• 유체기계공업학회:학술대회논문집
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• 2004.12a
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• pp.98-103
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• 2004

This paper presents modeling and simulation of the bump foil bearings with consideration of the elastic behavior of the foil and gas compressibility. Heshmat had originally introduced the simple compliance model to estimate the EHL(elasto-hydrodynamic lubrication) performance. But this approach can not consider the deflection of top foil at the edge of bearing, so model is insufficient to analyze in case that the eccentricity ratio is greater than I. So the top foil is considered as a simple beam model supported by linear spring elements, and the bump foil deflection can be simple compliance model. The EHL calculations are performed for convention rigid type, classical foil type, variable pitch type and double bump type toil bearings. This paper presents that 2nd or 3rd generation bearings have excellent performance in every speeds.

• The KSFM Journal of Fluid Machinery
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• v.9 no.1 s.34
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• pp.47-55
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• 2006

This paper presents the theoretical model to investigate the effect of Coulomb damping in the sub-structure of a foil bearing. Foil deflection is restricted by friction of bumps. Equivalent viscous damping of the bump foils is derived from the Coulomb friction. Dynamic equation of the bumps is constituted by stiffness and damping terms. This point give the difference from Heshmat's frictionless and simple compliance bump model. The fluid is modeled with the compressible Reynolds equation. A perturbation approach is used to determine the static and dynamic performance of the bearing from the coupled fluid-structural model. The analysis result shows that the static and dynamic performance is enhanced by bump friction. This analysis technique would be extended to development of a high performance bearing.

• Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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• 2001.11b
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• pp.1026-1031
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• 2001

In this paper. the dynamic characteristics of a super high-speed tilting-pad air bearing(TPGB) used in a turbo expander with high expansion ratio are analyzed. The dynamic behavior and stability of a rotary system supported by two journal air bearings are investigated numerically. The transient response of the shaft is obtained by simultaneously solving the equation of motion of the shaft and the dynamic Reynolds equation. The stiffness and damping coefficients of the bearing are calculated from the loading coefficients of the bearing are calculated from the loading capacity. shaft velocity and displacement by using a curve fitting method. The natural frequencies of the 1st and 2nd rigid modes can be calculated from these coefficients. The theoretical method of a rigid rotor system is verified by experimentsut.

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2015.05a
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• pp.96-97
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• 2015

확산을 이용한 표면 개질법인 Thermo-Reactive Diffusion(TRD) 기술 기반 2단 표면처리를 통해 고경도의 Nb(C,N) 코팅층을 고탄소 베어링강인 JIS-SUJ2강에 형성시켰다. 2단 표면처리는 암모니아 가스 질화와 분말 확산 코팅법으로 구성된 2step 열처리이다. 본 연구에서는 가스질화 화합물층의 두께가 코팅층 성장 거동에 어떤 영향을 미치는지 알아보기 위해서 $550^{\circ}C$에서 3, 6시간 암모니아 가스 분위기에서 가스질화를 실시하고, $900^{\circ}C$에서 3시간 분말 확산법을 통해 표면 코팅층을 형성하였다. 생성된 코팅층의 형상과 두께 측정을 광학현미경(OM) 과 주자전자현미경(SEM)을 통해 한 결과, 가스 질화는 약 10uu와 16um, 최종 코팅층은 약 정도 생성이 되었음을 확인하였다. 코팅층의 성분 분석은, EDS, FE-EPMA, XPS 분석을 통해서 실시하였다. EDS와 FE-EPMA 원소 mapping을 통해 모재에 비해 높은 농도의 Nb, C 그리고 N이 코팅층 내부에 존재함을 확인하였다. XPS분석의 결합에너지 peak를 통해 NbC, NbN 그리고 Nb-oxide가 생성이 되었음을 분석하였다. 생성된 코팅층의 경도는 low mode에서 10회 측정한 후 평균값을 내었고, 각각 Hv이었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.96-96
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• 2012

