KR20120086128A - 이동체의 성능향상을 위한 접착성 플라스틱 필름 - Google Patents

Abstract

본 발명은 비행기의 날개나 자동차의 동체 표면부에 부착되어 딤플효과에 의한 비행성능이나 주행성능을 향상시키는 이동체 성능향상을 위한 접착성 플라스틱 필름에 관한 것이다.
본 발명의 접착성 플라스틱 필름은, 유체의 흐름 중에 위치하는 이동체의 표면에 접착되는 것으로서, 피브이씨 등의 재질로 이루어진 플라스틱 필름의 전체 영역에 걸쳐 연속반복하여 형성된 딤플과,플라스틱 필름의 저면에 형성된 접착층으로 이루어진다. 이때 상기 딤플은 구면 요입홈이나 다각형의 투공부로 이루어질 수 있다.
본 발명의 접착성 플라스틱 필름이 부착된 자동차 동체나 비행기 날개에서는 이들 부위에서 발생되는 층류의 분리 임계점이 이동방향의 뒤쪽으로 이동됨으로써 난류와 웨이크의 범위가 감소되고, 그에 따라 드래그 현상이 줄어들게 되어 연비의 개선과 함께 소음발생을 현저하게 줄일 수 있는 효과가 있다.

Description

이동체의 성능향상을 위한 접착성 플라스틱 필름{ADHESIVE PLASTIC FILM FOR ENHANCING PERFORMANCE OF MOVING OBJECTS}

본 발명은 공기 중에서 이동을 하는 이동체로서의 각종 차량이나 항공기의 동체나 날개에 부착되어 이동성능을 향상시키기 위한 접착성 플래스틱 필름에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 전체 영역에 걸쳐 요입홈이나 통공으로 이루어진 딤플이 형성된 플라스틱 필름의 한쪽 면에 접착층을 형성하여 이동체의 표면에 부착함으로써 이동체의 이동시에 발생하는 난류와 웨이크를 저하시켜 주행성능의 향상이 이루어질 수 있도록 한 것이다.

일반적으로 잘 알려진 바와 같이, 정지 유체 속에 물체가 이동하게 되면, 유체는 물체의 표면을 따라 층류를 이루다가 임계지점을 지나면 물체 표면으로부터 떨어져 나와 난류(turbulance)와 웨이크(wake)를 형성하게 된다.

도1은 공기 중에서 이동하는 물체에 형성되는 공기 흐름을 개략적으로 보인 것으로, 도시된 바와 같이, 일 예로 비행기 날개와 같은 유선형 단면을 갖는 물체 (O)의 주위를 흐르는 공기는 그 물체(O)의 외주면을 따라 층류(F)를 이루며 흐르다가 층류분리 임계점(C)을 지나면 물체(O)의 표면으로부터 분리되어 난류와 웨이크를 형성하게 된다. 이때 발생되는 난류와 웨이크는 물체를 뒤로 끌어당기는 이른바 드래그(drag) 현상을 일으킨다.

한편, 상기와 같이 유체 흐름 중에 놓여진 물체의 표면에 딤플이 형성되면 물체 후방에서 형성되는 난류와 웨이크가 감소되거나 안정화됨으로써 드래그 현상이 줄어들게 된다.

상기의 딤플 형성을 통한 드래그 감소 효과는 이미 잘 알려진 사실로서, 이러한 효과를 이용한 대표적인 예로 딤플이 형성된 골프공을 들 수 있다. 즉, 구체로 이루어진 골프공의 외주면 전체 영역에 걸쳐 딤플이 형성될 경우 드래그가 감소하기 때문에 딤플이 형성된 골프공의 경우 비거리가 크게 향상되는 효과를 얻을 수 있다.

한편, 골프공 이외에 항공기의 날개나 자동차의 차체 외주면에 딤플을 형성하여 비행 또는 주행 성능을 향상시킴과 아울러 공기와의 마찰에 의한 소음발생을 저감시키려는 몇몇 시도가 알려지고 있다.

그러한 시도의 구체적인 예로서, 대한민국 공개특허공보 10-2010-72622호에는 항공기나 풍력 터빈의 날개 전단부 표면상에 다수의 딤플을 형성한 저소음 익형이 개시되고 있다.

그리고, 미국특허 제5,540,406호에는 항공기 날개 등의 윗쪽 볼록곡면 정상부(camber) 상에 딤플을 직접 형성하거나 딤플이 형성된 베니어 부재를 덧대어 난류 발생에 의한 드래그를 저하시킨 기술이 알려져 있다.

