극저온 외부가압 저널 베어링의 연구동향 분석

Abstract

우주발사체의 수송능력에 직접적인 영향을 주는 터보펌프는 연료와 산화제를 고압으로 연소실로 공급하는 로켓엔진의 핵심 부품이다. 터보펌프 회전축을 지지하는 볼 베어링의 수명은 고속/고하중/극저온 등 극한의 작동 조건으로 인해 일반적인 기계에 적용되는 볼 베어링보다 짧다. 긴 수명과 높은 하중지지력을 가진 외부가압베어링은 앞서 언급한 문제점을 해결할 수 있는 대안으로 제시되었으며, 다양한 로켓 터보펌프에 적용되었다. 액체로켓엔진 터보펌프에 적용되는 외부가압 저널 베어링의 윤활유체는 높은 회전축 속도와 극저온 유체의 낮은 점도 특성 때문에 난류 상태로 흐른다. 따라서 층류 유동에서는 나타나지 않은 현상들이 발생하며, 이를 고려한 수치해석 코드의 개발 연구도 지속적으로 진행되었다. 본 연구동향 분석은 2000 년부터 발표된 극저온 유체로 윤활되는 외부가압 베어링 저널베어링에 대한 연구를 정리하였다.