 연구 결과

2) Friction Torque

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2. 연구 결과

2) Friction Torque

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2. 연구 결과

2) Friction Torque

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2. 연구 결과

2) Friction Torque

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2. 연구 결과

3) 마찰계수

A2.6

00.010.020.030.040.050.060.070.080.09

0.0797m/s@40

0.0797m/s@100

0.0797m/s@150

0.1496m/s@40

0.1496m/s@100

0.1496m/s@150

0.1895m/s@40

0.1895m/s@100

0.1895m/s@150

0.2393m/s@40

0.2393m/s@100

0.2393m/s@150

0.3191m/s@40

0.3191m/s@100

0.3191m/s@150

0.3989m/s@40

0.3989m/s@100

0.3989m/s@150

0.4787m/s@40

0.4787m/s@100

0.4787m/s@150

oil condition

coefficent

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2. 연구 결과

마찰계수

B2.6

00.010.020.030.040.050.060.070.080.09

0.0797m/s@40

0.0797m/s@100

0.0797m/s@150

0.1496m/s@40

0.1496m/s@100

0.1496m/s@150

0.1895m/s@40

0.1895m/s@100

0.1895m/s@150

0.2393m/s@40

0.2393m/s@100

0.2393m/s@150

0.3191m/s@40

0.3191m/s@100

0.3191m/s@150

0.3989m/s@40

0.3989m/s@100

0.3989m/s@150

0.4787m/s@40

0.4787m/s@100

0.4787m/s@150

oil condition

coefficent

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2. 연구 결과

마찰계수

C2.6

0

0.01

0.02

0.03

0.04

0.05

0.06

0.0797m/s@40

0.0797m/s@100

0.0797m/s@150

0.1496m/s@40

0.1496m/s@100

0.1496m/s@150

0.1895m/s@40

0.1895m/s@100

0.1895m/s@150

0.2393m/s@40

0.2393m/s@100

0.2393m/s@150

0.3191m/s@40

0.3191m/s@100

0.3191m/s@150

0.3989m/s@40

0.3989m/s@100

0.3989m/s@150

0.4787m/s@40

0.4787m/s@100

0.4787m/s@150

O il condition

Coefficent

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2. 연구 결과

4)K Value @ 80/120/150℃80℃ a26 b22 b24 b26 b28 b30 c26

전단율 101 106 107 101 106 107 101 106 107 101 106 107 101 106 107 101 106 107 101 106 107

점 도m pas

10.75

9.43

7.46

8.23 7.57 6.56 9.0 8.5 7.2110.51

9.50

8.12

10.5

10.46

8.75

11.71

11.26

8.75

10.8 9.37 7.85

% 87.7% 92.0% 94.5% 90.8% 98.7% 96.1% 86.8%

k 1.598X107 1.2645X107 2.3545X107 1.546X107 1.31X108 6.436X107 1.155X107

2.058X1061.93X1061.041X1061.079X1063.389X1067.574X1051.570X106k

85.26%89.95%75.9%80.98%93.5%76.5%76.4%%

3.583.884.564.23

4.424.923.93

4.185.51

3.65

3.86

4.773.313.533.783.033.214.23.61

3.98

5.21

107106101107106101107106101107106101107106101107106101107106101

c26b30b28b26b24b22a26120℃

9.082X1062.278X1072.525X1061.882X1061.443X1066.257X1051.069X106k

95.4%98.6%88.1%89.4%96.17%64.58%71.1%%

2.32

2.73

2.87

2.70

3.02

3.07

2.53

2.83

3.22

2.39

2.59

2.90

2.19

2.43

2.34

2.01

2.24

3.47

2.37

2.68

3.78

107106101107106101107106101107106101107106101107106101107106101

c26b30b28b26b24b22a26150℃

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2. 연구 결과

5) Viscosity map

B2.6B2.2 B3.0

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2. 연구 결과

B2.6

C2.6

Viscosity Map

A2.6

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2. 연구 결과

6) 유막 두께 모델링(80℃)

