회전기계의 진동

괜찮다고 말하지만 괜찮지 않은 너와 나, 우리가 안고 사는 우울. 그리고 그 감정이 가져온 마음의 병 우울증. 화제의 채널



저자서문



산업현장에는 펌프, 송풍기, 압축기, 전동기, 발전기, 증기 및 가스터빈 등의 다양한 회전기계가 중요 설비로서 사용되고 있다. 이들 회전기계는 산업의 발달과 함께 최근 고성능화(소형화, 고속화, 고압화)되고 있고, 이를 위한 개발단계나 상업운전 시에 지금까지의 지식이나 경험으로는 고려될 수 없었던 사고나 고장이 발생하고 있다.

통상 회전기계의 성능 향상과 진동.소음의 발생은 일반적으로 서로 상반된 관계를 가지고 있다. 즉, 기계의 에너지 효율을 향상시키기 위해서는 소형화, 경량화, 고속화, 고압화 및 고온화를 통하여 유량과 압력을 최대화하고, 에너지 손실을 최소화하여야 하며, 이는 기계 구조의 강도 개선뿐만 아니라 진동 및 소음을 발생시키는 요인으로 작용하는 경우가 많다. 따라서 성공적으로 신뢰할 수 있는 기계의 개발이나 설계를 위해서는 성능의 향상과 진동?소음 문제 사이의 절충과 협조가 필요하고, 발생할 수 있는 진동을 예측하여 진동을 억제하기 위한 방진대책(저진동, 저소음화)을 수립하기 위한 기술이 필요하게 된다.

이에 따라 회전기계의 설계단계에서 진동예측 및 시뮬레이션을 통한 진동해석 및 평가기술, 이에 따른 설계변경과 진동품질을 검토하는 진동설계기술이 필요하고, 제작.설치 후에는 효율적인 운전과 보수유지를 위한 상태감시 및 진단기술, 정비기술과 발생하는 문제들에 대한 트러블대책기술이 중요성을 점점 더하여 가고 있다.

최근 컴퓨터의 발전에 따라 회전기계의 진동예측은 상당히 높은 정도로 이루어지도록 되었고, 진동해석기술과 해석 소프트웨어도 다양한 주변 기술과 결합하여 일반 관계자도 관련 전문지식이 없어도 비교적 사용하기 쉽고 편리하도록 개발되어 성능 및 진동품질을 충분히 만족하도록 설계.제작하도록 되고 있다. 설계시의 진동예측은 실기 상당모델을 대상으로 진동해석 소프트웨어를 이용하여 고유진동수와 모드해석, 안정성해석, 응답해석 등이 이루어지고, 이 때 실기 회전체 모델링에는 유한요소법이나 전달행렬법이 널리 이용되고 있다.



본서는 회전기계의 진동에 관한 최신의 학문적 성과를 체계적으로 정리하기보다는 실제 회전기계에서 발생할 수 있는 각종 진동문제의 실용적인 해결방법을 제시하는데 기여하는 것을 목적으로 작성된 회전기계의 진동해석법에 관한 입문서로서, 학부 고학년 및 대학원 석.박사과정 학생, 산업계의 설계.제작, 운전 및 보수유지에 관련된 기술자들을 위한 기초 교재로서 작성되었다.



본서의 내용은 총 5편, 20장으로 구성되어 있으며, 제 1편에서는 단순 회전체의 휘돌림 진동 특성에 대한 기초적인 개요를 설명하고 있고, 제 2편에서는 오래 전부터 널리 사용되어 온 위험속도 계산을 위한 근사 해법들을 소개하고 다양한 예제를 통하여 이를 학습할 수 있도록 하였다. 그리고 제 3편과 4편에서는 최근 널리 이용되는 유한요소법과 전달행렬법에 대해 초급자라도 쉽게 이해할 수 있도록 많은 지면을 할애하여 가능한 평이하게 설명하고, 저자가 경험한 실제 산업계에서 사용되고 있는 각종 회전기계들에 대한 계산 예를 통하여 얻어진 결과로부터 진동특성을 분석.검토하는 능력을 스스로 습득할 수 있도록 노력하였다. 또한 제 5편에서는 계산 또는 계측된 진동 값의 평가를 위한 각종 관련 진동평가규격을 폭넓게 조사하여 정리하였으며, 진동설계 및 방진대책에 대해 개괄적으로 언급하였다. 각 편은 독립적으로 구성되어 있으므로, 독자들의 관심에 따라 필요한 부분을 선택하여 학습할 수 있을 것이다. 아울러 독자의 편의를 위해 부록으로 SI 단위와 주요 공식 및 진동관련 용어의 정의를 함께 수록하였다.

끝으로 저자는 개인적으로 이 분야에 입문한지 금년으로 25년이 되지만, 천학비재하여 부족한 부분이 많을 것으로 생각됩니다. 독자 여러분들의 많은 격려와 지도편달을 바랍니다. 아울러 이 분야의 국내 기술발전에 조금이라도 기여될 수 있다면 더 이상의 보람이 없으며, 본서의 작성에 있어서 기본 자료로 이용할 수 있도록 많은 연구를 수행하여준 졸업생들, 원고의 정리와 입력에 수고한 부경대 기계공학부 지능역학연구실 대학원생들과 진동해석 소프트웨어 EZ-Rotor의 작성에 수고한 박사과정의 김용한 군 및 졸고의 출판을 위해 수고하신 GS인터비젼의 송기수 사장님을 비롯한 관계자 여러분들께 진심으로 감사의 뜻을 전합니다.