자료실

1. 2D 거칠기란 무엇인가?

- 2D 거칠기(Ra, Rz 등)는 하나의 선(Line)을 따라 얻은 프로파일(Profile)

즉, 표면 전체가 아니라 표면을 가로지르는 ‘한 줄’을 잘라서 해석한 값

2. 2D 측정의 근본적인 한계

 ① 방향 의존성 (Directionality Problem) : 가공면은 대부분 **방향성(Lay)**을 가집니다.

• 연삭 → 일정 방향 줄무늬
• 선삭 → 원형 패턴
• 연마 → 방향성 혼재

 그런데 2D는 측정 방향에 따라 결과가 달라집니다.

 예:

• 가공 방향과 평행하게 측정 → Ra 낮게
• 가공 방향과 수직으로 측정 → Ra 높게

👉 같은 표면인데도 결과가 달라질 수 있습니다.

② 국소 대표성 문제 (Representativeness) : 2D는 한 줄만 보기 때문에

• 우연히 깊은 결함을 지나면 → Ra 증가
• 결함을 피하면 → Ra 감소

즉, 표면 전체 특성을 대표하지 못할 가능성이 있습니다.

3. 숫자로 보는 2D 한계 예제

같은 표면에서 서로 다른 위치에서 측정:

평균은 0.97 µm 하지만 실제 표면에는 깊은 국소 결함 1곳이 존재.

2D는 그 결함을 “우연히 포함했는지”에 따라 결과가 달라집니다.

4. 3D 면거칠기란 무엇인가?

3D 거칠기(Surface Areal Roughness)는 한 줄이 아니라 일정 면적 전체를 측정합니다.

즉,

“선(Line)”이 아니라
“면(Area)”을 분석

5. 2D vs 3D 개념 비교

6. 같은 Ra인데 전혀 다른 3D 표면

앞서 예제에서:

• 두 표면 모두 Ra = 1.0 µm

하지만 3D 분석 결과:

👉 표면 B는 깊은 계곡 구조가 존재 → 윤활/마찰/밀봉 특성 완전히 달라짐

2D Ra만 보면 전혀 구분되지 않음.

7. 기능 관점에서 3D가 중요한 이유

① 마찰 및 마모

접촉은 “면적 전체”에서 발생
 → 선 하나로는 설명 불가

② 윤활 유지

윤활유는 골(Valley) 구조의 체적과 관련
 → 3D의 **Volume parameter (Vv, Vvc 등)**가 필요

③ 코팅 및 접착

코팅은 면 전체에 형성
 → 면 거칠기 Sa, Sq, Sdr가 중요

④ 광학 성능

빛은 면 전체에서 산란
 → 3D RMS(Sq)가 더 직접적 지표

8. 필터링과 3D의 관계

2D에서 λc가 중요했던 것처럼 3D에서도 **Areal filter(λc area equivalent)**가 존재합니다.

하지만 3D는:

• 방향 의존성 감소
• 전체 면적 평균
• 공간 주파수 분석 가능

즉,  2D는 “1차원 신호 처리”     3D는 “2차원 공간 분석”

Summary

1. 2D는 공정 관리에 유용
  - 하지만 기능성/성능 예측에는 한계 존재
  - 특히 고기능 부품(반도체, 광학, 정밀기계)은  → 표면의 면적 특성이 중요
2. 따라서 3D 면거칠기 분석이 필수

2D 거칠기는 ‘선’의 평균이며,   3D 거칠기는 ‘면’의 특성이다.

문의 사항이 있으시면 아래 메일로 문의 해주세요

slaes@hulim.co.kr

감사합니다.