마찰계수 - 기술사 시험 공부

 

1. 마찰계수 (Coefficient of Friction)

마찰계수란 두물체가 접촉하고 있을때 접촉면에 생기는 마찰력과 양면사이의 직각압력과의 비를 말한다.

F=μN의 관계가 있다.

 

 

2. 마찰계수의 종류

마찰계수는 정지마찰계수(μₛ) 와 동마찰계수(μₖ) 로 나뉘며 정자마찰계수가 동마찰계수에 비해 보통 25%정도 높다.

엘리베이터 - 일량, 동력등 그리고 단위

 

마찰계수는 통상 접촉면의 면적과는 무관하나 접촉면의 성질에 따라 좌우되는 것으로 알려져 있다.

 

※마찰계수의 대표적인 값

접촉면	마찰계수(대략)
고무 vs. 아스팔트	0.7~1.0이상
나무 vs. 나무	0.2~0.5
얼음 vs 얼음	0.03 ~ 0.1
금속 vs 금속(윤활 없음)	0.3 ~ 0.6
금속 vs 금속(윤활 있음)	0.05 이하

 

3. 마찰상태

마찰상태는 다음과 같이 구분할 수 있다.

(1) 고체마찰 (Dry Friction, Solid Friction)

운동체가 건조한 깨끗한 면상을 미끄러지는 경우에 발생한다(건조마찰).

 

(2) 경계마찰 (Boundary/Combined Friction)

고체마찰과 유체마찰의 중간 단계.

유체윤활제의 유막이 얇아 고체 표면의 돌출부끼리의 접촉이 상당히 많아지게 되어 유체역학적인 윤활효과를 발휘할 수 없는 마찰.

 

(3) 유체마찰 (Fluid Friction, Hydrodynamic/Viscous Friction)

윤활유에 의해 마찰면이 서로 떨어져 있는 상태의 마찰을 말한다. 마찰면사이에 유막이 형성된 상태이다.

마찰은 유체의 점성(Viscosity)때문에 발생

 

4. 마찰계수와 베어링정수(좀머벨트수)와의 관계

(마찰계수(u)와 베어링정수(nN/p)와의 관계)

주) 베어링정수는 관습적으로 좀머벨트수(주1 참조)라 한다.

 

유체마찰시에는 마찰계수와 베어링정수는 비례하나 경계마찰에서는 그렇지 않다.

설계치에서는 베어링정수값이 유체윤활이 되도록 일정치 이상이 되도록 하여야 한다. 

 

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주1) 좀머벨트수(Sommerfeld number): 윤활이론에서 매우 중요한 무차원 수로, 특히 저널 베어링(Journal bearing)의 성능을 평가할 때 핵심지표로 사용된다. 윤활상태가 유체마찰 영역인지, 안정적인지, 하중을 잘 지지하는지를 판단하는데 큰 역할을 한다. 값(S=nN/P)이 클수록 윤활상태가 좋다. 점도가 높거나, 회전 속도가 빠르거나 하중이 작거나 간극이 작을때 유체막이 두껍게 형성돼 완전유체윤활이 유지된다.

 

2026.1.19.

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