Table 1의 시험코드에 따라 기계관성을 적용하여 제동시험을 수행하여 계측된 순간마찰계수를 속도별로 분류하여 Fig. 3에 그래프로 나타내었다. 예를 들어 Fig. 3(a)는 제동초속도가 120 km/h인 경우에 서로 다른 접촉력으로 시험한 9회 시험을 모두 나타내었는데, 이는 접촉력이 8, 18, 25 kN일 경우에 각각 3회씩 수행된 정지제동시험의 순간마찰계수 그래프이다. 여기에서 정지까지의 제동시간이 60-70초 사이에 있는 3개의 그래프는 접촉력이 8 kN일 때의 순간마찰계수 그래프이고, 30-40초 구간에 분포하는 3개의 그래프는 접촉력이 18 kN일 경우의 순간마찰계수 그래프이며, 20-30초 구간에 분포하는 3개의 그래프는 접촉력이 25 kN일 경우의 순간마찰계수 그래프이다. 접촉력이 낮을수록 제동거리 및 제동시간이 길어지고, 접촉력이 높을수록 제동거리 및 제동시간이 짧아지는 것을 알 수 있다. 또한, 순간마찰계수는 마찰재의 표면조건 및 캘리퍼의 접촉조건 등에 따라 일정범위 내에서 변화함을 알 수 있다.

Fig. 3 
Instantaneous coefficient of friction at various initial braking speed when mechanical inertia is applied

또한 120 km/h의 제동초속도인 경우, 시험코드의 플라이휠 관성량과 디스크당 하중이 갖는 운동에너지를 맞추기 위해 속도변경 인자를 곱하여 변경된 제동초속도는 116.2 km/h로 계산되었으며, 이는 기계관성을 적용 시 제동초속도가 120 km/h에서 116.2 km/h로 변경되어 적용됨을 의미한다.

각각의 제동초속도 및 접촉력 별로 기계관성을 적용하여 정지 제동시험을 수행한 3회의 시험결과(평균마찰계수, 제동력, 제동거리)의 평균값을 계산하여 Table 3에 나타내었다.

전기관성을 적용하여 Table 1의 시험코드에 따라 제동시험을 수행하였으며, 시험과정에서 측정된 순간마찰계수를 속도별로 분류하여 Fig. 4에 나타내었다. Fig. 4(a)에서 정지까지의 제동시간이 60-70초 사이에 있는 그래프들은 접촉력이 8 kN일 때의 순간마찰 계수이고, 30-40초 구간에 분포하는 그래프들은 접촉력이 18 kN일 경우의 순간마찰계수이며, 20-30초 구간에 분포하는 그래프들은 접촉력이 25 kN일 경우의 순간마찰계수이다.

Fig. 4 
Instantaneous coefficient of friction at various initial braking speed when electronic inertia is applied

Table 4에는 제동초속도 및 접촉력 별로 전기관성을 적용하여 수행된 3회의 정지제동 시험결과(평균마찰계수, 제동력, 제동거리)의 평균값을 나타내었다.

기계관성을 적용하여 수행된 시험결과와 전기관성을 적용하여 얻은 시험결과를 제동초속도 및 접촉력 별로 상호 비교를 수행하였다. 비교에 사용된 항목은 평균마찰계수, 제동거리, 제동력, 제동에너지이다.

(1) 평균마찰계수에 대한 비교로서 제동초속도 및 접촉력별로 평균마찰계수의 평균을 계산하여 그 값을 Fig. 5에 나타내었다. 또한, 기계관성 적용의 마찰계수값과 전기관성 적용의 마찰계수 값의 비를 함께 표시하였다. 비율이 1인 경우는 두 값이 동일한 경우이고, 1보다 큰 값을 갖는 경우는 기계관성 적용의 마찰계수가 전기관성 적용의 경우보다 더 높음을 의미한다.⁶

Fig. 5 
Average coefficient of friction at various initial braking speeds and contact forces

비교결과, 전반적으로 기계관성을 적용한 경우에 마찰계수값이 더 높게 측정됨을 알 수 있다. 이러한 원인은 전기관성을 적용한 제동시험의 경우에는 베어링의 마찰력, 회전저항 등이 반영되어 마찰계수가 계산되지만 기계관성을 적용한 경우에는 이러한 저항력을 고려하지 않고 운동에너지가 맞도록 제동초속도만 변경하여 시험한 결과로 판단된다.

(2) 제동거리에 대한 비교를 Fig. 6에 나타내었다. 제동거리 또한 전기관성을 적용한 경우가 기계관성의 경우보다 더 높게 나타났다. 이는 제동거리와 마찰계수 간의 상관관계에서 찾을 수 있는데, 낮은 마찰계수에서는 당연히 제동거리가 길어지게 된다.

Fig. 6 
Brake distance s₂ at various initial braking speeds and contact forces

(3) 제동력을 비교하여 Fig. 7에 나타내었다. 제동력은 제동시험기에 설치된 로드셀로부터 측정되어 제동유효반경에서의 제동력으로 환산되며, 제동거리 s₂ 구간 동안의 값을 평균하여 계산하였다.

Fig. 7 
Tangential force at various initial braking speeds and contact forces

Fig. 8에는 제동에너지를 비교하여 그 결과를 나타내었는데, 기계관성을 적용한 시험과 전기관성을 적용한 시험에서의 제동에너지는 큰 차이가 없음을 알 수 있다. 이는 운동에너지를 맞추기 위해 증가된 관성값만큼 제동초속도를 낮추어 제동시험이 수행되었기 때문으로 보인다. 비교에 사용된 제동에너지는 제동거리 s₂와 평균 제동력의 곱으로 계산하였고 이를 휠반경에서의 제동에너지로 환산하였다.

Fig. 8 
Braking energy at various initial braking speeds and contact forces

평균마찰계수는 식(5)와 같이 접촉력과 제동거리를 통해서도 계산이 가능하며, 이 값은 매 순간 계측된 접촉력과 제동력의 비로 계산되는 순간마찰계수로부터 계산되는 평균마찰계수의 적정성 확인에 사용된다.^5,6

단, F_bm은 s₂ 구간에서의 평균 접촉력을, K_Mw는 시험기가 갖는 평균마찰모멘트를, M_w는 속도별 마찰모멘트를, v₂는 접촉력(F_b)이 목표값의 95%에 도달한 시점의 속도를 각각 의미한다.

Fig. 9에는 기계관성에서 계산된 마찰계수 비율(μ_mF/μ_m)과 전기관성에서 계산된 마찰계수 비율을 나타내었다. 이 비율은 1에 가까울수록 제동시험기의 베어링 마찰력 및 회전저항 등이 적절히 잘 반영되었음을 의미한다.^5,6

Fig. 9 
Average coefficient of friction ratio between μ_m and μ_mF

Fig. 10에는 운동에너지와 제동에너지의 비율을 계산하여 도시하였다. 이 비율 역시 1에 가까울수록 운동에너지가 손실없이 그대로 제동에너지로 소모되었음을 의미한다.⁶

Fig. 10 
Energy ratio between kinetic energy and braking energy