• 한국윤활학회:학술대회논문집
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• 한국윤활학회 1997년도 제25회 춘계학술대회
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• pp.62-68
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• 1997

현재 널리 보급되어 있는 볼베어링은 몇개의 볼에 의해 작동하기에 회전이 불균일하며 진동과 소음이 크다. 이는 고속에서 한계를 갖는 주된 원인이 되고 있다. 또한 그리스의 손실로 인한 수명의 단축이나, 유출된 그리스로 인한 손상은 제품의 내구성에 치명적인 결과를 초래한다. 더욱이 기존에 사용하는 소형 정밀 베어링은 전량 수입에 의존하고 있으며, 기술 선진국의 기술이전 회피로 개발이 어려우며, 수입물량도 확보하기 어려운 상황이다. 이를 극복하기 위한 하나의 방법이 볼과 그리스를 대신해서 유체의 압력을 이용한 유체동압베어링의 개발이다. 유체동압을 이용한 베어링의 장점은 그리스의 누유가 없고, 이로 인한 설계상의 제약이 없으며, 볼베어링으로는 불가능한 고속회전에 적합하고, 안전성이 뛰어나며 회전이 균일하여 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 유체동압 함유소결함유베어링은 진동과 소음이 적고, 저렴하며 구조가 간단하고, 급유기를 필요로 하지 않는 자기윤활(self-lubrication)특성과 생산성 등 많은 장점을 가지고 그 사용범위가 점차 광범위하게 넓어지고 있지만, 저속상태에서의 유막형성, 고속상태에서 기름의 누유, 고하중상태에서 강도와 기공의 눌어붙음과 출발과 정지 시에 발생하는 두 금속간의 직접 접촉을 피할 수 없는 것과 같은 해결해야 하는 문제를 가지고 있다. 본 연구에서는 이러한 단점을 해결하기 위하여 유체동압 함유소결베어링이 마찰특성을 알아보고자 한다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2006년도 제37회 하계학술대회 논문집 B
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• pp.1213-1214
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• 2006

본 논문에서는 5 kWh급 초전도 플라이휠 에너지 저장장치(Superconductor Flywheel Energy Storage System : SFES)를 제작하고 시험운전을 통하여 회전 테스트를 수행하였다. 본 연구에서 사용된 초전도 베어링은 저널형 베어링으로써 액체 질소를 순환시켜 초전도체를 냉각시키고 휠을 부양시켜서 전동발전기를 통하여 회전시키게 된다. 액체 질소를 순환하였을 경우 초전도 베어링의 냉각특성을 고찰하였고, 전동 발전기를 이용하여 2000[rpm]까지의 회전 테스트가 수행 되었으며, 전동발전기의 동작 특성 및 회전시 휠의 궤적과 축진동 특성을 테스트 하였다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2014년도 추계학술대회 논문집
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• pp.311-313
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• 2014

전동기는 산업 전 분야에 걸쳐 다양하게 사용되는 회전기기로서, 소형화, 경량화, 고속화하는 추세에 있다. 이는 전동기 프레임의 구조강성을 약화시키고, 축계 위험속도를 낮춤으로써 진동에 취약한 구조를 가지게 된다. 회전체 진동 관련 규정 중 API 684 에서는 베어링 지지강성이 베어링 강성에 비해 3.5 배 이하인 경우 베어링 지지강성이 위험 속도 해석 모델에 포함되어야 함을 명시하고 있다. 산업 현장에서는 베어링 지지강성을 정확하게 산출하기 어려워 이를 고려하지 않고 회전체를 설계하는 경우가 많아 실제 조건에서 예측하지 못한 진동 문제가 발생할 가능성이 있다. 본 논문에서는 전동기 베어링 하우징 및 프레임에 대한 가진 시험을 통해 얻은 주파수 응답함수의 실수부를 분석하여 베어링 지지강성을 추출하는 방법을 제시하였다. 이를 바탕으로 유한요소 해석모델을 이용하여 베어링 지지강성을 해석적으로 예측하는 기법을 정립하였다. 추출된 베어링 지지강성을 축계 해석 모델에 포함하여 베어링 지지강성 포함 유무에 따른 축계 위험속도 및 안정성을 비교하였다. 그 결과 베어링 지지강성을 포함한 경우, 보다 정확한 위험속도 및 진동응답 수준을 예측할 수 있음을 확인하였다.

• 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.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
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• pp.20-20
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• 2010

반도체 공정 등에서 10-6~10-8 Torr의 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 표준화되어 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 10,000 rpm까지의 기본성능시험을 수행하였다.

