Completed Research Projects

각접촉볼베어링으로 지지되는 고속회전체 진동 해석 기법 개발 (한국철도기술연구원, 2023.10.23 ~ 2023.12.15)

각접촉 볼베어링 수치해석 기법 개발
회전체진동 유한요소 기법 개발
베어링-회전체 통합 진동해석 기법 개발

구름베어링의 동특성을 고려한 로터의 편심/흔들림을 최소화 하는 베어링 지지구조 및 고감속 유성기어 선행기술 개발 (LG전자, 2023.4.1 ~ 2023.10.31)

구름베어링의 동특성을 고려한 로터의 편심/흔들림을 최소화 하는 지지구조 구현을 통한 저진동/저소음 외전형 모터 설계기술 개발
자동조심베어링 관련 경쟁사 특허 분석 및 회피방안 탐색
볼베어링 강성계산 프로그램 개발(MATLAB)
냉매 차단 벨브 기어박스의 운전시 경쟁사 제품 수준의 신뢰성을 확보한 고감속 유성기어 개발

Tie-bolt fastened rotor 시스템의 회전체 굽힘강성 해석모델개발 (한국산업기술시험원, 한화에어로스페이스, 2022.11.30 ~ 2023.10.31)

커플링(Coupling)의 주된 역할은 축과 축을 연결하여 회전력을 전달하는 것으로 이 중 물림 커플링(Claw coupling)은 회전력 전달을 더욱 원활히 수행하기 위하여 기어 이의 물림을 이용하는 형태임. 물림 커플링은 기어 이의 형상에 따라 다양한 종류가 있는데 그 중 대표적인 곡률 커플링(Cuvic coupling)은 기계 가공과 교체가 쉬울 뿐 아니라 동력전달 효율이 뛰어나 항공기, 터빈 등의 고성능 시스템에 많이 사용됨
본 연구는 "TIE-BOLT FASTENED ROTOR 시스템의 회전체 굽힘강성 해석모델 개발"을 개발하는 것을 주 목적으로 함
주요 입력 변수인 회전축 시스템 및 커빅 커플링의 형상, 재료물성, 표면 거칠기, 하중을 고려하여 커빅 커플링의 접촉부를 고려한 회전축 굽힘 강성 및 회전체 동역학 해석을 수행하는 프로그램 개발

Thrust Bearing 윤활해석 프로그램 개발 (현대중공업, 2022.7.1 ~ 2022.10.31)

틸팅패드와 고정패드 형태를 가지는 쓰러스트저널베어링 수치해석 모델 개발
베어링 정특성, 온도분포, 구조물 열변형 및 동력손실 계산 프로그램 개발
마이크로소프트 엑셀 기반의 입력 인터페이스 개발
MATLAB 기반 베어링 수치해석 코드 개발 - 엑셀 및 그래픽 기반 출력물 개발

DD모터 건조기 구동부의 동특성 분석 및 해석모델 개발 (엘지전자, 2021.10.1 ~ 2022.11.30)

DD모터 건조기 구동부의 동특성 해석모델 개발 및 시험을 통한 검증
- 고정자(3종) X 감속기(2종) X 회전자(2종) = 총 18개 조합에 대한 동특성 map 작성
- 18개 조합에 대한 모드실험 (modal test) 결과 기반, 수치해석 모델(모드해석) 튜닝 및 정립 기법 개발
- 500 Hz 미만 대역에서 볼트 체결/미체결 조건 모드 실험 vs 해석 비교분석
- 향후 신규 개발될 모델에서 다양한 고정자-감속기-회전자 조합 시 발생 가능한 구동부 동특성 예측 기술 개발
- 감속기 발생가능 주파수분석 및 소음 개선 방안 제시
- 체결조건시 (500 Hz 최근접 모드) MAC 0.6이상 목표
- 개발된 동특성 해석 모델을 통한 소음진동 치명 설계 인자 선정 및 개선방안 제시

