1. 서 론

오일씰은 트랜스미션과 샤프트 사이에 장착되어 오일 또는 그리스의 누유 방지, 외부로부터 먼지 등의 오염물질 차단, 일정한 장력에 의해 샤프트 에 밀착하여 회전력을 유지하면서 Sealing 기능을 수행, 샤프트와 오일씰 사이에 볼록 형상의 유막 을 형성해 내부 오일과 외부 공기를 차단 등 여러 역할을 한다. 오일씰과 샤프트의 접속 불량으로 오일이 외부로 유출되면 윤활 및 냉각 작용을 하 지 못하므로 상위제품(트랜스미션, 샤프트 등)의 성능과 내구성에 지대한 영향을 미친다. 따라서 오일씰의 성능을 위한 고무 소재에 대한 연구가 중요하다. 고무는 제법 및 첨가제에 따라 고무물 성이 달라지기 때문에 용도에 맞는 고무제품을 개 발하기 위한 고무 배합에 대한 연구가 활발하게 이루어지고 있다.

Park 등^[1]은 아민계 분산제가 실리카 고무배합 물의 물성에 미치는 영향에 대해 연구, Park 등^[2] 은 천연고무 배합물에서 가교형태 변화가 물성에 미치는 영향에 대한 연구, Park 등^[3]은 실리카 및 카본블랙이 충전된 천연고무 가황물에서 배합방법 이 파열특성에 미치는 영향에 대한 연구, Lee 등^[4] 은 유연벽면 점탄성 소재 배합비와 저항저감 효과 의 상관관계에 대한 연구를 수행했다.

본 논문에서는 분산분석을 이용하여 오일씰용 고무 배합비에 대한 연구를 진행하였다.

2. 오일씰용 고무 배합비에 대한 분산분석(1차)

2.1 분산분석 조건

1차 시험에서 중합체 및 배합 약품은 단일 종류 를 사용하였다. 중합체 7종, 탄소 6종, 산화마그네 슘 2종, 수산화칼슘 2종을 가황제 1종을 사용하여 168회 물성시험을 진행했으며, 결과로는 경도, 인 장강도, 연신율, 압축변형 4가지 항목으로 두었다.

이에 따라 1차 분산분석의 인자는 1종만을 사 용한 가황제를 제외한 중합체(A), 탄소(B), 산화마 그네슘(C), 수산화칼슘(D)으로 4개이고, 각 인자들 의 수준은 A=7, B=6, C=2, D=2이다. 반응인자는 물성시험 결과로 얻은 경도, 인장강도, 연신율, 압 축변형 4개이고, 분산분석 신뢰수준은 95%를 기 준으로 삼았다.

2.2 사원배치실험 분산분석

경도에 대한 분산분석표는 Table 1과 같다.

A, C는 신뢰수준 95%에서 유의하며, A×C는 신뢰수준 90%에서 유의하다. 나머지 유의하지 않 은 인자들은 오차항에 풀링하였다.

1차로 풀링된 분산분석결과 신뢰수준 95%에서 A, C가 유의하고, A×C의 유의확률은 94.1%로 오차항에 풀링하였다.

2차로 풀링된 분산분석결과 신뢰수준 95%에서 주효과 A,C가 유의하였고, 점추정 계산 결과 A₁C₂가 가장 높은 경도 값을 갖는 것으로 나타났 다.

A₁C₂의 95% 신뢰구간은 72.809 ~ 74.631이며 이를 만족하는 조합은 다음과 같다.

인장강도에 대한 분산분석표는 Table 2와 같다.

신뢰수준 95%에서 A와 B ×D가 유의하며, 신 뢰수준 90%에서A×B가 유의하다.

1차로 풀링된 분산분석결과 신뢰수준 95%에서 A와 A×B, B ×D가 유의며, 점추정 계산 결과 A₁B₃D₂가 가장 높은 인장강도 값을 가진다.

A₁B₃D₂의 95% 신뢰구간은 110.457 ~ 135.543이 며 이를 만족하는 조합은 다음과 같다.

연신율에 대한 분산분석표는 Table 3과 같고, 분산분석 결과 전체 실험모델이 신뢰수준 95%에 서 기각치 1.676보다 작아 유의하지 않고 유의확 률은 0.651로 0.05보다 확연히 크므로 귀무가설 이 성립된다. 유의한 인자는 주효과 A인자 하나 라 임의의 수준조합이 성립되지 않아 연신율에 관 하여 최적배합조건을 찾는 것은 무의미하다.

압축변형에 대한 분산분석표는 Table 4와 같고, A와 A×D, B ×D가 신뢰수준 95%에서 유의하 며, A×B의 경우 신뢰수준 90%에서 유의하다.