• 한국반도체및디스플레이장비학회:학술대회논문집
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• 한국반도체및디스플레이장비학회 2007년도 춘계학술대회
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• pp.125-127
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• 2007

에어 베어링은 높은 강성과 낮은 마찰력과 같은 장점들로 인하여 높은 정밀도를 요구하는 반도체나 디스플레이 장비의 선형 스테이지에 주로 사용 되어지고 있다. 하지만 현재까지 높은 정밀도를 요구하는 회전형 스테이지에는 아직까지 크로스 롤러링을 이용하여 가이드를 하고 있다. 본 논문에서는 높은 정밀도를 갖는 회전 스테이지의 설계를 위하여 구동 성능과 오차요소에 대한 성능에 대해 설계 목표를 제시 하였고 이러한 스테이지를 구현하기 위해 에어베어링을 적용한 회전형 스테이지를 설계하였다.

• 대한기계학회논문집
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• 제10권5호
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• pp.698-705
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• 1986

본 연구에서는 윤활이론에 따라 명확히 계산되고 그 신빙성이 실험적으로 검 증된 "동압유막 댐퍼"의 감쇠계수를 이용하여 외부댐핑을 갖는 회전축-구름베어링계와 회전축-저어널베어링계의 진동특성을 해석하고저 한다. 또한 해석결과를 토대로 회 전축계의 진동특성에 미치는 특성수 및 설계변수를 명확히 도출하여 동특성을 고려한 회전축계의 최적설계에 기여하고저 한다. 기여하고저 한다.

• 한국윤활학회:학술대회논문집
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• 한국윤활학회 1995년도 제21회 학술대회
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• pp.1-10
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• 1995

베어링은 상대운동을 지지하거나 안내하는데 사용되는 부품으로 이의 특성은 원활하게 회전(또는 운동)할 수 있어야 하며 이와 관련된 내구성이 우수해야 하고 또한 신뢰성이 높아야 한다는 것이다. 원활한 회전을 하기위해서는 정밀도 높은 진원가공을 할 수 있어야 하며 이 특성은 베어링이 양산품 이라는 관점에서 경제성있는 생산을 해내야 하는 요구조선이 있다. 양산가공 기술로는 궤도륜에 해당하는 것으로 단조, 전조, 선삭, 연삭 가공기술이 있으며, 부품과 관련해서는 압출, 압조, 사출 가공기술이 있다. 이와 맞물려 양산 조립기술, 공작기계 제작 보수 기술, 정밀 측정기술이 필요하다고 하겠다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제40권6호
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• pp.595-602
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• 2016

자동차용 휠 베어링은 회전운동을 전달하고 차량의 무게를 지지해주는 중요한 부품이다. 최근 $CO_2$ 배출가스 저감과 연비 규제에 따라서 자동차 경량화 및 소형화 요구는 점점 증가하고 있고, 이에 부응하여 베어링의 수명 평가기술은 더욱 그 필요성이 증가하고 있다. 휠 베어링의 내구수명은 고려해야 할 인자들이 매우 다양하며 이들이 서로 복잡하게 연관되어 있으므로 수명을 예측하는 것이 쉽지 않다. 본 논문에서는 자동차용 휠 베어링의 수명에 영향을 끼치는 많은 인자들 중에서 작동하중과 회전속도를 변화시키면서 수명을 시험하였고, 이를 ISO 국제표준에서 제안하는 이론수명인 기본정격수명과 보정정격수명 결과와 비교하였다. 이들 수명을 비교한 결과, 기본정격수명과 보정정격수명 모두 시험수명과 차이가 존재하며, 기본정격수명 보다 보정정격수명이 시험수명을 상대적으로 잘 예측함을 알 수 있었다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제4권3호
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• pp.193-198
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• 2003

증속기어장치를 이용한 고속회전 터보냉동기 시스템에 대한 회전체 동역학 설계 및 해석을 수행하였다. 특히 피동축의 회전수가 17,605 rpm가지 상승하여 회전체 안정성에 문제가 될 것으로 예측하여 특수베어링의 일종인 Offset베어링을 적용하였고, 구동축의 베어링은 단순베어링인 진원형 베어링을 적용하였다. 모드해석결과 회전체 시스템의 고유진동수가 어떠한 가진성분과 교차하지 않는 것이 확인 되었고, 전 운전영역에 걸쳐 감쇠값이 양의 값을 갖는 것을 알 수 있었으며 설계된 회전체 시스템이 정격운전 상태에서 충분한 안정성을 갖고 작동할 수 있음을 확인하였다.