고속베어링의 적정 수명 확보를 위한 피로 수명 기초 데이터 확보 (현대자동차, 2021.4.1 ~ 2022.3.31)

상세 목표
- 전동화변속기 고속베어링의 윤활을 고려한 접촉피로수명 S-N커브 생성 기술 확보
- 베어링 사양/작동상태에 따른 윤활 및 슬립(발열)을 고려하여 S-N커브를 해석적으로 생성
주요 내용
- 고속 베어링 작동 조건별(하중, 속도, 윤활, 온도, 베어링 제원) 미끌림 예측 및 발열량 계산
- 구름 베어링 접촉 피로 수명 S-N 커브 생성 툴 개발

고성능 저진동 선박 스크러버용 대용량 펌프 개발 (중소벤처기업부, 2021. 4. 1 - 2022. 3. 31)

선박용 스크러버 펌프 고성능 수력부 및 저진동 축계 설계
선박용 스크러버 펌프 흡입성능향상 설계 및 성능시험을 통한 성능평가
대용량 고양정 펌프의 설계기술을 확보하여 화석연료를 이용한 발전소의 탈황설비 및 육상 플랜트 설비에 적용하여 고효율 및 저진동 운전환경으로 에너지 절감 및 설비 관리비 절감 효과를 얻을 수 있음

원자로냉각재펌프 축계 설계 해석적 검토 (한국원자력연구원, 2021.1.1 ~ 2021.12.31)

RCP 시스템 회전체동역학적 안정성 예측 모델 개발 및 소프트웨어 개발
정압베어링 설계이론 및 수치해석 코드 작성/개발
정압베어링 열탄성변형에 따른 성능변화 예측 및 데이터베이스 구축

펌프 유동해석 및 최적화기술 개발 (영풍정밀㈜, 2020.8.1~2021.7.31)

펌프 유동해석 기술 개발 및 기술 전수
- 양흡입 펌프 성능 예측 (BB2)
- 고압 다단 디퓨져 펌프 성능 예측 (BB4)
- Cavitation 해석 기술 개발
펌프 Type별 유동해석 매뉴얼 제작 (2건)
- 양흡입 펌프 1건
- 고압 다단 디퓨져 펌프 1건
펌프 유동해석
- 양흡입 펌프 6기종
- 고압 다단 디퓨져 펌프 2기종
최적화 기술 개발 및 기술 전수
- 최적화 프로그램(HEEDS)을 이용한 회전차 최적 설계
- 최적화 기법 기술 전수

터보기계 운전한계 극복 Advanced Material 베어링 개발 (한국산업기술진흥원, 2020.5.1 ~ 2021.7.30)

추진전략
1. 개발 베어링 설계 해석 원천기술 개발
2. 개발 베어링 전용 해석 Program 개발
연구내용
1. 베어링 최소 유막 두께 및 Max Operating Temperature 설계
2. 베어링 Detail 설계

산업용 로봇 기어시스템의 소음 원인 분석 및 저감 대책 방안에 대한 연구 (현대로보틱스, 2020.1. ~ 2021.1)

