• 한국추진공학회지
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• 제19권4호
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• pp.102-109
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• 2015

본 연구에서는 가스 터빈 엔진용 고속 베어링 설계의 첫 단계로 엔진 작동 조건에 따른 베어링 하중을 도출한다. 대상 가스터빈 엔진의 베어링에는 공력 하중, 자중, 가속에 따른 관성력이 부여된다. 이에 3-D 공간상에서의 힘 평형 조건과 자이로스코픽 효과를 고려한 모멘트 평형식을 기반으로 베어링에 부가되는 하중을 예측한다. 최종적으로 합동운용규격지침서(Joint Service Specification Guide)에 제시된 엔진 운용 조건으로부터 과도상태 최대, 최소 베어링 하중 조건 및 정상상태 최대, 최소 베어링 하중 조건을 도출한다. 본 연구를 통해 확보된 베어링 하중 조건은 추후 설계 단계인 베어링의 형상 설계와 성능 검증 시험의 경계 조건으로 활용될 것이다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2008년도 제31회 추계학술대회논문집
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• pp.424-426
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• 2008

초소형 가스터빈에 사용되는 소형 고속 구름베어링의 연료윤활 특성을 실험적으로 조사하였다. 윤활유로는 항공용 가스터빈에서 사용되는 MIL-PRF-7808 터빈오일과 항공용 가스터빈의 추진연료로 사용되는 JP-8 연료를 사용하여 운용특성을 비교하였고, 시험용 베어링으로는 내경 17 mm의 깊은 홈(deep groove) ball bearing과 내경 20 mm의 원통형(cylindrical) roller bearing을 사용하였다. 베어링의 연료윤활에 따른 특성을 비교하기 위하여 오일 및 연료를 공급하며 고속베어링 시험을 수행할 수 있는 시험 장치를 개발하여 하중, 냉각공기 온도, 윤활유량 및 회전속도를 변화시키면서 시험을 수행하였다. 30,000 rpm에서 70,000 rpm까지 회전속도를 변화시키면서 시험한 결과 깊은 홈 볼베어링은 축하중과 회전속도가 증가하는 경우 베어링 케이지에 마모가 발생하였으며 마모상태는 오일윤활보다 연료윤활시 마모가 더 많이 발생하였고 본 베어링의 속도한계인 59,000 rpm까지는 연료 윤활로 운용이 가능하다는 것을 확인할 수 있었다. 연료윤활의 경우가 오일윤활의 경우보다 베어링 온도가 더 낮은 것을 알 수 있었는데 이는 베어링의 냉각특성이 연료윤활인 경우가 오일윤활의 경우보다 더 좋기 때문이라 판단된다. 본 실험을 통하여 소형 항공용 가스터빈의 주축 베어링 윤활방식으로 연료윤활 방식이 적용 가능함을 확인할 수 있었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2003년도 제21회 추계학술대회 논문집
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• pp.261-266
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• 2003

포일 베어링은 공기의 점성과 포일 형태의 구조물을 이용하는 비접촉 베어링으로서, 구름베어링에 비하여 별도의 윤활장치가 필요 없고, 무한수명이 가능하며, 구름베어링을 사용할 수 없는 초고속 회전체와 50$0^{\circ}C$ 이상의 고온 환경에도 적용이 가능하다는 장점이 있다. 최근에는 전통적으로 널리 사용되어 왔던 소형 터보기기 분야뿐만 아니라, 소형 가스터빈 엔진과 같이 극한 온도 조건에서도 작동할 수 있는 포일 베어링에 대한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 본 논문에서는 포일 공기 베어링 원리에 대한 소개와 함께, 현재 당사에서 볼베어링을 사용하여 개발 중인 65마력급 무인기용 터보샤프트 엔진의 고온부 베어링으로 적용하기 위한 가능성 연구를 수행하였다.

• 한국윤활학회:학술대회논문집
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• 한국윤활학회 1989년도 제10회 학술강연회초록집
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• pp.86-93
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• 1989

이론적으로 진원의 저어널과 슬리브를 갖는 저어널베어링은 저어널과 슬리브가 등속으로 역회전할 경우 부하능력이 발생하지 않으므로 베어링으로서의 기능이 상실된다. 따라서, 저어널과 슬리브가 거의 등속으로 역회전하는 계에 대해서는 진원의 저어널베어링을 사용할 수 없고, 다른 종류의 베어링으로 지지하여야 할것이다. 역회전하는 저어널-베어링 계의 예로서는 터어보엔진의 인터샤프트베어링을 들 수 있다. Vance(1)는 고속 터어보엔진의 경우 공기역학적인 관점에서 가스제너레이터축과 파워터빈축이 서로 역회전하는 것이 바람직한 경우도 있는데, 이때 미끄름저어널베어링은 역회전시 부하능력의 감소로 인해 적용하기 어렵다고 하였다. 실제로 현재의 모든 인터샤프트 베어링으로서는 구름베어링이 사용되고 있다. 본 논문에서는 저어널과 슬리브가 역회전하는 프로팅링저어널베어링의 정특성을 해석하여 프로팅링저어널베어링이 역회전 저어널-베어링계를 충분히 지지할 수 있음을 이론적으로 밝히고자 한다. 윤활이론으로서는 층류상태에 대한 등온 유한장베어링이론을 사용하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제39권10호
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• pp.1029-1037
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• 2015

