작동 모드에 따른 ER 유체의 빙햄 특성 비교

초록

ER유체의 특성을 이용한 응용 장치는 설계가 단순화되고 단가가 저렴해지는 장점을 갖게 된다[2]. 이러한 응용장치들은 ER유체와 전극 사이의 상대 운동에 따라 전단 모드(shear mode) 혹은 회전 전단모드(rotational shear mode), 유동모드(flow mode) 그리고 압착모드(squeeze mode)의 세가지 형태로 분류할 수 있다. 이러한 세 가지 형태의 모드를 갖는 응용 장치를 설계하는 경우에는 각각의 모드에 맞는 실험장치에서 구한 전단속도비에 대한 전단응력의 관계, 전기장의 변화에 대한 항복응력의 변화, 전기장의 변화에 대한 전류밀도의 변화 등과 같은 ER유체의 빙햄특성에 관한 자료가 필요하다. 전단모드 형태의 실험장치는 전단속도비를 영(zero)에서부터 서서히 증가시킬 수 있기 때문에 정적 상태와 동적상태의 검증이 쉬게 이루어질 수 있어 상용화 되어 있는 장비들이 많으며, 주로 동축형 실린더 형태의 쿠에트(couette)형을 사용하고 있다. 그러나 유동모드 형태의 실험장치는 구조가 복잡하고 유체의 유동을 직접 측정하기가 곤란하기 때문에 상용화 되어 있는 것이 없어, 대부분의 응용장치 제어에 필요한 ER유체의 물성치는 전단모드 형태의 실험장치에서 측정한 값을 사용하고 있다. 그러나, 전단모드와 유동모드에서 측정한 항복응력 값은 차이가 있다는 것이 최근 연구에 의해 밝혀졌다[3]. 따라서, 본 논문에서는 자체 제작한 전단모드와 유동모드의 빙햄특성 실험장치를 이용하여, 그 차이를 밝히고자 한다.