Tire friction tests depend on various environmental and testing conditions such as road conditions, temperature, vehicle weight, and driving conditions. These variables limit the fundamental understanding of the correlation between tire characteristics and friction behaviors. Therefore, a theoretical approach to friction between tread compounds and road surfaces is required as a first step in understanding tire friction mechanisms. The test methods for tread compounds typically include sliding and rolling friction tests. However, rolling friction tests face difficulties in characterizing high-speed friction behaviors and are significantly affected by heat and wear during testing, making it challenging to apply friction theories for detailed analysis. Despite these difficulties, rolling friction tests are crucial for analyzing tire rolling resistance and braking performances. This paper employs the Klüppel & Heinrich friction theory to sliding friction and investigates the correlation between sliding and rolling friction. Through the friction theory, quantitative contributions of adhesion and hysteresis friction mechanisms are identified across a wide slip velocity range. As a result, the correlation between sliding and rolling friction showed a high coefficient of determination, above 0.876. These findings confirm that rolling friction behaviors in high-speed regions can be predicted through sliding friction master curves, as well as the contributions of adhesion and hysteresis friction, which are significant on rough and dry surfaces. This study has the potential to impact tread compound design for tunable tire friction behaviors.

타이어 마찰은 온도, 환경적 요소 등 여러 요인이 복합적으로 작용하기에 실차평가하는 것은 한계가 있으므로 마찰시험과 이론을 기반으로 한 연구가 중요해지고 있다. 일반적으로 타이어 마찰을 시험하는 방법은 미끄럼 및 구름마찰 두 가지 방식이 있다. 그 중 구름마찰시험은 타이어 회전저항 및 제동 성능을 분석하는데 활용되는 주요 마찰시험이다. 하지만 높은 온도와 마모 발생으로 인해 마찰 특성이 변화하고, 마찰이론을 적용하기 어려운 한계가 있다. 따라서 마찰이론을 기반하여 고속에서의 구름마찰 특성을 예측할 수 있는 분석방법이 필요하다. 본 논문은 Klüppel & Heinrich 마찰이론을 적용하여 광범위한 속도영역에서 점착 및 히스테리시스 마찰의 영향으로 세부적인 마찰특성을 분석할 수 있는 미끄럼마찰과 구름마찰 간의 상관관계를 연구하여 실험으로 측정하기 어려운 영역의 구름마찰 특성을 예측하는 방법을 연구하였다. 분석범위는 Anti-lock Brake System (ABS) 분석에 주로 활용되는 구름마찰 커브의 최대값 영역으로 선정하였다. 결과적으로 분석범위 내의 두 마찰 간의 상관관계가 0.876 이상의 높은 결정계수를 나타내었다. 이러한 결과로부터 고속영역의 구름마찰 특성을 미끄럼마찰로 예측할 수 있음을 확인하였다. 또한, 일반적인 거칠고 마른 노면에서는 점착 및 히스테리시스 마찰이 가장 큰 영향을 미치는 것으로 나타났으며, 나타났으며, 이러한 마찰의 영향도를 분석함으로써 타이어 설계 및 성능평가에 지대한 영향을 미칠 수 있을 것으로 기대된다.

Keywords: 구름마찰(Rolling friction), 미끄럼마찰(Linear friction), 마찰 마스터커브(Friction master curve), 마찰이론(Friction theory), 타이어 트레드 컴파운드(Tire Tread Compound)