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[기술자료] 10. 2D 선(Line) 표면거칠기와 3D 면(Area) 표면 거칠기의 비교
2D 선(Line) 표면거칠기와 3D 면(Area) 표면거칠기 활용 예제
1. Overview
접촉식의 선 표면거칠과 비접촉의 표면 거칠기의 활용 예제
예제 1)
동일한 2D Ra → 전혀 다른 3D Sa 기능
조건 : 두 샘플 모두 동일한 조건으로 측정
항목 | Sample A | Sample B |
Ra | 1.0 µm | 1.0 µm |
Rz | 5.0 µm | 5.0 µm |
선 거칠기 파라메타는 완전히 동일
실제 표면 형상 차이 (3D 관점)
- Sample A → Plateau 구조 (평탄부 넓음)
- Sample B → Sharp peak 구조 (뾰족 피크 다수)
3D 파라메타 비교
3D Parameter | Sample A | Sample B |
Sa | 1.0 µm | 1.0 µm |
Sq | 1.2 µm | 1.8 µm |
Ssk | -0.8 | +1.2 |
Sku | 3.1 | 6.0 |
Smr(20%) | 65% | 18% |
Vvv | 낮음 | 매우 높음 |
기능 차이
Sample A
- 접촉 면적 넓음
- 하중 분산 우수
- 내마모성 좋음
Sample B
- 접촉점 적음
- 압력 집중
- 초기 마모 빠름
👉 2D로는 동일, 실제 성능은 완전히 다름
예제 2)
윤활 성능 분석
조건
엔진 실린더 표면 두 종류 비교
2D 결과:
항목 | A | B |
Ra | 0.8 µm | 0.8 µm |
Rz | 4.5 µm | 4.5 µm |
3D 분석
3D Parameter | A | B |
Svk | 0.4 µm | 1.5 µm |
Vvv | 0.02 mm³/mm² | 0.12 mm³/mm² |
Sdr | 5% | 28% |
해석
Sample B는 깊은 Valley 구조 존재
→ 윤활유 저장 능력 ↑
→ 마찰 감소
→ 열 발생 감소
👉 이 정보는 2D에서는 절대 알 수 없음
예제 3)
광학 부품 (반사율 차이)
두 렌즈 표면
항목 | A | B |
Ra | 0.05 µm | 0.05 µm |
반사율 측정 결과:
항목 | A | B |
Total Reflectance | 98.7% | 94.3% |
3D 파라메타
Parameter | A | B |
Sq | 0.06 | 0.08 |
Sdq (기울기) | 0.2 | 1.1 |
Sdr | 3% | 22% |
B는 기울기 급격
→ 광 산란 증가
→ 반사율 저하
Summary
구분 | 2D | 3D |
대표성 | 선(Line) | 면(Area) |
방향 영향 | 큼 | 거의 없음 |
체적 분석 | 불가 | 가능 |
접촉면 분석 | 제한적 | 가능 |
기능 예측 | 간접적 | 직접적 |
왜 3D가 필요한가?
표면 기능은 면 전체에서 발생합니다.
- 접촉은 점이 아니라 면에서 발생
- 윤활은 골 체적과 관련
- 반사는 기울기와 면적에 영향
- 마찰은 전체 구조에 영향
기능을 분석하려면 면을 측정해야 한다.
결론
1. 2D는 공정 관리용으로 유용
2. 3D는 기능 예측 및 성능 평가에 필수
3. 고기능 부품일수록 3D 필요성 증가
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