기계적 mechanism에 의해 동력의 전달 또는 방향을 전환할때 상대적으로 움직이는 두 면에서 필연적으로 발생하는 마찰, 마모를 감소시켜 원활한 작동을 유지시켜 주는 물질을 윤활유라 한다. 이러한 윤활유의 기능은 두 마찰면 사이에 유체막을 형성하여 마찰 및 마모를 감소시키는 마찰, 마모 작용과 같은 1차 기능과 두 마찰면 사이에서 발생하는 열을 냉각시키는 냉각작용, 금속표면의 청정성을 유지시키는 방청작용, 두 마찰면을 밀봉시켜주는 밀봉작용과 같은 2차 기능으로 대별할 수 있다. 윤활유의 구성은 크게 윤활기유와 기유의 물성을 보완 또는 기유에 없는 물성을 나타내는 첨가제들로 구성되어 있는데 기유로는 주로 Paraffine계, Naphthenic계, Aromatic계로 탄소수 20~50의 탄화수소 혼합물로 이루어진 광유계 깅유와 물성과 용도에 따라 인위적으로 합성된 여러가지 합성기유가 사용된다.

최근 엔진유 등 자동차용 윤활유를 비롯한 윤활유 제품에 요구되는 성능은 이전과 비교할 수 없을 정도로 고도화 및 다양화되어가고 있다. 그 중에서도, 환경보호, 에너지절감, 배기가스규제 등 환경과 관련된 성능의 개선이 절실한 실정이다. $CO_2$ 가스의 증가에 기인되는 지구온난화에 대한 관심이 세계적으로 높아지고 있으며, 산성비에 의한 환경파괴도 문제화되어 있다. 본고에서는 환경 및 에너지 절감과 관련된 윤활유의 요구성능과 제품개발의 동향에 관하여 엔진유를 중심으로 소개한다.

최적의 회전기계 시스템을 설계하기 위해서는 시스템의 운전특성에 적합한 제어링이 선정$\cdot$설계되어져야 한다. 그러기 위해서는 회전 기계에 사용되는 베어링의 운전특성을 잘 예측하는 것이 무엇보다도 중요하다. 대형 틸팅패드 저어널베어링은 고속안정성 특성이 우수한 베어링으로서 터빈발전기 등 대형 고속 회전기계에 널리 사용되고 있다. 하지만, 틸팅패드 저어널베어링은 구조가 복잡하고 경계조건 선정이 까다로와서, 동 베어링에 대하여 여러 논문들이 발표되어 왔지만, 대부분의 결과들이 특정한 가정을 이용하여 정성적인 경향만 제시하고 있다. 다라서 대형 틸팅패드 저어널베어링의 보다 엄밀한 성능예측을 위해서는 실제 운전조건에 적합한 경계조건을 제시하기 위한 실험적 연구가 우선적으로 요구되고 있다. 본 실험 연구에서는 대형 틸팅패드 저어널베어링에서 선단압력 발생에 대하여 실험적으로 관찰함으로써 동 베어링의 성능에 미치는 선단압력의 효과와 압력 및 무부하측패드의 거동에 대한 경계조건을 실험적으로 제시하고자 한다.

The minimum oil film thickness(MOFT) in the connecting-rod bering of a 1.5 liter, L-4, gasoline engine is measured up to 5500 rpm and calculated to study the dynamically loaded engine bearing. Short bearing approximation and Mobility method are used for theoretical analysis of oil film charactrtistics. And cylinder pressure, crank-pin surface temperature and bearing tenp ture are measured as the input data of theoretical analysis. The MOFT are measured by the total capacitance method(TCM). To improve the reliability of the test results, a reasonable detmuuination method of bearing clearance is introduced and used, and the effects of cavitation and aeration on the test results are neglected. The crankshaft is grounded by means of a slip ring. A scissor type linkage system was developed to measure the MOFT and bearing temperature. The effects of engine speed, load and oil viscosity on the measured and calculated minimum oil film thicknesses are investigated at 1500 to 5500 rpm. From the comparison between the measured and calculated MOFT, it is found that a qualitative similarity exists between them, but in all cases, the measured MOFT are smaller than those calculated.

Cu, Si, Mg, Ca, Cd, Sn, Pb등이 첨가되는 Al계 bearing 합금은 베어링 특성이 우수하여 최근 자동차드의 엔진 부품용 베어링소재로 많이 사용되어지고 있다. 합금원소 Si는 합금의 경도를 향상시키며 Si-rich한 경한 입자를 생성시켜 소착저항력(antiseizure)을 향상시키며 또한 합금의 주조성도 향상시켜 내마모성이 요구되는 Al계 베어링 합금에 주합금원소로 첨가된다. 본 연구에서는 강제죠반법과 급냉응고법을 이용하여 Al-Pb-Gu계와 Al-Si-Gu-Pb계 베어링합금을 제조하였다. 베어링합금이 급냉응고법으로 제조되었기 때문에 합금의 기지에는 Cu가 과포된 상태로 존재하여 석출경화에 앞서 행하여지는 용체화처리와 같은 효과가 얻어졌다. 본 실험에서는 Cu가 과포화된 기지를 갖는 주조상태의 시료를 시효열처리하여 석출경화된 베어링합금을 얻어서 석출경화에 의한 기지강화가 베어링합금의 내마모성질에 어떠한 효과를 가져오는지 규명하였다.

