적층 제조된 하이브리드 틸팅 패드 저널 베어링: 정하중 특성 측정

Abstract

최근 적층 제조 기술을 적용하여 터보기계 및 우주항공 산업 부품에 활용하기 위한 다양한 연구 개발이 진행되고있다. 적층 제조 기술은 설계 자유도가 높아 복잡한 형상의 설계가 가능하며, 기존의 절삭 가공보다 단순한 공정을 가지며 비용을 절감할 수 있는 장점이 있다. 현재 한양대학교 터보기계연구실에서는 적층 제조된 하이브리드 저널 및 스러스트 베어링을 설계 및 제작하여 그 특성을 예측하고 측정하는 연구를 진행 중이다. 카본 파이버와 인코넬 718소재를 적용하여 적층 제조 방식으로 하이브리드 저널 및 스러스트 베어링을 설계하고 제작하였으며 비접촉 측정 검사를 통해 치수와 표면거칠기를 측정 및 검증하였다. 더 나아가 다양한 베어링 특성 측정을 위한 실험을 통해 적층 제조로 제작된 하이브리드 저널 및 스러스트 베어링의 특성을 확인하는 연구를 진행하고 있다. 기존 절삭 가공을 통해 제작된 하이브리드 저널 베어링은 포켓을 가지는 리세스 구조를 통해 외부 가압 유체가 가압 되어 회전축을 지지하는 방식이다. 외부 가압 방식의 베어링은 높은 하중지지력을 가지는 특징이 있다. 하지만 압축성 유체를 작동 유체로 외부 가압 시 뉴매틱 해머 불안정성이 나타날 가능성이 매우 높다. 이러한 뉴매틱 해머 불안정성을 회피하기 위해 베어링 리세스 구조를 없애고 다수의 오리피스 구조를 가지는 복잡한 형상의 설계 요소를 적용하였다. 설계한 구조를 제작하기 위해 적층 제조 기법 중 하나인 DMLM(Direct Metal Laser Melting)방식을 이용하여 하이브리드 틸팅 패드 저널 베어링을 제작하였으며, 공기로 작동하는 외부 가압 틸팅 패드 저널 베어링의 정하중 특성을 확인하였다.