복합분자펌프는 기존의 터보분자펌프 turbine blade에 spiral grooved를 추가하여 초고진공(10-8Pa)에서 저진공(330Pa)까지 넓은 압력범위에서 사용할 수 있고 이 펌프를 사용함으로서 완전 oil free한 진공시스템을 만들 수 있는 특징을 가지고 있다. 특히, 회전체를 비접촉으로 지지하는 자기베어링 방식을 적용함으로써, 진동은 극히 작고 베어링수명은 길면서 중저진공에 대한 배기속도가 크고 임의의 방향으로 접속이 가능하여 반도체 및 디스플레이 제조 공정과 같은 첨단산업의 다양한 분야에 쉽게 적용되고 있으며, 그 적용 분야와 시장은 계속 성장하고 있다. 고 진공과 배기 속도의 달성을 위해서, 고속으로 이동하는 격면과 기체분자를 충돌시켜, 기체 분자를 원하는 방향으로 유도하는 작동원리를 가지고 있다. 특히 공기분자의 밀도가 매우 낮은 희박가스 상태에서 고속 회전하는 blade로 공기분자를 쳐내면서 작동됨으로써 날개의 상하 압력차에 의한 공기력보다도 날개의 고속회전이 매우 중요시되고 압력으로는 10-1 Pa 이하의 분자영역에서 그 성능을 최고로 발휘할 수 있다. 이러한 복합 펌프의 주요 장점은 다음과 같다. 1. 10-8 Pa (10-10 torr) ~ 10 Pa (1 torr) 까지 넓은 영역에서 배기가 가능하다. 2. 탄화수계의 대하여 높은 압축특성을 가지고 있고, 윤활유를 사용하지 않으므로 얻을 수 있는 진공상태가 고청정하다(oil free). 3. 정밀 5축제어 자기베어링으로 완전히 부상하여 회전함으로서 마모가 없고 진동이 최소화하였을 뿐 만 아니라, 또한 운전음도 거의 없다. 4. 설치조건에 제한이 없고 고장이 거의 없다. 특히 복합분자펌프는 탄화수소화합물이 없는 진공을 생성시키면서 구성요소가 간단한 반면 폭넓은 진공대역을 충족하기 때문에 산업계와 연구계의 주요 첨단 분야에서 광범위하게 사용되고 있으며, 최근 반도체 및 디스플레이, 바이오엔지니어링 등의 발전으로 적용분야가 넓어지고 있다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.19-19
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• 2010

복합분자펌프는 기존의 터보분자펌프 turbine blade에 spiral grooved를 추가하여 초고진공 ($10^{-8}Pa$)에서 저진공(330Pa)까지 넓은 압력범위에서 사용할 수 있고 이 펌프를 사용함으로서 완전 oil free한 진공시스템을 만들 수 있는 특징을 가지고 있다. 특히, 회전체를 비접촉으로 지지하는 자기베어링 방식을 적용함으로써, 진동은 극히 작고 베어링수명은 길면서 중저진공에 대한 배기속도가 크고 임의의 방향으로 접속이 가능하여 반도체 및 디스플레이 제조 공정과 같은 첨단산업의 다양한 분야에 쉽게 적용되고 있으며, 그 적용 분야와 시장은 계속 성장하고 있다. 고 진공과 배기 속도의 달성을 위해서, 고속으로 이동하는 격면과 기체분자를 충돌시켜, 기체 분자를 원하는 방향으로 유도하는 작동원리를 가지고 있다. 특히 공기분자의 밀도가 매우 낮은 희박가스 상태에서 고속 회전하는 blade로 공기분자를 쳐내면서 작동됨으로써 날개의 상하 압력차에 의한 공기력보다도 날개의 고속회전이 매우 중요시되고 압력으로는 $10^{-1}Pa$ 이하의 분자 영역에서 그 성능을 최고로 발휘할 수 있다. 이러한 복합 펌프의 주요 장점은 다음과 같다. 1. $10^{-8}\;Pa$($10^{-10}torr$)~10 Pa(1 torr) 까지 넓은 영역에서 배기가 가능하다. 2. 탄화수계의 대하여 높은 압축특성을 가지고 있고, 윤활유를 사용하지 않으므로 얻을 수 있는 진공상태가 고청정하다. (oil free) 3. 정밀 5축제어 자기베어링으로 완전히 부상하여 회전함으로서 마모가 없고 진동이 최소화 하였을 뿐 만 아니라, 또한 운전음도 거의 없다. 4. 설치조건에 제한이 없고 고장이 거의 없다. 본 논문에서는 이러한 복합분자펌프의 개발을 위하여, 상기 연구기관에서 수행된 내용을 소개하고 이으며, 진공펌프 블레이트 로터 회전체를 포함한 구조설계 및 해석결과와 5자유도 자기베어링 시스템을 이용한 기본 구동 결과를 나타내었다.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2012.05a
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• pp.447-450
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• 2012

