단결정 실리콘, 광학 유리 등 취성 재료의 연마 가공에서 고품질 가공 표면을 얻기 위한 핵심은 단일 연마 입자의 실제 스크래치 깊이가 재료의 취성-소성 전환 임계 절삭 깊이보다 작아야 한다는 것이다. 그러나 단일 연마 입자 스크래치 가공 시 실제 스크래치 깊이 계산에는 단결정 실리콘과 연마 입자 압흔 접촉의 탄성 변형 영향을 고려해야 한다. 다이아몬드 연마 입자의 절삭날과 브리넬 압자의 끝단이 구조적으로 유사하여 단결정 실리콘과 브리넬 압자의 압흔 접촉 변형에 대한 이론적 분석과 실험 연구를 수행하였다. 나노 압흔 실험 원리를 바탕으로 브리넬 압자를 사용하여 단결정 실리콘에 부하를 가할 때 변위 깊이와 압흔 깊이를 계산하는 공식이 수립되었다. 브리넬 압자와 단결정 실리콘 시편의 접촉을 구체와 평면의 접촉으로 등가화하여 접촉 탄성 변형의 간략한 계산 공식을 마련하였다. 단결정 실리콘에 대한 나노 압흔 실험을 통해 단결정 실리콘의 나노경도는 12.22 GPa, 등가 탄성 계수는 173.09 GPa로 측정되었으며, 브리넬 압자와 단결정 실리콘 나노 압흔 접촉의 탄성 접촉 강성 및 압자의 변위 깊이, 압흔 깊이를 측정하였고 접촉 탄성 변형량이 압자 변위 깊이의 50%를 초과하였다. 이 결과는 단결정 실리콘의 다이아몬드 와이어 정밀 절단 및 정밀 연삭 공정 매개변수 최적화의 이론적 기초를 마련한다.

연마 가공;단결정 실리콘;압자 변위 깊이;압흔 접촉 변형;압흔 깊이