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김제현(J. H. Kim),김태헌(T. H. Km),이영민(Y. M. Lee) Korean Society for Precision Engineering 2021 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2021 No.11월
컨벤셔널 와이퍼(Wiper)는 블레이드(Blade) 고정 위치부터 암(Arm) 결합 위치까지 링크(Link) 구조로 이루어져 있다. 이런 링크 구조는 누름 하중에 따라 균등 분포를 갖는데 한계가 있어서 현재는 링크 구조물이 없는 플랫(Flat) 타입과 하이브리드(Hybrid) 타입 와이퍼(플랫 타입과 링크 타입의 장점 결합) 등 다양한 와이퍼가 시장을 차지하고 있다. 그러나 혹한의 냉한대 기후 조건에서는 링크 구조물에 영향을 미치게 되어 닦임 성능 확보에 문제가 발생하게 되므로 링크 구조물에 별도의 보호커버를 하거나, 4 계절용 플랫 타입 와이퍼를 사용해야 한다. 그러나 플랫 타입 와이퍼의 경우 블레이드와 몸체를 구성하는 구조물이 일체형으로 제작되어 있어 기존 컨벤셔널 타입 와이퍼 대비 유동학적인 영향을 많이 받게 된다. 이에 부상 방지를 위한 스포일러 형상 최적설계 등 다양한 설계 최적화를 수행해 왔다. 그런데 현재까지는 플랫 타입 와이퍼의 성능에 대한 설계 시 부상(Lift)의 경우에는 유체해석의 결과로 설계 인자를 판단해도 문제가 없었지만, 물끌림(Drag)의 경우 해석상 계수가 높지 않음에도 실 장착 시에는 문제가 발생하는 것을 확인할 수 있었다. 이에 물끌림 문제가 단순 해석상의 Drag Force 에 의해서만 발생하는 것이 아닌 별도의 인자가 있는 것임을 알 수 있었다. 이에 플랫 타입 와이퍼의 물끌림 원인 분석을 통한 핵심 인자 도출에 대한 연구를 수행하였다. Case 별 실차와 풍동 테스트를 통한 물끌림 경향 분석을 실시하고, 고속 촬영 분석을 통한 물끌림 원인의 주요 인자 도출을 수행하였다. 본 연구를 통해서 와이퍼 설계 시 실질적인 품질 향상 설계 프로세스 적용이 가능할 것으로 판단된다.
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