그러나, 상기의 기존 특허들에서는 비행기 등의 날개 제작단계에서 표면부에 직접 기계가공이나 성형가공을 행하여 딤플을 형성하고 있음으로 해서 딤플 형성에 상당한 비용과 시간을 필요로 할 수밖에 없는 문제점이 있다.

본 발명은 종래의 비행성능이나 주행성능 향상을 위해 비행기 날개나 차량 외부 프레임의 표면부에 직접 성형되는 딤플 구조에서 지적되고 있는 상기의 문제점을 감안하여 창안된 것으로, 기 제작 또는 성형된 비행기 동체나 차체의 표면부에 접착식으로 이루어진 딤플형성 플라스틱 필름의 접착만으로 딤플 효과를 통한 비행 또는 주행 특성의 향상효과를 기대할 수 있도록 한 접착성 플라스틱 필름을 제공하는 데 기술적 목적을 두고 있다.

본 발명의 상기 목적은 전체 영역에 걸쳐 소정 형상의 딤플이 연속반복되게 형성된 플라스틱 필름과, 필름의 저면에 접착층이 형성된 접착성 플라스틱 필름에 의해서 달성된다.

본 발명의 상기 딤플이 형성된 접착성 플라스틱 필름은 이동체의 성능특성 향상을 위하여 이동체의 표면에 접착되어 사용된다.

본 발명에서 사용되는 용어의 의미를 정리하면 다음과 같다. 아래에서 정의되지 않은 기술적 용어는 해당 기술분야에서 인식되는 일반적인 의미로 해석되거나 사전적 의미에 해당한다.

먼저, 이동체란 유체의 흐름 중에 놓여져 상대적인 이동을 하는 물체를 총칭하는 것으로서, 정지 유체 중에서 물체가 이동하는 경우는 물론, 유체 흐름 중에 놓여진 정지 상태의 물체도 포함한다.

이를 보다 구체적으로 살펴보자면, 공기 중에서 비행하는 항공기나 도로 위를 주행하는 자동차를 비롯한 정지상태에서 회전구동되는 회전체 및 풍력발전기의 날개 등이 모두 이동체에 해당된다.

다음, 플라스틱 필름은 상기 이동체의 표면에 접착되는 박막 내지는 시트상으로서 그 재질은 피브이씨(PVC) 등을 비롯한 내후성과 내찢김성이 우수한 플라스틱이라면 족하기 때문에 특정한 재질에 한정되지는 않는다. 이 같은 플라스틱 필름은 그 내부에 소정 깊이의 딤플이 형성되어야 함과 아울러 저면의 접착제 층을 통해서 이동체의 표면에 접착되는 것임을 감안하여 필름의 두께는 0.1mm 내지 10mm의 범위가 바람직하다.

한편, 접착성 필름에 형성되는 딤플(dimple)은 필름의 전체 영역에 걸쳐 상하좌우로 연속 반복되게 형성되는 것으로서, 이는 필름 원단의 제조 후에 별도의 추가적인 가공과정을 거쳐 형성될 수도 있으나, 그보다는 필름의 제조과정에서 형성되도록 하는 것이 바람직하다.

상기 딤플은 마치 골프공의 표면에 형성되어 있는 딤플구조와 마찬가지로 인접하는 딤플 사이의 간격을 최소화한 가운데 딤플들이 가능한 한 밀집배열되도록 하는 형태가 바람직하다.

딤플의 구체적인 형상과 관련하여서는, 원형 또는 육각 또는 팔각의 다양한 외곽형상을 취할 수 있으며, 딤플은 그 외주면으로부터 안쪽 중심을 향하여 구면(球面)을 이루며 패여진 요홈부 형상을 취할 수 있고, 그 외에 필름의 두께를 관통하는 투공 형태를 취할 수도 있다.

이때, 딤플이 전자의 구면 요홈부로 이루어지는 경우에는 필름의 저면이 평탄면을 이룸으로써 저면 전 영역에 걸쳐 접착층의 형성이 이루어지게 되나, 후자의 투공형 딤플이 형성된 필름의 경우에는 투공부와 투공부 사이의 연결부 영역 저면에만 접착층의 형성이 이루어질 수밖에 없다.

상기 딤플이 형성된 필름의 저면에는 접착층이 형성되는데, 이때 접착층은 일반적인 라미네이팅 필름의 배면에 형성되는 접착층과 마찬가지의 접착제가 사용될 수 있으며, 그 형성방법은 통상적인 도포방식을 통해서 이루어지게 된다. 다만, 본 발명의 플라스틱 필름은 대부분의 경우 고속으로 흐르는 유체(공기) 중에서 이동하는 이동체의 표면에 접착되어 사용되기 때문에 강한 접착특성과 함께 혹독한 외부 노출환경에서 우수한 시효접착성을 구비한 접착제를 선택하여 적용하는 것이 바람직하다.

