일반기술

고속회전터보기계요소및시스템의안정화기술

터보 기기의 고속화, 소형화, 비출력 향상에 대한 요구로 로터의 회전 속도도 계속적으로 증가되고 있는 추세이다. 이러한 기술적 경향으로 인하여 기존 베어링의 사용이 제한되며, 초고속에서도 로터를 지지할 수 있는 베어링 기술이 요구된다. 상기한 배경에 의해서 선진국에서는 1970년대부터 공기 포일 베어링을 개발 및 적용하여왔으나, 국내에서는 이에 대한 연구가 미비하였다. 이에 본 과제에서는 공기 포일 베어링에 대한 자체 제작 및 설계 기술을 확보함은 물론, 기존 공기 포일 베어링의 단점을 보완한 새로운 형태의 공기 포일 베어링을 개발하였다. 개발된 베어링은 실제로 제작하여 하중지지능력, 강성, 감쇠, 초임계속도운전 및 내구성에 대한 실험을 통하여 성능을 입증하였다. 이 베어링은 75kW급 고속 모터로 구동되는 공기 이단 압축기에 적용하여, 기존의 포일 베어링보다 안정성 및 신뢰성면에서 월등함을 실제 터보 시스템에서 입증하였다. 또한 공력에서의 불안정한 서지에 대한 전체 시스템 안정화 측면에서의 연구로 고감쇠 베어링(VEFB)에 대한 적용 연구로 향후 시스템의 불안정성 해결에 돌파구를 제시하였다.(1) 기존 포일 베어링에 비하여 안정성이 월등히 우수하다. - 초임계속도운전실험과 이단 압축기에서 기존 포일 베어링이 불안정한 영역에서도 자체 기술로 제작된 포일 베어링은 안정성을 유지하였다. (2) 제작이 용이하다. - 기존 범프 포일 베어링과 동일한 수준의 제작성을 유지하였다. (3) 별도의 윤활 시스템이 필요하지 않고, 유지 비용이 필요없다. - 오일 베어링이나 볼 베어링에 비해, 별도의 윤활 시스템이 필요하지 않다. 외부 별도 장치가 필요없이 작동하는 동압 베어링이기 때문에 유지 비용이 들지 않는다. (4) 운전 속도에 제한이 없다. - 베어링의 불안정 개시 속도에 제한이 없다. (5) 단위 중량당 에너지 효율이 높다. - 고속, 소형화가 가능하며, 마찰 손실이 거의 없다.