연구의 필요성
1. 국내 고용량 및 고정밀 기어트레인 주요 제조업체로는 효성중공업(주), 유니슨중공업(주), 두산중공업(주), 현대중공업(주), S&T 중공업(주) 등이 있지만, 국내 기어트레인 설계는 외국 전문 엔지니어링 회사의 용역에 의존하는 수준이며 독자적인 설계 기술 구축은 미흡하다.
2. 국내 대부분의 연구소 및 학교에서는 ROMAX, KISS, MASTA 등의 기어 전용 S/W를 사용하여 기초설계를 수행하는 초보적 수준이며 그 결과에 있어서도 확신하지 못하여 외국 전문 엔지니어링 용역에 의존하고 있다.
3. 로봇 구동기어의 저소음·저진동 및 신뢰성 확보를 위해서는 무게감소 그리고 빈번한 고장 및 유지보수를 최소화시키기 위한 고내구성 설계기술 확보가 핵심이다.
4. 생산효율 향상을 위한 고속화에 따른 극한 토크에 기인한 기어열 정렬불량(Misalignment) 분석 및 이를 토대로 한 기어 치형수정 설계기술은 기어박스 NVH특성 향상 및 신뢰성 확보를 위한 절대적인 원천기술이다.
과제 수행 순서
1. RV 감속기 소음 측정 및 원인 분석
  - 산업용 로봇 V축과 B축 감속기 토크, 속도, 소음/진동 측정을 통한 원인분석 및 해석을 통한 재 확인
  - 진동소음 원인 2개안 도출
2. 소음 저감방안 도출
  - 감속기 소음 저감방안 도출을 통한 개선품 적용
3. 개선제품 시험 및 검증 수행
  - 개선제품 시험 및 검증 (① 기어 단품 평가, ② 가공툴 모니터링, ③ 전달오차 평가, ④ 전달계 평가, ⑤ 완제품 평가 (전 입력 토크 및 속도 구간 평가) )

모튼이펙트 원인 규명을 위한 다중물리 수치해석 모델 개발 (한국연구재단, 2028.3.1~2021.2.28)

베어링-로터 고정밀 수치해석 모델 개발
1. MATLAB 기반 다중물리 인하우스 코드 개발
2. TEHD 윤활모델 적용 틸팅패드저널베어링 수치해석 모델 개발
모튼이펙트 원인규명
1. 저널 비대칭 온도예측 알고리즘 개발
2. 모튼이펙트 원인규명을 위한 고정밀 수치해석모델 개발

슬리브 베어링 설계 프로그램 및 사용 매뉴얼 개발 (효성굿스프링스, 2020.11.5 ~ 2020.12.4)

펌프 설계 시 설계자가 직접 운용할 수 있는 베어링 설계 해석 프로그램 개발 : 슬리브 베어링의 설계인자 (베어링 타입, 폭, Gap, 윤활오일 종류 등)를 변수로 지정하여 펌프에 적합한 베어링을 설계할 수 있는 설계/해석 프로그램
기 실적 프로젝트 펌프 모델을 선정하고 개발된 프로그램으로 실적 베어링의 설계요건을 입력하여 예측된 베어링 온도 및 유막두께 결과를 분석
사내시험 실적 Data와 비교하여 프로그램의 적절성 검증 Case study 실시.
슬리브베어링 실험장치를 개발하여 프로그램을 통해 설계된 베어링의 예측된 성능 검증 실시
실험장치 또는 실물 펌프를 통해 계측된 Data를 기반으로 프로그램의 예측 정확도 분석 실시

틸팅패드저널베어링 열 변형과 탄성 변형에 기인하는 성능변화 예측을 위한 데이터베이스 구축 (산업통상자원부, 2020-01-01 ~ 2020-04-30)

연구목적: 고하중 및 고온 환경에 노출된 틸팅패드저널베어링의 탄성변형 및 열변형으로 인한 성능변화 예측모델 개발
연구내용
1. 유한요소법을 이용하여 베어링 패드 열변형 및 탄성변형 모델을 개발하고 열변형량을 예압량 변화의 관점에서 해석한다.
2. 다양한 사이즈와 형상을 가지는 베어링 형상에 대한 예압량 변화 DB를 구축한다.

현대자동차 유압식 액추에이터용 씰링 해석 방법론 개발 (씨엘에스, 2019-11-01~2020-05-29)

실린더 일정 속도 이동시 윤활, 씰링 변형, 누유량, 면압 분포 해석 목표 (Abaqus, Matlab)
•IHL 윤활모델 적용 (Matlab)
시작-방향전환-정지 시 가정 된 마찰계수 사용
씰링-실린더 면압 분포 계산: 작동유 압력별/작동속도별/재질별/씰 형상별
씰 변형량/응력 계산 : 작동유 압력별/작동속도별/재질별/씰 형상별
해석 결과 검증 방법 개발

