디스크 브레이크와 패드의 마찰열에 의한 열적거동에 관한 연구

한승철 한국융합학회 2019 한국융합학회논문지 Vol.10 No.12

This paper analyzes the thermal behaviors of genuine discs used in automobiles and discs coming out of tuning products through FEM analysis. Modeling with genuine disk modeling and tuning disks Model-1, Model-2, Model-3 and analyzing the disk rotation speed was set to 1000rpm. When the brake is operated, the thermal behavior of the disk surface, such as the operating temperature caused by the disk and pad contact, the friction surface temperature after the disk stop, and the thermal deformation, were analyzed. When the brake was activated (0-4.5 seconds), the tuning disk showed 34℃ higher than the original disk, and after the disk stopped (40.5 seconds), the tuning disk was analyzed 18℃ lowe, deformation due to the disk heat was deformed by 0.3mm for the tuning disk. Although there is an effect to reduce the fading phenomenon due to the thermal behavior of the pure disk and the tuning disk, it can be observed that there is no significant change in the thermal behavior due to the hole processing and the disk surface processing of the tuning disk. 본 논문은 자동차 제동성능에 대한 운전자의 요구에 따라 브레이크 디스크 튜닝이 많이 이루어지고 있어, 자동차에 사용되고 있는 순정 디스크와 튜닝제품으로 나오고 있는 디스크의 열적거동을 FEM해석을 통해 분석하였다. 순정 디스크 모델링 및 튜닝 디스크 Model-1, Model-2, Model-3로 모델링을 하고 디스크 회전속도를 1000rpm으로 설정하여 해석을 실시하였다. 브레이크를 작동하면 디스크와 패드 접촉에 의해 발생하는 작동시 온도와 디스크 정지 후 마찰면의 온도, 열 변형 등 디스크 표면의 열적거동에 대하여 분석하였다. 브레이크 작동시(0-4.5초) 온도는 순정 디스크보다 튜닝 디스크가 34℃높게 나타났고, 디스크 정지 후(40.5초) 온도는 튜닝 디스크가 18℃낮게 분석되었으며, 디스크 열에 의한 변형은 튜닝 디스크가 0.3mm정도 많이 변형되었다. 순정 디스크와 튜닝 디스크의 열적거동에 따른 페이드현상 등을 줄일 수 있는 효과는 있으나, 튜닝 디스크의 홀 가공 및 디스크 면 가공에 따른 열적거동에는 크게 변화가 없음을 관찰할 수 있었다.

저전력 환경에서 멀티미디어 자료 재생을 위한 디스크 스케줄링 기법

최정완(Jungwan Choi),원유집(Youjip Won),정원민(Wonmin Jung) 한국정보과학회 2006 정보과학회논문지 : 시스템 및 이론 Vol.33 No.3·4

