[논문]삼성테크윈의 터보식 공기 압축기 소개

이형태; 이영섭; 권우성; 문경찬; 인배석

삼성테크윈의 터보식 공기 압축기 소개
An Introduction of a Turbo Air Compressor in STW 원문보기

이형태 (삼성테크윈 터보기기 Unit) , 이영섭 (삼성테크윈 파워시스템 연구소) , 권우성 (삼성테크윈 파워시스템 연구소) , 문경찬 (삼성테크윈 파워시스템 연구소) , 인배석 (삼성테크윈 파워시스템 연구소)

High performance turbo compressor, Turbo Master, was successfully developed by applying combined technology and experience based on aero gas turbine engines. The Turbo Master, developed using our own technology, was designed for high performance and reliability And the Turbo Master will supply absolutely oil-free compressed air to your facilities. In special, a next-generation micro compressor was lately developed, using air foil bearing and high speed motor known as the latest high technology.

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문제 정의

본 논문에서는 항공기 가스터빈 엔진사업으로 축적된 특화 기술을 바탕으로 독자 터보 압축기 모델을 보유한 삼성테크윈사의 원심형 터보압축기(제품명 : 터보마스타)와 차세대 신개념의 개발품인 초소형 압축기의 기본구조와 특징을 소개하고자 한다.

제안 방법

개발된 압축기는 Fig. 1에서 보는 바와 같이 크게 Core, Inverter, Cooler Case, 배관들로 구성되었으며, 각 구성품들은 Compact하게 베이스프레임 위에 올려져 설치공간과 체적을 최소화하고 이동과 설치를 편리하게 하였다.
근래 관심이 증가되고 있는 터보압축기에 대해 Fig. 3의 삼성테크윈에서 개발한 원심식 터보압축기를 이용하여 그 기본 구조와 특징을 알아보면 다음과 같다.
압축기 Core의 온도, 압력, 진동 및 모터의 각종 데이터를 자동적으로 감지하여 모니터링한다. 특히 시스템의 이상을 초래할 요소를 사전 발견하여 제거할 수 있도록 도와 주며, 이상이 발생하는 경우에는 자동 정지하도록 프로그램 되어 있다.
임펠러에서 나온 공기가 ScroD Case에 진입하기 전에 효과적인 압력상승을 위하여 Diffuser를 통과하도록 설계한다. 임펠러에서 압축된 공기는 Diffuser를 통과하면서 속도가 감소됨에 따라 압력이 상승하면서 정압(Static Pressure)으로 변하게 된다.

성능/효과

Inverter를 채택하여 모터의 정격부하 이하에서 압축기 기동이 가능한 제품으로 기존 압축기와 같은 높은 기동 전력이 필요 없어 수전용량의 제약으로 인한 추가적인 수전설비의 투자비용을 줄였다.
개발된 압축기는 윤활유 대신 공기를 사용하여 구동하는 Air Foil Bearing을 채택함으로써 복잡한 윤활 시스템을 제거하고, 100 % Oil-Free 압축공기의 생산이 가능해졌다. 압축기에는 2개의 Radial과 2개의 Axial Bearing이 사용되며, Air Foil에 특수코팅을 적용하여 제품수명을 획기적으로 연장하였다.
개발된 압축기는 첨단기술인 초고속모터와 Air Foil Bearing을 채택하여 기어시스템과 윤활시스템을 제거한 차세대 터보압축기로 윤활유를 전혀 사용하지 않아 100% Oil-Free 압축공기를 공급할 수 있다.
수 있다. 사용된 Impeller는 비파괴 검사와 내구성 시험 및 115% Spin Test 등을 통해 완벽한 품질을 보장할 수 있다.
주기 교체 품목수를 2개로 최소화하였고, Water-In-Tube 방식의 인터쿨러를 채택함으로써 년간 유지보수 비용을 획기적으로 절감하였다.
항공산업에서 축적된 첨단기술을 바탕으로 자체 개발한 고효율 Impeller와 Diffuser를 채택하였고, 기존 압축기의 기어와 윤활시스템에서 발생하는 에너지 손실이 전혀 없어 압축기 운용비용을 10% 이상 절감하였다.

후속연구

시스템 측면에서 초소형 압축기는 선진국에서도 상품화 시도가 이루어지고 있지 않는 최첨단의 신제품으로 본 제품의 성공적인 개발로 압축기 자체의 기술 선점, 선도효과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라 각 요소기술의 기술력 향상에도 큰 효과가 기대된다.
이러한 제품들의 개발로 압축기 자체의 기술 선점, 선도효과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라 각 요소기술의 기술력 향상에도 큰 효과가 기대되며, 국내수요에 대한 수입대체효과 및 세계시장으로의 진출로 외화 획득에도 큰 몫을 담당할 것이다.

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