한편, 본 발명의 접착성 플라스틱 필름은 필름의 보관 및 운반과 사용시의 편의를 위하여 접착층이 형성된 저면에 보호필름으로서의 이형지를 필름 원단의 전체 영역에 걸쳐 형성되도록 하는 것이 바람직하다. 이에 더 나아가서 플라스틱 필름의 딤플이 형성된 상면에도 역시 보호용 필름으로서의 이형지를 추가적으로 형성할 수도 있다.

상기 이형지는 플라스틱 필름을 이동체의 표면에 접착하기 전 단계에서 제거되어 진다.

본 발명의 이동체 성능향상을 위한 접착성 플라스틱 필름은 유체의 흐름 중에서 층류가 형성되는 날개나 동체 등의 이동체 표면에 접착되어 층류 분리 임계점의 위치를 이동체 진행방향의 뒷쪽으로 이동시켜 난류와 웨이크의 형성이 줄어들도록 함으로써 드래그 현상의 축소에 의한 이동성능 향상을 도모하게 된다. 즉, 본 발명의 접착성 플라스틱 필름이 접착된 이동체는 딤플 효과에 따른 연료효율의 향상이 기대된다.

또한, 본 발명은 난류와 웨이크의 형성범위를 줄여줌으로써 공기와의 마찰 결과로 발생되는 풍절음에 의한 소음을 저감시킬 수 있는 효과가 있다.

특히, 본 발명의 접착성 플라스틱 필름을 모터 스포츠용 자동차의 날개에 적용하게 되면 드래그 현상을 줄임과 아울러 다운 포스를 발생시킬 수 있게 되며, 드래그 현상으로 인한 출력저하를 현저하게 방지할 수 있다.

도1은 유체 흐름 중에 놓인 익형의 층류 분리 임계점을 보인 개략도이다.
도2는 본 발명에 따른 접착성 플라스틱 필름의 단면도이다.
도3은 도2의 필름에서 상 이형지가 제거된 상태의 플라스틱 필름에 대한 평면도이다.
도4는 본 발명에 따른 접착성 플라스틱 필름이 형성된 익형의 유체흐름을 보인 개략도이다.
도5의 (가),(나)는 본 발명에 따른 접착성 플라스틱 필름의 다른 실시예를 보인 것으로, (가)는 사시도이고, (나)는 부분 단면도이다.

이하, 본 발명의 구체적인 실시 형태에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 아래의 실시예는 본 발명의 기술적 이해를 돕기 위해서 예시된 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 한정되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.

먼저, 도2와 도3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 접착성 플라스틱 필름은 플라스틱 필름(1)의 전체 영역에 걸쳐 상면으로부터 아랫쪽을 향해 구형의 만곡요입홈으로 이루어진 딤플(2)이 상하좌우로 연속해서 형성되어 있다. 이때, 상기 딤플(2)의 최대 깊이는 필름(1)의 두께에 최대한 근접하도록 형성하되 그 두께보다는 적도록 유지하는 것이 바람직하다.

상기 필름(1)의 저면으로는 접착층(3)이 형성된다. 이때 접착층은 필름(1) 자체를 이동체의 표면에 견고하게 접착시킬 수 있을 정도의 도포량을 유지하도록 하되, 가능한 범위 내에서 접착층의 두께가 얇아질 수 있도록 하는 것이 유리하다.

상기 접착층(3)의 저면으로는 필름을 롤 형태로 감았을 때 필름 사이의 접착을 방지하기 위하여 플라스틱 박막으로 이루어진 통상의 하 이형지(4a)가 부착되 고, 필름(1)의 상면에도 보호용 필름으로서 상 이형지(4b)가 형성될 수 있다.

도4는 본 발명에 따른 접착성 플라스틱 필름이 형성된 익형의 유체 흐름을 보인 개략도로서, 이를 통해서 본 발명의 플라스틱 필름이 적용된 이동체 주위를 흐르는 유체의 흐름을 살펴보면 다음과 같다.

도4에서 본 발명의 접착성 플라스틱 필름이 적용된 이동체는 유선형 단면으로서의 익형(O)으로서, 그 익형의 상부면 전체 영역에 걸쳐 상기 도1에 도시된 바의 딤플(2)이 형성된 플라스틱 필름(1)이 접착층(3)을 통해서 접착되어진 것이다.