최근에, 휴대용 컴퓨터와 모바일 장치(Smart Phone, PDA, MP3 Player 등)의 보급 증가로 인하여 모바일 환경에서의 전력 관리 기술의 필요성은 매우 증가하고 있다. 왜냐하면, 전력 관리 기술은 모바일 장치에서 가장 중요한 요소 중 하나이기 때문이다. 한편, 하드 디스크는 가격에 비하여 용량이 크고 속도가 빠르며 최근에는 모바일 장치에서 사용하기에 충분하게 작게 만들 수도 있으므로 모바일 기기에 사용하기 적당하나, 모바일 장치에 사용하기에는 소모 전력이 너무 크다는 단점이 있다. 이러한 이유들로 인하여 본 논문에서는 디스크에 저장된 연속적인 멀티미디어 자료를 실시간으로 재생하는데 소모되는 전력을 최소화하기 위한 방법을 제안하고 평가하였다. 모바일 장치에서 소모되는 전력을 엄격히 제한하는 것은 모바일 장치들의 하드웨어와 소프트웨어 디자인에 지대한 영향을 준다. 실시간 멀티미디어 재생이 기존의 텍스트 서비스와 다른 점은 디스크가 저장된 데이타 블록을 연속적으로 공급한다는 것이다. 이것은 디스크 드라이브가 멀티미디어 데이타 전체를 재생할 동안 활성화 상태를 유지해야 하게 하므로, 전력 관리 측면에서는 매우 큰 부담으로 작용한다. 전형적인 모바일 디스크 드라이브의 전력 관리 기능은 디스크가 대기 상태에 있을 때의 과도한 입출력 요청으로 인하여 멀티미디어 재생의 품질 측면에서는 부정적인 영향을 준다. 따라서, 본 논문에서는 디스크 드라이브의 전력 소모 형태를 세밀히 분석하고, 저장된 멀티미디어 데이타를 보다 효율적으로 전력을 덜 사용해 재생할 수 있는 알고리즘을 개발하였다. 이 알고리즘은 읽어야 할 데이타 블록의 수와 활성화/대기 상태의 길이를 계산한다. 이로써 본 논문에서 제안한 알고리즘은 모바일 디스크 드라이브에 저장된 데이타 블록의 연속적인 재생을 보장하는 최적의 스케줄링을 한다. 기존에 공개된 MPEG 재생기에 본 알고리즘을 적용한 멀티미디어 재생기를 만들었다. 이 재생기는 전체 재생동안 활성화 상태를 유지하는 경우와 비교하여 60%의 전력 소모량을 절약하였고, 전력 관리 모듈이 있는 디스크 드라이브에서 재생할 경우에 기존의 재생기와 비교하여 38%의 전력 소모량을 절약하였다. In the recent years, popularization of mobile devices such as Smart Phones, PDAs and MP3 Players causes rapid increasing necessity of power management technology because it is most essential factor of mobile devices. On the other hand, despite low price, hard disk has large capacity and high speed. Even it can be made small enough today, too. So it appropriates mobile devices, but it consumes too much power to embed in mobile devices. Due to these motivations, in this paper we had suggested methods of minimizing power consumption while playing multimedia data in the disk media for real-time and we evaluated what we had suggested. Strict limitation of power consumption of mobile devices has a big impact on designing both hardware and software. One difference between real-time multimedia streaming data and legacy text based data is requirement about continuity of data supply. This fact is why disk drive must persist in active state for the entire playback duration, from power management point of view; it may be a great burden. A legacy power management function of mobile disk drive affects quality of multimedia playback negatively because of excessive I/O requests when the disk is in standby state. Therefore, in this paper, we analyze power consumption profile of disk drive in detail, and we develop the algorithm which can play multimedia data effectively using less power. This algorithm calculates number of data block to be read and time duration of active/standby state. From this, the algorithm suggested in this paper does optimal scheduling that is ensuring continual playback of data blocks stored in mobile disk drive. And we implement our algorithms in publicly available MPEG player software. This MPEG player software saves up to 60% of power consumption as compared with full-time active stated disk drive, and 38% of power consumption by comparison with disk drive controlled by native power management method.

Rayleigh Wave를 이용한 KTX 제동 디스크의 균열 검측 시스템 개발

김민수(Min Soo Kim),염윤택(Yun Taek Yeom),박진현(Jin Hyun Park),송성진(Sung Jing Song),김학준(Hak Joon Kim),권성덕(Sung Duck Kwon),이호용(Ho Yong Lee) 한국비파괴검사학회 2017 한국비파괴검사학회지 Vol.37 No.1

최근 KTX (Korean Train Express) 열차의 사고의 대부분은 기기의 오작동, 차량 부품의 노후와에 따른 고장 및 장애발생, 신호장치에 대한 인적오류 등이 주된 원인이였다. 특히, 차량부품 중 제동 디스크의 파손은 하부 차축 및 차륜에 충격을 가해 탈선의 우려와 고속 충돌 등 대형 인명 피해를 낳을 수 있다. 따라서 본 연구에서 KTX의 제동 디스크(Solid Type, Ventilation Type)를 형상화하고, 이를 동작시켜 균열을 측정하여 DB화 할 수 있는 균열검측시스템을 구축하였다. 제동 디스크의 표면균열을 검사하기 위하여 Rayleigh wave를 이용하였으며 수침기법으로는 제동디스크 장착상태에서 탐상의 어려움이 인하여 국부수침 탐상기법을 활용하여 제동디스크의 초음파 검사모듈을 개발하였다. 또한 제동디스크의 회전에 따라 측정된 균열을 저장할 수 있는 균열검측 자동화장치와 제동 디스크의 초음파 검사모듈을 이용하여 제동 디스크의 표면결함을 평가하였다. Recently, KTX (Korean Train Express) train stoppage accidents were mainly caused by malfunctioning equipment, aging and cracking of railway vehicles, crack breakages of brake disks, and breakages of brake disks. Breakage of brake disk can cause large-scale casualties such as high-speed collision and concern about derailment by hitting lower axle and wheel. Therefore, in this study, a brake disk with solid and ventilation type, which is the brake disk of a KTX train was modeled, and a dynamometer system was constructed to operate the disk. A Rayleigh wave was used to inspect the surface of the brake disk. An ultrasonic inspection module was developed for the brake disk by using a local immersion method due to the difficulty involved in ultrasonic inspection using an existing immersion method. In addition, the surface defects of the brake disk were evaluated using a dynamometer mock-up system and an ultrasonic inspection module of the brake disk.