고품위의 동력전달 장치와 같은 고정밀 기능 부품들은 보다 높은 비강도, 고경도, 내마모성 및 내식성을 가져야 하며, 특히 소재의 마찰, 마모 특성은 기아제품 등의 수명, 정밀도 및 에너지 손실을 좌우하는 것으로서 물성의 열화를 극복할 수 있는 소재의 개발이 요구되고 있다. 지난 수년동안 금속기지에 $Al_2O_3$나 SiC등의 보강재를 첨가하여 복합재의 응착 및 연삭마모에 대한 저항성을 향상시키는 시도를 하고 있다. 주로 제조비용이 낮고 거의 등방적인 성질을 가지며 가공성이 좋은 입자 보강 복합재료에 대한 연구가 지배적이었지만, 입자 보강 복합재료의 경우 강도 및 탄성계수의 향상 정도가 적다는 단점을 지니고 있다. 본 연구에서는 분말야금법을 이용하여 금속기지에 세라믹상으로 SiC 입자 및 휘스커가 첨가된 복합재를 제조하여 제조공정변수에 따라 마모거동을 pin-on-disk 형태의 마모시험기에서 실험하였으며, 주사전자현미경으로 마모표면관찰 등으로 복합재의 마모기구를 연구하였다.

오스템퍼링 한 저합금구상흑연주철 은 일반의 구상흑연주철의 기지조직을 베이나이트로 함으로써 치수변화가 적고, 균열의 위험성이 없으며 또한 강도 및 인성이 좋은 특성을 지니고 있기 때문에 강에 필적할 만한 성질을 가진다는 것은 잘 알려져 있지만 주철은 주조한 그대로 사용한다는 개념이 강하여 지금까지 거의 공업적으로 이용되지 않았다. 그런데 최근 이 주철이 고응력을 받는 기계부붐에 적용되어 중형 및 대형의 gear wheel에 퍼얼라이트와 조질된 구상흑연주철 및 강을 대체하게되어 미국, 핀란드 및 영국 등에서는 자동차 후차축의 링 기어, 피니언 기어 및 크랭크축에 이르기까지 사용되기 시작하였고, 그 결과가 경제적으로도 은강품보다 오히려 유리하다고 보고되어 오늘날 자동차공업 부문에서도 맣은 주목을 모으고 있다.

세라믹은 금속에 비해서 밀도가 낮고, 내마멸성이 우수하고, 열팽창계수가 작고, 높은 온도범위에 걸쳐서 안정성과 경도를 유지함으로 기계구조용재료로서 유망시 되고 있다. 앞으로 세라믹부품에 대한 수요는 더욱 증가하리라고 예상하고 있으며, 세라믹의 응용이 시도되고 있는 부품은 더욱 다양화되어가고 있는 추세이다. 그러나, 세라믹재료에 관한 신뢰할만한 데이터베이스는 확립되지 못한 상태이고, 트라이보시스템에 관한 수명예측과 설계를 위한 기초 자료도 확립하지 못한 상태에 있다. 세라믹재료에 관한 수명예측과 설계를 위해서는 세라믹재료의 트라이보시스템(tribosystem)에서의 마멸기구의 규명과 마멸율을 평가할 수 있는 마멸식을 구하는 것이 가장 기본적인 과제라 할 수 잇다. 따라서 본 연구에서는 최신 기법에 의해서 제조된 HIP제 질화규소와 지르코니아를 실험재료로 하여 무윤활하에서의 미끄럼 마찰$\cdot$마멸실험을 수행하여 마찰$\cdot$마멸특성을 규명하고, SEM을 이용한 마멸면의 미시적 관찰을 통해서 세라믹의 마멸기구를 조사하여 세라믹마멸기구의 마멸모델을 제히하고자 한다. 제시된 마멸모델에 파괴역학을 도입하여 이론해석과 고찰을 수행하여 보다 실용적인 세라믹의 마멸율을 평가할 수 있는 새료운 무차원파라메타를 제안하고자 한다.

