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포일 베어링으로 지지된 마이크로 가스터빈 회전축 시스템의 시험 제작과 동특성 평가법

전문가 제언: ○ 베어링은 각종 회전기기에 있어서 회전축을 지지해주는 핵심 요소로서 기기의 성능과 수명에 중요한 역할을 한다. 최근에는 회전기기의 경량화 및 고온, 고속화에 따라, 윤활유나 그리스 등 윤활제를 사용하는 종래의 베어링 방식에서 기체 베어링 방식이 주목을 받고 있다. 여기서는 마이크로 가스터빈용 기체 베어링으로 기대되고 있는 포일 베어링에 대하여 기술한다.

○ 포일 베어링은 금속 박판(foil)으로 베어링 면을 구성한다. 포일 간에 형성되는 얇은 기체막과 포일끼리의 접촉에 의한 감쇠 효과로, 기존의 기체 베어링과 비교하여 우수한 안정성을 기대할 수 있다. 구조가 간단하여 제조가 용이하고, 베어링 성능이 열 변형에 영향을 적게 받는 특징이 있다.

○ 기체 베어링에 대한 국내 연구는, 한국과학기술원, 트라이볼로지 연구실 등 연구기관에서의 기초 연구는 물론, 삼성 테크윈(주) 파워시스템 연구소 등 기업연구소에서도 실용 연구 개발이 활발히 진행되고 있다. 아직은 본격적인 실용화 단계에 이르렀다고 이야기하기 어렵다. 실제로 실용화하기 위해서는 다음사항이 해결되어야 한다. 사용 수명을 보증하는 포일과 축 사이의 마모 감소 및 신뢰성 향상, 포일의 양산성 및 제조비용 감소, 실제 사용되는 중심 크기인 중대형 포일 베어링의 개발 등을 들 수 있다.

○ 포일 베어링의 실용화를 위해서는 동특성 측면에서의 연구는 물론, 기본적으로 마모.윤활 측면에서의 사용수명을 확보하기 위한 연구가 필수적이다. 이를 위해서는 기체 윤활 측면에서 포일과 축의 접촉면에 대한 표면처리, 표면 조도 및 경도, 접촉 압력 및 간극에 대한 최적화 설계에 대한 연구가 필요하다. 기체윤활방식 측면에서 동압 방식이외에 정압방식 검토와 더불어, 고체윤활분말 및 윤활유를 사용한 미스트 윤활방식과의 부분적인 조합도 검토해 볼 여지가 있을 것으로 생각된다.

저자: Shigehiko KANEKO ; Yoshihiro MIYANO ; Yuji MORI ; Tatsuo WATANABE
자료유형: 학술정보