다중 디스크 기반 모바일 시스템 대상의 에너지 효율적인 연관 데이타 배치 기법

김영진(Young-Jin Kim),권권택(Kwon-Taek Kwon),김지홍(Ji-Hong Kim) 한국정보과학회 2007 정보과학회논문지 : 시스템 및 이론 Vol.34 No.3·4

하드디스크는 가장 널리 사용되는 보조 기억 장치로 여겨져 왔으며 최근에 그 용도가 멀티미디어 응용 프로그램이나 게임과 같은 I/O 집중적인 응용 프로그램으로 인해 더욱 이동성 컴퓨팅 시스템에서 중요해지고 있는 실정이다. 그러나 디스크 드라이브에서의 상당한 전력 소모로 인해 이동성 시스템에서의 배터리 수명이 여전히 치명적으로 제약되고 있다. 본 논문에서는, 일반적인 모바일 플랫폼에서 (하나의 큰 디스크를 사용하는 대신에) 다중의 작은 디스크를 사용하는 것이 에너지 효율적이면서도 큰 성능 저하없는 보조 저장 장치 해법이 될 수 있다는 것을 보인다. 또한, 본 논문에서는 디스크 데이타를 유관한 그룹들로 분류하고 이 그룹들을 같은 디스크로 이동시키는, 새로운 에너지 절감 기법을 제안한다. 또한, 이 기법을 기존의 데이타 집중 기법과 비교하고 나아가 이 기법들을 결합한다. 실험 결과, 제안한 기법을 단일 2.5˝ 디스크에 적용한 경우 보다 한 쌍의 1.8˝ 디스크에 적용한 경우, 충분히 작은 I/O 응답 감소 증가만을 가지면서도 최고 34%의 에너지 절감을 얻을 수 있었다. 또한, 기존의 데이타 집중 기법에 대해서도 최고 14.8% 이상의 에너지 절감과 최고 11배 이상의 I/O 응답 시간 개선을 얻을 수 있었다. Hard disks have been the most prevalent secondary storage devices and these days their usage is becoming more important in mobile computing systems due to I/O intensive applications such as multimedia applications and games. However, significant power consumption in the disk drives still limits battery lifetimes of mobile systems critically. In this paper, we show that using several smaller disks (instead of one large disk) can be an energy-efficient secondary storage solution on typical mobile platforms without a significant performance delay. Also, we propose a novel energy-efficient technique, which clusters related data into groups and migrates the correlated groups to the same disk. We compare this method with the existing data concentration scheme, and also combine them. The experiments show that our technique saves the energy consumption up to 34% when a pair of 1.8˝ disks is used instead of a single 2.5˝ disk with a negligible increase in the average response time. The results also show that our method also saves up to 14.8% of disk energy consumption and improve the average I/O response time by up to 10 times over the existing scheme.

타공 디스크에 의한 열적 성능 및 내구성 향상 연구

한문식(Moon-Sik Han),조재웅(Jae-Ung Cho) 한국기계가공학회 2011 한국기계가공학회지 Vol.10 No.1

In this study, the thermal performance of disk can be compared with disk and disk with holes through numerical analysis. The capacity of thermal emission on general disk becomes more than on disk with holes at the distribution of temperature at first and the magnitude of equivalent stress on general disk becomes less than on disk with holes at the distribution of stress. The capacity of thermal emission or the magnitude of thermal deformation on disk with holes becomes less than that on general disk 30 minutes later. The disk with holes is worn less and more durable than general disk. The performance of cooling and braking force at disk and pad can be improved by installing the disk with holes.