0.55

0.60

0.65

0.70

0.75

0.80

0

30

60

90

120

210

240

270

300

330

a26b222630c26 80c

a26b22b26b30c26

80℃ 유막 두께

•첨가제에 따른 두께변화는 없음•B3.0에서 베어링간의 유막의크기가 가장 작다

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2. 연구 결과

6) 유막 두께 모델링(120℃)

0.64

0.68

0.72

0.76

0.80

0.84

0

30

60

90

120

210

240

270

300

330

a26b222630c26 120c

a26b22b26b30c26

120℃ 유막 두께

점도/첨가제의 변화에 따른베어링 유막 두께의 차이가 낮음

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2. 연구 결과

6)유막 두께 모델링(150℃)

0.68

0.72

0.76

0.80

0.84

0.88

0

30

60

90

120

210

240

270

300

330

a26b222630c26 150c

a26b22b26b30c26

150℃ 유막 두께

•A2.6에서 베어링간의 유막의크기가 가장 크다

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2. 연구 결과

7) Torque Loss

5

10

15

20

0 180 360 540 720

a26b222630c26 80c

a26b22b26b30c26

Crankangle

-점도에 따른 Loss의 차이가확연히 나타남-첨가제의 변화 : a2.6, c2.6은비슷한 경향, b2.6이 Loss상대적으로 낮음.

2

3

4

5

6

7

8

9

10

0 180 360 540 720

a26b222630c26 120c

a26b22b26b30c26

Crankangle

1

2

3

4

5

6

7

8

0 180 360 540 720

a26b222630c26 150c

a26b22b26b30c26

Crankangle

-온도가 상승함에 따라점도 차이에 의한Loss차가 감소

80℃ 120℃ 150℃

-C2.6에서 가장 낮은값을 보임-오일 첨가제에 따른변화가 두드러짐

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3. 결과 검토 및 결론

1) 선형점도모델과 비선형점도모델 결과비교

(1) 뉴톤 유체에서의 하중, 상대운동 속도, 엔진오일 점도, 베어링 크기등에 따른 베어링 틈새의 거동계산

- 틈새 크기와 엔진오일의 점도가 클수록 하중 지지력이 크며, 유체윤활 영역에서 거동

- 점도가 증가하면 편심율이 높으며, 유체윤활 영역에서 거동

- 점도가 낮아지면 베어링 표면에 직접 접촉 가능성이 있음 → 최적 점도 선정 가능

- 점도가 낮을수록 베어링내 마찰력 감소 → 점도에 따른 마찰저감 효과 예측

(2) Non-newton 유체에서 크랭크 축과 베어링의 상대 회전속도에 의한 전단변형률과 측정 점도를

고려한 계산

- 베어링의 상대 속도차이가 커지면 전단희박 효과로 하중지지력 감소에 의해 하중지지력 차이 발생

- 틈새크기와 오일의 점도가 클수록 하중지지력이 크고 유체윤활영역으로 거동

- 오일의 점도가 낮을수록 베어링내 마찰력 감소

(3) Newton유체와 Non-Newton유체의 윤활거동 비교분석

- 엔진베어링 상대속도 차이에 의해 하중지지력 차이 발생

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www.hyundai-motor.com/ R & D Division Advanced Research Center

3. 결과 검토 및 결론

2) 결론(1) 온도영역과 전단변형률 속도 영역에서의 점도에 대한 측정 데이터 기반 점도 데이타맵 작성

(같은 점도 등급도 다른 점도 데이타맵을 보여줌)

(2) 측정 전단변형률 속도에 따른 베어링 틈새에서의 윤활유 거동 분석

(하중 지지력, 마찰력, 마찰손실 동력 등)

(3) 선형 조건의 윤활유 점도 등급에 따른 계산 결과와 점도 데이터 맵에 따른 계산 결과의 확연한 차이

(하중지지력, 마찰력, 마찰손실 동력 등)

(4) 윤활유 점도등급에 의한 성능 판단에 새로운 기준 방식을 제시할 수 있는 데이터 작성법 개발

(전단 변형률 속도-온도에 관한 점도 데이타맵)

엔진오일 개발시 수치해석에 의한 엔진 베어링 틈새내 윤활거동 및 마찰력 평가로

최적점도 설정가능