• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 1995년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.215-219
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• 1995

요사이 공작기계는 고생산성을 위해 고속절삭과 강력 절삭이 가능하도록 설계되고, 고성능의 Controller를 부착하여 이송과 공구착탈에 필요한 비절삭 시간을 급격히 단축시켜 나가고 있다. 본 연구에서는 공작기계 주축 베어링의 비대칭 벌열의 원인과 발열형태를 이론적으로 예측하고, 실험에 의해 비대칭 발열과 냉각특성 을 운전조건 별로 확인하였다. 또한 비대칭 발열이 주축대의 열변형에 어떤 영향을 미치는지 알기 위해 유 한요소법에 의해 열변위 특성을 분석하였다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2001년도 추계학술대회 논문집
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• pp.101-105
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• 2001

고속절삭을 통해서 생산성과 가공정밀도의 향상을 도모할 수 있기 때문에, 최근 머시닝센터를 중심으로 한 공작기계 주축계의 고속화는 눈부시게 발전하고 있다. 그러나 주축계가 고속화될 수록 증가하는 베어링에서의 발열은 베어링의 수명단축, 주축계의 열변형 증대 등을 초래하고, 궁극적으로 공작기계의 성능을 저하시키게 된다. 따라서 고속으로 회전하는 베어링에서의 발열을 효과적으로 억제할 수 있는 윤활방법에 대한 연구들이 활발히 진행되고 있다. 따라서 본 연구에서는 공작기계용 고속주축계의 냉각특성을 규명하기 위한 노력의 하나로 압축공기를 이용한 고속주축 계의 냉각실험을 수행하였다. 고속주축계의 실험모델은 오일에어윤활방법, 앵귤러콘택트 볼베어링, 이중분사노즐, 냉각 자켓등을 사용해서 제작하였으며, 특히 고속주축계의 공기냉각방법에 대한 유용성은 실험결과로 부터 입증하였다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2003년도 추계학술대회 논문요약집
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• pp.279-279
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• 2003

• Tribology and Lubricants
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• 제6권2호
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• pp.60-67
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• 1990

최근 전자 및 광학 분야에 있어서의 눈부신 발전은 다면경 가공기나 초정밀 연삭기와 같은 초정밀 가공기계의 개발과 실용화에 힘입은 바 크다. 이러한 초정밀 가공기의 성능을 좌우하는 핵심 요소로서 추축계를 들수 있으며, 비교적 소형 경량의 공박물을 가공하는 기계의 주축용 베어링으로는 오일 베어링을 대신하여 공기 베어링이 점차 널리 사용되고 있다. 이러한 가공기에 많이 사용되는 외부 가압 공기 베어링은 동압 공기 베어링과는 달리, 외부에서 가압된 압축공기에 의하여 공기막을 형성하므로, 시동과 정지시 마멸이 없고 저속에서도 비교적 높은 하중 지지력을 얻을 수 있으며, 오일 베어링과 비교하여서는 발열이 적고 윤활제의 유출에 의한 오염의 위험이 없다는 특성외에 공기막에 의한 평균화 효과에 의하여 고정도의 운전이 가능하다는 장점이 있다. 본 연구에서는 점급기원의 가정하게 직접 수치해법을 사용하는 해석 프로그램을 작성하여, 무차원화된 설계 변수들에 대한 외부가압 공기베어링의 정$\cdot$동특성수들을 구하고자 한다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제18권12호
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• pp.135-139
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• 2017

VLCC 추진축계의 선미관 후부 베어링에서 주로 발생하는 발열 사고는 프로펠러 하중이 추진축을 처지게 하여 후방부에 과도한 국부압착압력이 작용하는 것이 주된 원인이다. 최근 VLCC는 엔진 출력이 크고 축 직경이 증가하는 반면 선미관전부 베어링과 후부 베어링 사이의 간격이 상대적으로 짧아져 축계 시스템의 유연성이 저하되는 경향이 있으며, 이로 인해 발열 사고 가능성에 대한 우려가 커지고 있다. 본 연구에서는 선체의 변형에 대한 축계의 유연성을 확보하기 위한 방안으로 선미관 전부 베어링을 삭제하고 선미관 후부 베어링만을 설치한 새로운 축계 시스템의 적용 가능성을 검토하였다. 국부압착압력의 계산에 있어서는 접촉 너비를 따라 반 타원 형상의 압력 분포를 가정한 Hertzian 접촉 조건을 도입하였으며, 엔진 가동 상태의 프로펠러 하중, 열 효과 및 선체 변형을 고려하였다. 제안된 축계 시스템에 대한 해석을 통해 선미관 후부 베어링의 축 접촉면 재료인 화이트 메탈에 부분 경사를 추가 시공함으로써 설계 요구 조건이 만족됨을 확인하였다. 제안된 축계 시스템의 적용을 통해 발열 사고 예방을 위한 축계 유연성 확보 뿐 만 아니라 시스템의 단순화를 통한 설치비용의 감소 등 부가적인 효과도 기대할 수 있다.