디스크 브레이크에서 마찰열과 패드에 작용하는 융합 접촉거동에 관한 연구

한승철,이봉구 한국융합학회 2018 한국융합학회논문지 Vol.9 No.1

자동차 디스크 브레이크시스템에서는 열유속 및 열변형 등과 같은 이유로 마찰열이 균일하게 분산되지 않는다. 마찰열에 의한 열탄성 변형이 접촉압력 분포에 영향을 미치게 되고, 접촉하중이 디스크 브레이크 표면상의 작은 영역에 집중되어 열탄성 불안정성을 초래 할 수 있다. 본 연구에서는 실험적 계산식과 Kao 제안한 디스크와 패드의 접촉압력에 대한 해석방법을 참고로 하여 3차원 축대칭 모델을 통하여 실제로 제동 시 발생되는 디스크와 패드의 접촉을 고려한 온도 해석 및 열변형 해석을 하였다. ANSYS를 사용하여 디스크와 패드의 접촉면에서 발생하는 열탄성 불안전성 문제를 열하중과 기계적 하중으로 동시에 고려하여 해석하였다. 디스크와 패드가 직접 접촉하는 3차원 축대칭 모델을 구성하여 디스크의 마찰면 온도, 열변형, 접촉 열응력을 관찰함으로써 디스크에서 일어나는 열적 거동을 보다 정확하게 관찰하였다. In automotive disc brake systems, frictional heat is not uniformly dispersed for reasons such as heat flux and thermal deformation. The thermoelastic deformation due to the frictional heat affects the contact pressure distribution and the contact load may be concentrated on the contact portion on the the disc brake surface, resulting in thermoelastic instability. In this study, thermal analysis and thermal deformation analysis considering the contact between disk and pad occurred during braking through 3D axial symmetry model with reference to the experimental equation and Kao's analysis method of contact pressure of disk and pad. ANSYS is used to analyze the thermal and elastic instability problems occurring at the contact surface between the disk and the pad, considering both the thermal and mechanical loads. A 3D axisymmetric model with direct contact between the disk and the pad was constructed to more accurately observe the thermal behavior of the disk by observing the frictional surface temperature, thermal deformation and contact thermal stress of the disk.

저전력과 응답시간 향상을 위한 하이브리드 하드디스크의 입출력 기법

김정원(Jeong-Won Kim) 한국컴퓨터정보학회 2011 韓國컴퓨터情報學會論文誌 Vol.16 No.10

최근 전력소모와 읽기 성능이 우수한 Solid state disk(SSD)가 많이 사용되고 있으나 가격이 고가이고 삭제 및 쓰기 연산의 효율이 낮은 것이 단점이다. 이것을 보완하기 위한 저장장치의 일종이 하이브리드 하드디스크 (H-HDD: Hybrid Hard disk drive)인데 하드디스크 내부에 플래시 메모리(NVCache: Non-volatile Cache)를 장착하여 디스크블록의 캐시로 사용한다. 본 논문에서는 H-HDD의 저전력과 응답시간을 향상시키기 위해 NVCache의 선반입 및 관리 기법을 제안한다. 제안하는 기법은 NVCache를 읽기 캐시를 위주로 사용하고 쓰기캐시는 디스크 헤드와 스핀들의 상황에 따라 쓰기 연산을 지원한다. 읽기 캐시의 경우 시간적, 지역적 지역성을 동시에 고려하여 선반입을 통해 응답시간과 전력 소모를 감소시키고 쓰기 캐시의 경우 디스크 스핀들의 동작 상태에 따라 NVCache에 쓰기를 실시하여 저전력과 응답성을 향상시키고자한다. Recently, Solid state disk is mainly used because this device has lower power consumption as well as higher response time. But it features higher price and lower performance at delete and write operations compared with HDD. To compensate this defect, Hybrid hard disk with internal non-volatile flash memory was issued. This NVCache is used as a kind of cache for disk blocks. In this paper, an I/O scheme for H-HDD is proposed for improving low power consumption as well as response time. Our method is to use this NVCache as read cache mainly and write cache when write requests are concentrated. In read cache operation, disk blocks with higher priority determined on basis of time as well as spatial localities are prefetched, which can improve response time. The write operation is conducted only at write peak time as disk spindle up costs higher battery power as well as response time. Experiments results show that the suggested method can improve response time of H-HDD and lower the power consumption.

다중 존 디스크 환경에서 다차원 인덱스 구조의 효율적 저장 기법

유병구(Byung-gu Yu),김선호(Seon-ho Kim),장재영(Jae-young Chang) 한국정보과학회 2007 정보과학회논문지 : 데이타베이스 Vol.34 No.4