공기베어링은 기체으 압축성에 의한 평균화 효과로 운전정밀도가 우수하고 기체의 낮은 점도에 의한 효과로 마찰력과 열발생량이 매우 적으며, 사용가능 온도구간이 저온에서 고온까지 넓고 프로세스 계통내의 기체를 윤활제로 사용할 수 있기 때문에 그 경우 불순물에 의한 오염이 문제되지 않는 장점등이 있다. 이와 같은 특성과 더불어 공기베어링은 지지 물체를 완전히 부상시켜 운전하므로써 마찰$\cdot$마모와 온도변화에 다른 열변형이 문제되지 않는다. 이러한 장점으로 인해서 공기베어링은 현재 정밀기기의 미끄럼면, 각종 측정장치의 테이블지지 기구로 많이 사용되고 있다. 반면 공기베어링의 단점으로는 기체의 낮은 점성계수로 인해서 부하능력이 적고 강성, 감쇄계수 또한 적다. 그리고 기체의 압축성으로 인해 뉴메틱 헤머라는 불안정 현상이 생기기도 한다. 본 연구에서는 스퀴즈 효과를 이용한 능동 공기베어링을 설계, 제작하여 실험하였다. 본 연구의 목적은 강성과 감쇄 계수가 작은 공기 베어링의 단점을 보완하기 위해 드러스트베어링을 대상으로 능동베어링을 설계, 제작하여 그 특성을 연구하고 기초 설계자료를 축적하는데 있다.

합성세제의 주원료로 많이 사용되고 있는 알킬벤젠 생산시 발생되는 부산물은 극한지 및 특수 산업용 윤활유의 합성 윤활기유로서 좋은 효과를 갖는다는 사실은 잘 알려져 있다. 알킬벤젠은 여러가지 방향족 화합물들의 혼합물로써 이루어져 있으며 그 조성은 그들을 기유로한 윤활유의 품질에 많은 영향을 미친다. 그러므로 그 조성분석을 위한 신속, 정확한 방법은 대단히 중요하다. 본 연구에서는 합성기유로서 사용될 수 있는 몇가지 알킬벤젠들에 대하여 $^{13}C-NMR$을 이용하여 그 조성을 분자구조적인 측면에서 구조파라미터에 따라서 관찰하고 그들의 윤활기유로서의 산화안정성 및 열안정성에 대하여 비교 관찰하였다.

프시톤 형상에 관한 연구는 엔진의 열효율을 상승시키는데 중점을 두었으나 캘리포니아주의 환경 관련 법안을 계기로 공해 물질의 배출을 중이는 방향으로 연구가 이루어지고 있다. 즉, 실린더내의 최고 온도와 압력을 적정한 수준에서 조절하여 공해물질의 방출을 극소화시키면서 열효율을 높힐 수 있는 방안에 대한 연구를 많이 진행하고 있다. 본 논문은 유한요소법을 이용하여 저마찰 패드식 피스톤에 대한 트라이볼로지적 해석으로 피스톤의 편심에 따른 압력 분포도 해석, 마찰력과 피스톤의 동특성에 대하여 알아보고자 한다. 이들을 해석하기 위한 가장 중요한 역학적 상태량은 피스톤 표면의 압력 분포와 피스톤의 편심량이며 특히, 압력 분포 해석은 피스톤의 유막 설계시 기본이 된다.

일반적으로 정수압 베어링은 저진동, 저마찰 및 높은 댐핑 특성을 가지며 하중 지지 용량도 커서 공작 기계, 측정 기구등에 광범위하게 하용된다. 특히 여러 산업이 발달함에 따라 점차 정밀 부품의 필요성이 증가되고 있고 공작 기계의 용량도 점차 대형화되는 추세에 있다. 이에 따라 공작 기계의 미끄럼 운동을 지지하는 베어링은 높은 강성 및 높은 하중 지지용량을 갖게할 필요가 있다. 본 논문에서는 능동적 급유 방식의 리스트릭터의 한 종류인 다이아프램 제어 밸브 (diaphram control valve)와 수동적 급유 방식의 리스트릭터의 한종류인 오리프스의 특성을 이론적으로 해석하고 실험을 통하여 이론 해석의 타당성을 검증하고 결과를 도시하고자 한다.

최근의 급속한 산업발전에 의해 각종 기계나 내연기관의 운전조건이 가혹해 짐에 따라 윤활유의 물성도 점차 고성능화 되는 추세로 광유계윤활유에서 볼수 없는 높은 점도지수, 낮은 저온유동성, 우수한 화학적안정성등의 특성을 얻기 위해 유기합성방법에 의해 인위적으로 합성한 원료를 기유로 사용한 윤활유를 합성윤활유라 하며 합성기유는 작용기 종류, 합성방법에 다라 다양하게 분류된다. 합성윤활유의 종류에는 일반적으로 합성방법에 따라 폴리머형(P형)과 비폴리머형(N형)으로 대별되는데 폴리며형 합성에는 polybutene, polyalkyleneglycole, poly $\alpha$-olefin (PAO)와 diester가 주로 사용되고 있다. 본 연구에서는 그간 연구해온 광유계윤활유의 첨가제 합성, 혼련기술 및 PAO와 diester합성기술을 기초로 내연기관용 고성능 합성윤활유 혼련기술 개발과 더 나아가 항공기작동유나 Jet-engine유등 특수 윤활유 개발에 연구목적이 있다.