도시된 바와 같이, 본 발명의 딤플이 형성된 접착성 플라스틱 필름이 접착형성된 익형(0)을 따라 형성되는 층류(F)는 딤플 효과로 인해서 층류 분리 임계점(C)이 도1의 접착성 플라스틱 필름이 적용되지 않은 익형에 비해서 진행방향의 뒷쪽으로 이동되고, 그에 따라 난류와 웨이크의 형성범위가 크게 줄어 듦을 알 수 있다.

한편, 본 발명의 접착성 플라스틱 필름을 비행기의 동체나 자동차의 차체 구성부에 부착시공하는 과정을 살펴보면, 먼저 필름을 부착하고자 하는 부위의 크기에 맞게 접착성 플라스틱 필름을 재단한다. 다음, 이동체의 필름 부착 대상면에 대하여 이물질을 제거한 후에 접착성 플라스틱 필름의 접착층을 보호하고 있는 하 이형지를 떼어내고 재단된 필름을 정확한 위치에 안착시킨 후 필름의 상면을 고르게 압착하여 접착층을 통한 필름과 이동체 표면 사이의 밀착접착이 이루어지도록 한다. 이때, 본 발명의 접착성 플라스틱 필름은 빠른 유속에 노출된 상태에서 지속적인 접착상태가 유지되어야 하는 사용목적상의 특성을 감안하여 최초 접착시공시 어느 한 부위에서도 들뜸이나 부착불량이 없도록 주위를 기울여야만 한다.

다음, 본 발명의 다른 실시예 구조에 대하여 설명한다. 도5의 (가),(나)는 본 발명에 따른 투공형 육각 딤플이 형성된 접착성 필름을 보인 것으로, (가)는 사시도이고, (나)는 부분 단면도이다.

도시된 실시예의 접착성 플라스틱 필름에서는 딤플이 플라스틱 필름(1) 상에서 투공부를 이루며 형성되고, 육각형을 이루는 개개의 딤플(2)들은 인접하는 딤플들과 연속되게 연결되어 벌집구조(honeycomb)를 이루고 있다. 이때, 딤플(2) 사이의 연결부로서의 필름(1) 단면은 도5의 (나)에 도시된 바와 같이 필름 상면에 대하여 수직벽으로 구성될 수도 있고, 딤플 효과의 극대화를 위하여 소정의 경사를 이루는 경사벽 또는 아래쪽으로 갈수록 폭이 넓어지거나 폭이 좁아지도록 형성할 수도 있다.

한편, 상기 투공형 딤플은 육각형 이외의 팔각형 등과 같은 다양한 형태로 변형될 수 있으며, 필름 단위 면적당 투공의 갯수와 투공부의 형성면적비율에 있어서의 변화도 다양하게 시도될 수 있다.

1. 필름
2. 딤플
3. 접착층
4a. 하 이형지
4b. 상 이형지

Claims (7)

1. 유체의 흐름 중에 위치하는 이동체의 표면에 접착되는 것으로서;
   시트 상의 플라스틱 필름과,
   플라스틱 필름의 전체 영역에 걸쳐 연속반복하여 형성된 딤플과,
   플라스틱 필름의 저면에 형성된 접착층으로 이루어진 이동체 성능향상을 위한 접착성 플라스틱 필름.
2. 제1항에 있어서, 상기 딤플은 구면의 원형 요입홈으로서 그 최대 깊이가 필름의 두께 미만인 것을 특징으로 하는 이동체 성능향상을 위한 접착성 플라스틱 필름.
3. 제1항에 있어서, 상기 딤플은 필름을 관통하는 투공부로 이루어진 것을 특징으로 하는 이동체 성능향상을 위한 접착성 플라스틱 필름.
4. 제3항에 있어서, 상기 딤플은 육각 투공부로 이루어짐을 특징으로 하는 이동체 성능향상을 위한 접착성 플라스틱 필름
5. 제1항에 있어서, 상기 접착층의 저면에 하 이형지가 추가적으로 구비되는 것을 특징으로 하는 이동체 성능향상을 위한 접착성 플라스틱 필름.
6. 제5항에 있어서, 상기 필름의 상면에 상 이형지가 추가적으로 구비되는 것을 특징으로 하는 이동체 성능향상을 위한 접착성 플라스틱 필름.
7. 제1항에 있어서, 상기 이동체는 비행기, 자동차, 풍력 발전기 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 이동체 성능향상을 위한 접착성 플라스틱 필름

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