1. Ceramics as engineering Materials Ceramic \ulcorner :'material based on inorganic non-metallic compounds' Oxygen, Carbon, Nitrogen with metal (Al, Si) -cheap, plentiful and widespread element in the Earth -dirt: ceramic

1980년대에 접어들면서 반합성유, 합성유가 산업전반에 광범위하게 적용되기 시작하였으며 많은 화학회사들이 꾸준히 성장하는 합성유 추세에 대해 관심을 가지게 되었다. 또한 광유와 합성유의 가격차가 생각보다는 크지 않다는 이유로, 광유와 합성유를 혼합하면 좀더 경제적일 수 있다는 판단하에 꾸준히 개발되고 있는 추세이다. 좀더 구체적으로 말하면, 1980-1985년 사이에는 예상보다는 성장율이 저조하였다. 그 이유는 합성유 또는 반합성유 판매로부터 이익을 얻으려는 수많은 윤활유 제조사들이나, 기계제조업체, 소비자들에게 어떤 합성유가 가장 경제적이며 우수한 것인지에 대한 접합성을 놓고 치열한 경쟁을 벌였기 때문이다. 제품별 합성유 현황을 좀더 자세히 알기 위해서는 우선 합성기유에 대한 이해가 필요하다.

액정은 합성에 의해서 만들어지는 고분자 화합물로서 액체와 고체결정의 중간적인 특성을 갖는 물질이다. 따라서 액체와 같이 점도를 갖고 유동하며 고체와 같이 외부하중에 대하여는 탄성변형을 하므로 일반 윤활유보다 월등한 윤활특성이 기대된다. 액정은 분자배열에 따라 smectics, cholesterics, Nematics의 세종류로 나뉘어지며 Smectics는 다시 Smectic A, Smectic C등으로 분류되며 관심대상은 Smectic A이다. 본 연구에서는 평판 슬라이더 베어링의 간극에 액정층이 형성되어있을때 액정의 탄성계수, 침투계수 및 벌어짐계수가 베어링부하, 액정층의 유동현상등에 미치는 영향을 비선형 유한 요소법을 사용하여 해석하고 레이놀즈 이론해와 비교하였다.

고전적 동수압유체윤활이론은 유막 내의 점성을 일정하다고 가정한다. 유막의 전개방향이나 유막두께방향으로의 온도변화를 결정하는 데 이론적으로나 실험적으로 어려움이 있으므로 이 간소화는 베어링설계에 널리 사용되었다. 그러나 많은 실험적 관찰은 등점성 동수압유체윤활이론은 유막내의 온도상승이나 하중지지용량의 감소를 설명하지 못함을 입증하였다. Fogg는 평행한 추력베어링이 하중을 지지할 수 있음을 발견하였으며 이 fogg의 효과는 동수압 유체윤활이론의 예측과 반대되는 것이고 Thermal wedge라는 개념으로 설명되었다. Hunter와 Zienkiewicz는 유막내에서의 에너지 균형에 관한 이론적 연구를 소개하였고, 온도효과와 이로 인한 유막두께 방향의 점도 변화는 무시될 수 없다는 결론을 내렸다. 본 해석에서는 압력분포를 근사해법으로 구하여, 선지지되는 2차원 틸팅패드 트러스트베어링에서 패드의 탄성 변형을 고려한 열유체윤활해석과 고려하지 않은 얼유체윤활 해석의 결과를 서로 비교함으로서 패드의 변형이 유막의 압력장과 온도장에 미치는 영향과 패드두께의 변화가 유막의 온도장과 압력장에 미치는 영향을 고찰하고자 한다.

초고진공중에 있어서의 기계, 기기의 설계에 있어서 마찰의 제어는 가장 중요한 과제의 하나이다. 지금까지 그 마찰면의 윤활을 위해서는 고체 윤활제로서 Au, Ag 등 $MoS_2$ 피막이 많이 쓰여져 왔다. 또한 그것들의 피막 형성법으로서 Plasma Coating, Sputtering 및 Ion-Plating 등의 여러가지 피막형성법이 개발되어 왔다. 그러나 어느 경우도 형성된 $수\mum$의 피막의 마모에 의한 유한의 수명이 존재하고, 마찰게수의 면에서도 아직 충분하다고 말 할수 없는 것이 현상이다. 이것에 대하여 필자들은 우주에 있어서 사용을 목적으로 새로운 피막 형성법으로서 Tribo-Coating법을 개발하여 그 유효성을 나타내어 왔다. 본 연구에서는 초고진공중에 있어서 Tribo-Coating법에 의한 In막의 윤활 특성에 영향을 미치는 지배적 제인자의 역활을 밝히고져한다.

스퀴즈 필름 댐퍼 (Squeeze Film Damper, SFD)는 구조가 단순하면서도 감쇠성능이 우수하여 구름베어링에 지지된 고속회전체의 댐퍼로 이용되고 있으며 특히 대부분의 항공기용 터보엔진에 장착되어 고속회 전체의 댐퍼로서의 우수성을 보여주고 있다. 또한 동력기계의 단위 무게당 고출력화 경향으로 인하여 회전체의 경량화와 고속회전은 더욱 절실히 요구되고 있다. 이에따라 기계의 회전속도를 제 1차 또는 제 2차 위험속도(critical speed)이상까지 상승시켜야 하므로 SFD의 활용범위는 앞으로도 점차 증가할 것이다. 본 논문에서는 Swift-Stieber 경계조건을 적용하여, 공동현상이 발생하는 무한 폭 SFD의 유막력과 감쇠계수를 구한 후 강성 및 유연회전체의 정상상태 응답을 해석함으로써 공동현상이 회전체-SFD계의 진동에 미치는 영향을 연구하고자 한다.

동하중을 받는 엔진 베어링을 연구하기 위하여 1.5리터, 직렬 4 기통 가솔린 엔진 5개 메인 베어링 모두의 최소 유막 두께를 측정하고, 이론 계산을 수행하였다. 이론 계산은 무한 소폭으로 본 엔진 베어링에 대해 모빌리티 방법을 이용하였으며 유막두께 측정 방법으로는 TOTAL CAPACITANCE METHOD(TCM)을 사용하였다. TCM을 이용한 실험에서 실험의 정도를 높이기 위하여 새로운 베어링 틈새 설정 방법을 제시하였으며, 베어링 캐비테이션(Cavitation) 및 윤활유의 공기 혼입(Aeration)에 의한 시험오차를 해석하였다. 시험과 이론 계산의 결과를 비교한 결과, 정성적인 경향이 비교적 잘 일치하고 있음을 볼 수 있었다. 그러나 정정보로 가정된 이론 계산은 크랭크샤프트 진동 및 각 베어링이 받는 하중의 불균형으로 인한 영향을 예측하지 못함을 알 수 있었다. 엔진 운전중 베어링의 최대 전단율(Maximum Shear Rate)은 $10^7 S^{-1}$ 수준임을 확인하였다.