최근 회전 시스템의 고속화 경향에 따라 회전체 동역학적 안정성의 중요성이 부각되었다. 고속회전 시스템에 적용되는 가스베어링의 동특성을 규명하는 것은 회전체의 거동을 예측하는데 상당히 중요하다. 본 연구에서는 대표적인 가스베어링인 가스포일베어링의 범프 구조에 대하여 가진실험을 수행하고 가진 주파수에 따른 동특성을 측정하였다. 실험 결과, 범프 구조의 강성은 주파수에 따라 증가하였고 감쇠는 감소하였다. 또한, 가압 조건에서의 동특성은 범프 구조의 동특성 보다 낮은 값을 가졌다. 본 실험을 통해 범프 구조의 주파수 의존 동특성의 경향을 파악하였으며 가스포일베어링의 동특성에 윤활막이 미치는 영향에 대해 확인하였다. 또한 두 가지 동특성 계산 방법을 제시하여 실험결과를 통해 효과 적인 동특성 계산 방법에 대해 비교 고찰하고 범프 구조와 윤활막의 동특성을 비교 하였다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2003년도 추계학술대회논문집
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• pp.127-131
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• 2003

Foil gas bearing is a noncontact bearing operated by coupled interaction between hydrodynamic pressure of viscous fluid and elastic deformation of foil structure. It has valuable advantages, such as low power loss, long life, oilless environment and low vibration, over conventional bearings for the high speed applications. A high speed BLDC motor adopting the foil bearing has been developed. It is designed to have 38㎾ power at 100,000 RPM for a cryogenic cooler whose operating fluid is neon. In this paper, structural development details especially for the foil gas bearing and rotordynamics are presented.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2018년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.120-120
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• 2018

반도체 소자나 디스플레이 패널 제조 공정에 가장 많이 사용되는 진공 펌프인 터보 분자 펌프는 오일을 사용하지 않고, 설치 방향이 자유로우며 넓은 작동 압력 영역을 가지고 있어서 고가임에도 불구하고 점점 더 사용 영역을 넓혀 가고 있다. 상하의 두 곳에 회전축을 지지하는 베어링이 필요한데, 기계식 금속 베어링을 채용하는 경우에는 반드시 윤활유를 공급해 주어야 하고, 고온, 부식성 또는 산화성 가스의 배기 시에는 퍼지 가스로 비활성인 질소나 알곤등을 이용하여 보호를 해주어야 한다. 반면, 자기 베어링을 채택한 모델은 윤활의 걱정에서 자유로울 수 있기 때문에 채용이 늘어나고 있다. 동일극의 반발력이나 반대극의 인상력을 이용한 구조를 갖게 되는데 갑작스러운 입구 쪽 압력의 증가 시에는 자석 끼리 부딪치는 일이 발생하고 이로 인해서 로터 모듈 전체에 큰 손상을 갖게 되므로 한 곳 정도에 비상용 터치 다운 베어링을 기계식으로 윤활제 없이 설치하기도 한다. 기본적으로 자기 베어링 방식은 로터 모듈의 부상과 제어를 위해서 3축 또는 5축 제어를 하게 되는데 여기에는 전자석의 전류를 미세하게 조정하여 피드백 하는 시스템을 활용하기 때문에 외부에서의 자기장이 일정값 이상 침투하게 되면 제어 회로의 기능에 문제를 일으키게 된다. 또한 축 방향에 수직인 자기장의 강도가 높아지면 고속으로 회전하는 금속 블레이드가 자속을 자르게 되므로 표면에 와전류가 발생하여 문제가 된다. 터보 분자 펌프는 회전자와 고정자 간격이 1 mm 이내로 작아서 약간의 진동이라도 발생하면 회전자와 고정자 간에 충돌이 일어나고 이는 곧 파손으로 이어진다. 그림 1에는 파손 원인 분석을 위한 회전자 모듈의 수치 해석용 모델의 일부를 나타내었고, 그림 2에는 실제로 외부 자기장에 의한 파손이 발생한 사례의 자기 베어링 모듈의 사진을 나타내었다. 본 발표에서는 외부 자기장의 형태에 따라 제어 자기장에 미치는 영향을 CFD-ACE+(ESI corp)를 활용하여 해석하였다.

• 대한기계학회논문집
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• 제12권2호
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• pp.231-240
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• 1988

본 연구에서는 외압을 받는 공기윤활 저어널 베어링의 정적인 경우에 대해 증분법과 유한요소법을 적용하고 유량계수는 실험을 근거로 하여 포켓에서 베어링 내부로 유입될 때의 유압손실을 고려한 Pink와 Stout의 값을 이용하였다.

• 소음진동
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• 제26권6호
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• pp.25-28
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• 2016

• 한국윤활학회:학술대회논문집
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• 한국윤활학회 1989년도 제9회 학술강연회초록집
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• pp.48-59
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• 1989

최근 터어보 샤프트, 터어보 팬, 터어보 쳇트 엔진, 가스 터어빈, 공작기계의 주축, 그리고 섬유기계 섬유봉등의 회전기계류 설계에서 단위 무게당 출력의 비율을 높이기 위해서 회전속도의 고속화가 요구되고 있다. 이러한 경우 회전축계의 진동특성에 크게 영향을 미치는 감쇠특성을 부각시키기 위하여 베어링의 외부에 스퀴즈-필름 댐퍼 (Squeeze-film Damper)를 부가하고 회전축계를 유연하게 지지하여 줌으로써 진동문제를 간단히 해결하며 회전속도의 고속화를 가능하게 할 수 있다. 적합하게 설계된 스퀴즈-필름 댐퍼의 잇점은 다음과 같다. (a) 회전축의 위험속도를 작은 공진쪽으로서 통과하는 것이 가능. (b) 베어링과 지지구조물에 전달되는 하중이 감소 (c) 장기간 사용중, 마모 및 브레이드 파손에 의해 진폭이 증가된 불평형 강제진동에서도 안정된 운전이 가능 (d) 미끄럼 저어널 베어링에 지지된 회전축계의 고속회전에서 불안정한 자려진동이 나타나는 안정 한계속도를 높히는 것이 가능