1차로 풀링한 분산분석결과 신뢰수준 95%에서 A와 A ×D , B × D가 유의하며, A × B 의 경우 유 의하지 않으므로 오차항에 풀링한다.

2차로 풀링한 분산분석결과 신뢰수준 95%에서 A와 A×D, B ×D가 유의하며, 점추정 계산 결과 A₂B₁D₁가 가장 낮은 압축변형 값을 가진다.

A₂B₁D₁의 95% 신뢰구간은 14.929 ~ 19.071이며 이를 만족하는 조합은 다음과 같다.

3. 오일씰용 고무 배합비에 대한 분산분석(2차)

3.1 분산분석 조건

1차 분산분석을 통해 중합체 2종과 탄소 3종을 선정하였고, 산화마그네슘과 수산화칼슘은 1차 분 산분석 조건과 같은 2종씩을 사용하였다. 중합체, 산화마그네슘, 수산화칼슘은 단일 종류를 사용하 였으며, 탄소는 3종을 5:5 비율로 2종씩 섞어서 3 종을 만들어 사용하였다. 가황제 역시 1차 조건과 마찬가지로 1종을 사용하였으며, 총 24회 물성시 험을 진행했다. 물성시험 결과로는 경도, 인장강 도, 연신율, 압축변형 4가지 항목으로 두었다.

이에 따라 2차 분산분석의 인자는 1종만을 사 용한 가황제를 제외한 중합체(A), 탄소(B), 산화마 그네슘(C), 수산화칼슘(D)으로 4개이고, 각 인자들 의 수준은 A=2, B=3, C=2, D=2이다. 반응인자는 물성시험 결과로 얻은 경도, 인장강도, 연신율, 압 축변형 4개이고, 분산분석 신뢰수준은 95%를 기 준으로 삼았다.

3.2 사원배치실험 분산분석

경도에 대한 분산분석표는 Table 5와 같다.

전체 실험모델이 신뢰수준 95%에서 기각치 19.448보다 작아 유의하지 않고 유의확률은 0.342 로 0.05보다 크므로 귀무가설이 성립된다. 유의한 인자는 주효과 A인자 하나라 임의의 수준조합이 성립되지 않는다. 따라서 경도에 관하여 최적배합 조건을 찾는 것은 무의미하다고 판단된다.

인장강도에 대한 분산분석표는 Table 6과 같다.

신뢰수준 95%에서 A가 유의하고, 신뢰수준 90%에서 A×C, C ×D가 유의하다. 1차로 풀링된 분산분석결과 신뢰수준 95%에서 A와 A×C, C ×D가 유의하다. 점추정 계산 결과 A₁C₂D₂가 가장 높은 인장강도 값을 가지며 95% 신뢰구간은 107.423 ~ 116.577이며 이를 만족하는 조합은 다 음과 같다.

연신율에 대한 분산분석표는 Table 7과 같다.

분산분석 결과 전체 실험모델이 신뢰수준 95% 에서 기각치 19.448보다 작아 유의하지 않고 유의 확률은 0.054로 0.05보다 크므로 귀무가설이 성립 된다. 유의한 인자는 주효과 A인자 하나라 임의 의 수준조합이 성립되지 않는다. 따라서 연신율에 관하여 최적배합조건을 찾는 것은 무의미하다고 판단된다.

압축변형에 대한 분산분석표는 Table 8과 같다.

신뢰수준 95%에서 A와 B ×C가 유의하고, 신 뢰수준 90%에서 A×C가 유의하다. 1차로 풀링한 분산분석결과 신뢰수준 95%에서 A와 B ×D가 유 의하고 A×C의 유의확률은 92.1%로 오차항에 풀 링한다. 2차로 풀링한 분산분석결과 신뢰수준 95%에서 A와 B ×C가 유의하며, 점추정 계산 결 과 A₂B₃C₁가 가장 낮은 압축변형 값을 가진다. A₂B₃C₁의 95% 신뢰구간은 14.635 ~ 18.615이며 이를 만족하는 조합은 다음과 같다.

1차 사원배치실험 분산분석을 통해 고무 물성 의 가장 큰 영향을 끼치는 중합체 및 탄소를 선정 하였다. 2차 사원배치실험 분산분석에서는 탄소 2 종류를 혼합해 최종적으로 물성값과 신뢰구간을 만족하는 고무배합비 4종(A₁B₁C₂D₂, A₁B₂C₂D₂, A₂B₃C₁D₁, A₂B₃C₁D₂ )을 도출했고, 도출한 고무 배합비는 Table 9와 같고, 물성 특성은 Fig.1과 같 다.

4. 결 론

본 논문에서는 최적의 오일씰용 고무 물성을 얻 기 위해 분산분석을 이용하여 고무배합에 대한 연 구를 진행했고, 다음과 같은 결론을 도출했다.