An analysis of chill-down process was performed for 30 tonf Turbopump-Gas generator coupled tests. The chill-down process must be fulfilled before liquid rocket engine test using cryogenic propellant. Cavitation, damage and/or combustion instability due to bubble of propellant must be eliminated by chill-down process in a test specimen, especially cryogenic pump. The analysis of test data obtained by 30 tonf TP-GG coupled tests was performed in order to be based on the test process of KSLV-II liquid propellant rocket engine which will be developed. To macroscopically understand the process of chill-down from the viewpoint of test procedure the temperatures of important part and total time of chill-down process were analyzed.

• 유체기계공업학회:학술대회논문집
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• 2002.12a
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• pp.237-243
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• 2002

A centrifugal compressor of 50HP for reverse brayton cryocooler using neon as a coolent has been developed. It has relatively low total-to-total pressure ratio but mass flow rate is very small and the voting gas, neon, has greater specific heat ratio than air. It was essential to have very high rotational speed of 100,000 RPM. The efficiency of compressor has great effects on overall system and the COP of cryocooler. To meet the design requirement of the compressor efficiency and to minimized the required rotational speed, highly efficiency impeller having low specific speed was designed. To maintain the overall system efficient high, gas bearing of bump type and high speed permanent magnet synchronus motor was developed and adopted. In this paper, design and performance prediction results of the compressor impeller is presented.

• Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering
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• v.21 no.8
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• pp.752-760
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• 2011

In tilting pad bearing design process, the selection of the proper configuration type of either a load-between-pad(LBP) or load-on-pad(LOP) as well as preload and pivot offset conditions is to be carefully considered. Also the bearing needs to be designed in order to be suited for the rotor-bearing system and operating condition. In this paper, it is observed that the dynamic characteristics in a five pad tilting pad bearing for the LBP and the LOP configurations are influenced by the variation of preload and pivot offset. In this context, rotor dynamic analysis of the 5 MW industrial gas turbine supported by the tilting pad bearing at the front and roller bearing at the rear is carried out based on the dynamic coefficients of the tilting pad bearing investigated. The result shows that two rigid body critical modes experience various changes according to the influence of the tilting pad bearing uniquely applied to one side of this machine. Mainly, the second critical speed, the rigid body mode of conical shape with high whirling in the tilting pad bearing, is significantly changed by preload and pivot offset regardless of the LBP and LOP configurations. And, the first critical mode, the rigid body mode of conical shape with high whirling in the roller bearing, is sensitively affected by preload applied to the LOP configuration and by its asymmetric dynamic properties.

• Tribology and Lubricants
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• v.34 no.3
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• pp.107-114
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• 2018

This paper presents a computational model of a gas foil journal bearing with shim foils between the top foil and bumps, and predicts its static and dynamic performance. The analysis takes the previously developed simple elastic foundation model for the top foil-bump structure and advances it by adding foil models for the "shim foil" and "outer top foil." The outer top foil is installed between the (inner) top foil and bumps, and the shim foil is installed between the inner top foil and outer top foil. Both the inner and outer top foils have an arc length of $360^{\circ}$, but the arc length of the shim foil is shorter, which causes a ramp near its leading edge in the bearing clearance profile. The Reynolds equation for isothermal and isoviscous ideal gas solves the hydrodynamic pressure that develops within the bearing clearance with preloads due to the ramp. The centerline pressure and film thickness predictions show that the shim foil mitigates the peak pressure occurring at the loading direction, and broadens the positive pressure as well as minimum film thickness zones except for the shortest shim foil arc length of $180^{\circ}$. In general, the shim foil decreases the journal eccentricity, and increases the power loss, direct stiffness, and damping coefficients. As the shim foil arc length increases, the journal eccentricity decreases while the attitude angle, minimum film thickness, and direct stiffness/damping coefficients in the horizontal direction increase.