전기자동차용 무단변속기 선행기술 개발 (LG전자, 2019-08-01~2020-07-31)

ISCVT 적용 가능성 분석 및 레이아웃 설계
ISCVT 상세 설계
- 강도 설계
- 전달 효율 설계
- ISCVT 상세 설계
설계 안 도출 및 시제품 도면 제작

Ball Balancer 거동 메커니즘 규명 (LG전자, 2019-05-01~2020-04-30)

세탁기의 진동저감을 목적으로 사용되는 볼발란서의 이상진동원인을 분석하고 제품의 품질관리 방안을 도출한다.
볼발란서 수치해석 모델 개발을 통한 이상진동원인 분석

Drawer Door 개폐 누적 변형 예측 기술 개발 (LG전자, 2019-03-20~2020-07-31)

본 용역과제는 크게 CAE 해석과 실험의 두가지 접근법으로 나누어 지며 상호 결과 비교를 통하여 치명인자를 도출하고, 시험 및 해석 조건별 영향도를 분석하고, 궁극적으로 누적 변형 해석 기술을 개발하여 향후 개발 비용 및 시간을 획기적으로 감축 한다.

동력분산식 고속철도용 고내구성 감속기 최적화 설계 (유진기공, 2019.06.01 ~ 2019.11. 30)

감속기 기어 치형 최적화 및 수명계산을 통한 최적 설계안 제시
기어박스 방사소음 계산을 위한 베어링 시변 응력 계산

레비린스 씰의 동적 불안정성 검토 및 개선 방안 도출 (LG전자, 2018.8 ~ 2018.10)

비접촉식 유체 실의 주요 기능은 회전 샤프트와 고정 하우징 사이의 누설 유속을 줄이는 것이며, 고속 회전기계에서의 과도한 마모 및 마찰로 인한 과열을 피하려면 샤프트 주위의 여유공간을 확보해야만 함
실은 로터의 휘돌림 모드 형상이 큰 파복 (진동 두 파절 사이의 진폭이 최대인 곳, antinode) 근처에 위치하므로 댐핑에 효과적 이지만, 연성강성계수(Kxy, Kyx)의 발생으로 인하여 회전체의 동적 불안정성을 발생시킴
실 간격 감소는 압축비를 높이지만 마모현상 및 연성강성계수 증가를 일으켜 동적 불안정상을 불러오므로, 최적의 실 설계를 위한 설계 프로세스 적립 필요
본 연구에서는 ANSYS CFX를 이용한 레비린스 실(Labyrinth Seal)에 대한 CFD 해석을 통하여 씰의 동적계수를 구하고 회전체 동특성을 고려한 실 설계 기준을 제시하고자 함
압축비가 높은 밀폐형 임펠러 (shrouded impeller)형상을 가지는 압축기 모델에 대한 씰 설계 기준을 제시하고자 함

CVVD 시스템 엔진 웜기어 시스템 최적화 (현대자동차, 2018.3.15~2018.11.14)

WGS 해석모델 개발(기하학, 기구학, 동역학 이론 적용)
Pilot #1 전단계 모델 성능 검토
- 내구성: 응력 및 하중 계산, 수명예측
- 작동성: 전달효율 계산
- NVH: 치합전달오차 분석
Pilot #1 최적설계
- 설계 요소별 영향도 분석 (parametric study) 및 최적 설계인자 도출
- 최적화 된 모델 1차 개선안 및 Pilot #1 적용
전달효율 및 기능평가
- 현대차 시험결과 자문 및 검토
시험평가 후 개선책 마련 및 Pilot #2 최적설계
- 3단계 현대차 시험결과를 바탕으로 설계요소 별 영향도 분석 (parametric study) 및 최적 설계인자 도출
- 최적화 모델 양산제품 적용

The Cause Analysis and the Preventive Measure for the RCP Cone-Nut Loosening (두산중공업, 2017.5.1~2017.8.1)

콘너트 이탈원인 분석 및 해결방안 제시