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2010년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.451-452
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• 2010

• 한국정밀공학회:학술대회논문집
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• 한국정밀공학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.547-548
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• 2009

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.89-89
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• 2011

반도체 공정 등에서 $10^{-6}{\sim}10^{-8}$ mbar의 고진공 환경을 제공하기 위하여 사용되는 고진공 터보분자펌프 (Turbomolecular Pump, TMP)는 다층의 회전깃을 갖는 로터를 회전시켜 분자를 배출시키는 방식을 사용하는 진공펌프이다. 또한 최근에는 디스플레이 및 반도체 공정에서 높은 진공도뿐만 아니라, 높은 배기속도를 요구하는 추세에 따라, 터보 펌프와 드래그 펌프부분을 동시에 가지고 있어 상대적으로 작동 진공도 영역이 넓은 복합 분자펌프(Compound Turbomolecular Pump, CMP)의 활용도가 넓어지고 있다. 이러한 분자펌프가 장시간의 고속회전에 적합하도록 비접촉 방식인 자기부상 방식의 적용이 최근 거의 표준화 되어 있다. 자기베어링 시스템은 전자기력을 이용하여 자성체인 회전축을 부상지지 함으로써 비접촉 고속 회전이 가능하여 윤활이 용이하지 않은 진공 환경 등 가혹한 환경에 적합하며, 터보분자펌프는 자기베어링이 가장 널리 사용되고 있는 분야이기도 하다. 자기베어링 시스템의 설계는 크게 하드웨어와 소프트웨어로 나누어질 수 있는데, 하드웨어의 경우 전체 로터 시스템의 특성을 고려하여 설계되어야 하며, 주로 자기베어링 코어와 코일, 변위센서 및 전력 증폭 시스템 등의 기전적인 요소들이 이루어져 있다. 하드웨어 설계와 함께 제어시스템의 설계도 매우 중요하며, 이는 자기베어링 시스템이 불안정한 특성을 갖는 개루프계를 갖고 있으므로 안정화를 위한 능동제어 시스템이 필수적이며 진동제어 등 여러 가지 기능이 요구되기 때문이다. 본 논문에서는 이러한 자기부상형 고진공 복합분자펌프의 제어를 위한 선형제어시스템의 구성을 실제 시스템의 적용을 통하여 설명하였다. 각 제어기는 DSP 를 이용한 디지털 제어시스템으로 구성되었으며, 2,500 l/s 급의 복합 분자펌프 시작품에 적용하여 25,000 rpm 까지의 기본 성능시험을 수행하였으며, 발열 특성의 개선을 위한 비선형 제어기의 설계 사례에 대한 시뮬레이션 결과를 나타내었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.97-97
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• 2012

반도체 및 디스플레이 공정등에서 고진공 및 급 배기 환경을 제공하기 위하여 사용되는 터보분자펌프 (Turbomolecular Pump, TMP)는 다층의 회전깃을 갖는 로터를 회전시켜 분자를 배출시키는 방식을 사용하는 진공펌프이다. 또한 최근에는 디스플레이 및 반도체 공정에서 높은 진공도뿐만 아니라, 높은 배기속도를 요구하는 추세에 따라, 터보 펌프와 드래그 펌프부분을 동시에 가지고 있어 상대적으로 작동 진공도 영역이 넓은 복합 분자펌프(Compound Turbomolecular Pump, CMP)의 활용도가 넓어지고 있다. 이러한 분자펌프가 장시간의 고속회전에 적합하고, 베어링에서의 오염을 없앨 수 있는 비접촉 방식인 자기부상 방식이 주로 적용된다. 자기베어링 시스템은 하드웨어와 소프트웨어로 나누어질 수 있는데, 하드웨어는 회전하게 되는 블레이드 로터 및 자기베어링 로터, 모터 로터 등이 포함된 축과 고정되어 있는 자기베어링 코어와 코일, 변위센서 등의 펌프 하우징 부분, 또한 이를 제어하기 위한 전력 증폭 시스템 등의 기전적인 요소들이 이루어져 있다. 소프트웨어라 할 수 있는 제어시스템에 있어서 자기 베어링이 불안정한 특성을 갖는 개루프계를 갖고 있으므로 안정화를 위한 능동제어 시스템이 필수적이며 진동제어 등의 기능을 갖도록 적용된다. 따라서 이러한 복합분자펌프의 성능은 이러한 시스템을 구성하는 개별 요소의 성능과 이를 통합한 제어시스템의 성능이 결정한다고 할 수 있다. 본 논문에서는 현재 개발중인 2,500 l/s급의 자기부상형 고진공 복합분자펌프의 시작품에 대하여 고속회전의 안정성에 대한 연구를 수행한 내용을 보고하고 있다. 디지털 제어시스템을 적용한 시작품의 최대 26,000 rpm까지의 고속회전시의 회전 응답 및 진동 특성을 측정 분석하였으며, 로터의 고유진동수 및 진동 모우드를 분석하였다. 또한 연속 작동시의 발열특성과 각 부분의 온도와 회전 안정성과의 관계를 평가하였다.

• 한국융합학회논문지
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• 제8권5호
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• pp.179-184
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• 2017

테이퍼 롤러 베어링은 중량이 큰 승합차, 화물차, 열차에 사용되며, 큰 부하하중에서도 안정적으로 차량을 지지할 수 있다. 테이퍼 롤러 베어링 부품 중 케이지는 롤러 간 간격을 유지해 주며, 이를 통해서 마찰 방지 및 마모, 발열의 억제 등의 역할을 한다. 공진으로 인해 케이지가 심하게 변형되면 롤러가 구름을 하지 못하거나, 케이지를 이탈하는 경우가 발생하게 된다. 케이지는 경량화 추세에 따라 금속소재에서 플라스틱소재로 변화하고 있다. 본 논문에서는 "화물열차와 고속열차에 사용되는 테이퍼 롤러 베어링의 부품 중 하나인 케이지를 대상으로 연구하였으며" 케이지 재료에 따른 동특성 해석과 열차가 최고속도로 주행한다는 가정 하에, 최고속도에 해당하는 주파수의 고조파를 계산하고 공진범위를 피하기 위해 케이지의 설계 변수 중 가변이 쉬운 두께를 다르게 하여, 최적의 두께를 선정하고자 비교해석을 진행하였다. 재료에 따른 동특성 해석과 비교해석은 Abaqus 6.16을 사용하였다.