기어 맞물림 강성은 기어 시스템의 동적 거동을 예측하는 데 핵심적인 역할을 하지만, 기존의 해석적 방법들은 특히 플라스틱 기어에서 더 두드러지게 나타나는 치아의 하중 의존적 물리적 변형을 충분히 반영하지 못한다. 본 연구에서는 잠재 에너지(potential energy)를 기반으로 한 개선된 접근법을 제안하며, 이는 탄성 치아 변형과 비선형 접촉 거동을 포함하여 현실적인 하중에 민감한 맞물림 강성을 계산한다. 접촉 강성의 크기는 적용 하중에 따라 반복적으로 갱신하되, 원래의 잠재 에너지 방법의 계산 효율은 유지한다. 제안된 접근법으로 얻은 맞물림 강성 값은 유한요소해석 결과와 매우 근접하게 일치한 반면, 기존 방법들은 하중이 증가함에 따른 비선형 변화를 재현하지 못하였다. 또한 제안된 강성 함수를 기어 시스템의 시간영역 동적 모델에 구현하여 성능을 평가한 결과, 동적 전달오차(dynamic transmission error)와 맞물림 힘(meshing force)을 정확하게 예측할 수 있음을 보여주었다. 이러한 예측은 유한요소 방법으로 얻은 값과도 매우 밀접하게 일치하였다. 본 연구 결과는 제안된 방법이 기어 맞물림 강성의 하중 의존적 거동을 효과적으로 포착함을 입증하며, 따라서 플라스틱 기어 시스템의 동적 해석 및 설계에 신뢰할 수 있는 도구로 적용될 수 있음을 시사한다.

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