대용량의 다차원 데이타를 다루는 데이타베이스 응용분야에서는 접근 방법 및 기반 디스크 시스템이 전반적인 성능에 중요한 영향을 미친다. 현재 생산되고 있는 많은 디스크들은 다중의 물리적 존을 갖도록 설계되고 있다. 그러나 기존의 접근 방법에 대한 연구는 단순한 가정의 전통적인 디스크 모델에 기반을 두고 진행되어 왔고, 다중 존 디스크를 고려한 접근 방법에 대한 연구는 현재까지 거의 이루어 지지 않고 있다. 본 논문에서는 다중 존 디스크 환경에서 실질적인 데이타 전송률을 향상시키기 위해, 정적 및 동적 환경 모두를 고려한 다차원 인덱스 구조의 디스크 저장 기법을 제안한다. 이를 위해 다차원 인덱스 구조를 다중 존 디스크에 효과적으로 배치하는 알고리즘을 제시하고, 범위 질의에 대해 지역화된 질의 처리 기법을 제안한다. 또한 실험을 통하여 본 논문이 제안한 기술이 질의 성능을 획기적으로 향상시킨다는 것을 증명한다. The performance of database applications with large sets of multidimensional data depends on the performance of its access methods and the underlying disk system. In modeling the disk system, even though modern disks are manufactured with multiple physical zones, conventional access methods have been developed based on a traditional disk model with many simplifying assumptions. Thus, there is a marked lack of investigation on how to enhance the performance of access methods given a zoned disk model. The paper proposes novel zoning techniques that can be applied to any multidimensional access methods, both static and dynamic, enhancing the effective data transfer rate of underlying disk system by fully utilizing its zone characteristics. Our zoning techniques include data placement algorithms for multidimensional index structures and accompanying localized query processing algorithms for range queries. The experimental results show that our zoning techniques significantly improve the query performance.

디스크 브레이크에서 열섬에 의한 브레이크 압력과 진동의 변화

김명구(Myoung-Gu Kim),조종두(Chongdu Cho),이용산(Yong-San Lee) 한국자동차공학회 2006 한국자동차공학회 춘 추계 학술대회 논문집 Vol.- No.-

In automotive brake disk, hot spot on disk surface causes a local contact friction between the disk surface and the disk pad. This non-uniform contact friction worsens the local heat concentration on the disk surface. The nonuniform contact caused by hot spot affects the disk pad, through which it affects the oil pressure system of the disk. The pressure change in the oil pressure system then affects the hot spot on the disk surface through the pad in tum. There is a correlation between the vibration due to the contact friction and the pressure change in the disk brake and research is needed on hot spot on a disk brake and the pressure change in an oil pressure system.

디스크소스로부터 NAPL의 확산손실에 관한 수학적 모델

윤인택,Dickson S. E 한국지하수토양환경학회 2008 지하수토양환경 Vol.13 No.6

Matrix diffusion from planar fractures was studied mathematically and through physical model experiments. Mathematical models were developed to simulate diffusion from 2D and 3D instantaneous disk sources and a 3 D continuous disk source. The models were based on analytical solutions previously developed by Carslaw and Jaeger (1959). The mathematical simulations indicated that the 2D scenario produces significantly different results from the 3D scenario, the time for mass disappearance is significantly larger for continuous sources than for instantaneous sources, the normalized concentration generally decreased over time for instantaneous sources while it increased over time for continuous sources, diffusion rates decrease significantly over time and space, and the normalized mass loss from the source zone never reaches 1 for continuous sources due to the semi-infinite integral. The simulations also showed that disappearance times increase exponentially with increasing source radii and matrix porosity, and decrease with increasing aqueous-phase NAPL solubilities. 평평한 fractures에서 공극을 가진 모암으로의 NAPL 확산을 수치적인 방법으로 해석하였다. 2D와 3D에 대한 일회 성 디스크 소스와 3D 연속 디스크소스에 대한 모델은 Caralaw and Jaeger(1959)의 이론을 바탕으로 개발하였다. 3D 연속 디스크소스에 대해 공극모암으로 확산되는 NAPL의 총량을 계산할 수 없기 때문에 확산이 반구형으로 이루어 진다고 가정하여 등농도선의 합을 이용하여 공극모암으로 확산되는 NAPL의 총량을 계산하였다. 수치적 계산에 따 르면 2D 대비 3D의 경우에 NAPL 손실 시간이 현저히 빠른 것으로 나타났으며, 디스크 소스의 중심점에서 normalized된 농도는 일회성 디스크 소스는 시간에 따라 감소하고, 연속 디스크 소스는 증가하는 것으로 나타났으며, 시간과 공간에 따라 확산율은 감소하는 것으로 나타났다. 그리고 NAPL의 mass 손실은 1에 도달하지 못하였으며, 이 는 연속 디스크 소스를 semi-infinite로 가정하고 적분했기 때문이다. 확산에 의해 사라지는 시간은 소스의 크기 및 모암 공극률 크기 증가에 비례해서 지수함수적으로 증가하고, 반면 NAPL의 용해성이 증가하면 감소하는 것으로 나 타났다.