일반기술

Roots 블로워용 Cassini 난형 곡선을 갖는 로터형상

미국의 Roots 형제(1854)에 의하여 개발된 루츠 블로워(Roots blower)는 일반적으로 하우징 속에서 누에고치 모양의 2개의 로터가 서로 반대 방향으로 회전함으로써 체적 변동을 유발시켜 압축 작용을 하는 비교적 간단한 구조이며 성능이 우수하고 넓은 작동범위를 갖는 저가품이기 때문에 많이 사용되고 있다. 특히 저속에서 원심식 보다 효율 및 응답성이 좋고 윤활유가 불필요하여 자동차 과급기(supercharger)나 진공 시스템의 러핑펌프(roughing pump)등으로 쓰이고 있다. 이러한 Roots 블로워의 성능은 로터 형상에 따라 크게 좌우되기 때문에 용적체적이 큰 새로운 로터의 개발을 통한 블로워의 고효율화를 도모할 수 있다. 본 연구실에서는 효율증대에 목적을 두고 로터형상을 변화시켰으며, 이러한 로터형상의 작도를 용이하게 할 수 있는 범용프로그램을 개발하고 이 프로그램을 이용하여 Cassini 난형(oval) 곡선을 갖는 새로운 로터형상을 개발하였다. 현재 응용되고 있는 분야를 살펴보면 자동차용 슈퍼차져를 들 수 있는데 장착에 따른 엔진 토크가 증대된다는 것은 이미 널리 알려진 일이다. 특히, 운행속도가 낮고 교통량 증가로 인한 정차구간이 많은 우리나라에서는 저속에서 효율이 좋은 Roots형 슈퍼차져가 유용하다고 할 수 있다. 또한 배수 처리 시설과 같은 환경산업에 블로워의 사용이 날로 증가되고 있기 때문에 효율이 좋은 Roots 블로워의 개발은 국제 경제력 확보에 필수적이라 할 수 있다. 따라서, 본 연구실에서는 로터형상 변화에 따른 Roots 블로워의 성능특성 및 유동소음 저감기술 개발을 위한 압력변동, 송출유량, 그리고 출구의 온도변화등을 수치해석 및 실험적 방법으로 연구하며, 독자적인 고유모델 확립의 일환으로 Cassini 난형 곡선을 갖는 Roots 블로워의 특성을 알아내어 최적의 로터형상을 개발하고자 한다.