스퀴즈 필름 댐퍼는 구름 요소 베어링을 사용한 축 시스템에서 발생하는 진동 현상을 억제하기 위해 감쇠력을 부가해 주는 시스템 요소이다. 터보 차저, 제트 엔진 등 고속 회전 기기들에 댐퍼가 사용되고 있으며, 특히 항공용 고속 회전체인 가스 터빈 또한 고출력을 위한 고속 회전 시 고유진동수 구간을 거치게 되며 이를 문제 없이 넘어가기 위해 스퀴즈 필름 댐퍼를 적용하고 있다. 항공용 가스 터빈은, 높은 신뢰성과 안전성이 요구되며 이에 따라 스퀴즈 필름 댐퍼의 적절한 설계 및 운전 조건을 마련해야 한다. 따라서, 동적 성능 예측 모델 개발을 통해 시험 및 이론적 검증이 동시에 이루어질 필요가 있다. 이에 따라 다양한 끝단 형태(열린 끝단, 오링 끝단, 피스톤 링 실 끝단 등)의 스퀴즈 필름 댐퍼에 대한 연구가 진행되고 있지만, 양 끝단에서 판을 간단하게 설치하여 오일의 유출을 막아 감쇠 효과를 높일 수 있는 엔드 플레이트 실 끝단 형태 SFD에 대해 정량화된 연구 및 문헌이 부족한 상황이다. 이에 따라 기존에 꾸준히 연구가 진행되어온 두 가지 끝단 형태(열린 끝단, 피스톤 링 실 끝단)와 정량적으로 비교할 필요가 있다. 또한, 항공용 스퀴즈 필름 댐퍼의 성능은 댐퍼 끝단의 형상, 운전 조건과 설계 조건의 특성에 영향을 받으며 축 시스템에 적절한 감쇠력을 부가하기 위해 댐퍼 폭, 간극 등의 설계 조건과 공급 유량 및 압력, 양단 실(Seal) 유무 등의 운전 조건을 복합적으로 고려해야 한다. 상기의 특성을 고려한 스퀴즈 필름 댐퍼의 동적 특성에 관한 연구가 오랜 기간 수행되어왔지만, 세 가지 끝단 형상(열린 끝단, 피스톤 링 실 끝단, 엔드 플레이트 실 끝단)의 스퀴즈 필름 댐퍼에 대한 종합적인 실험 및 해석적 동특성 연구가 이루어지지 않았다.

본 논문에서는 스퀴즈 필름 댐퍼 단품 실험 장치와 적절한 실험 공정을 개발하며 스퀴즈 필름 댐퍼의 성능에 영향을 주는 설계 인자(간극, 폭, 앤드 실 등)와 운전 조건(가진 주파수, 진동 변위, 편심율, 공급 압력 및 유량)에 따른 성능을 측정하고 분석하고자 하였다. 본 연구의 기간 동안, 다양한 변수에 대해 정량적으로 파악하기 위해 시험 변수는 최소 두 가지 조건에 대해 시험적으로 비교하며, 향후 해석 결과와 비교하고자 한다. 실험에 사용한 끝단 조건은 총 3가지로, 각각의 경우에 대해 세부적으로 공급 압력 및 유량의 영향, 윤활 틈새의 영향, 축 방향 폭의 영향, 저널 편심율을 달리하여 이들이 성능에 미치는 영향에 대해 분석하였다.

열린 끝단 형태를 가진 경우 공급 압력 변화에 따라 감쇠 계수는 비슷하며, 공급 유량과 감쇠 계수는 근소한 차이를 보였다. 이 외에도 간극이 커지면 감쇠 계수는 감소하지만, 이와는 반대로 축 방향 폭이 커지면 감쇠 계수는 대폭 증가하는 모습을 보였다. 저널 편심이 존재할 때는 편심이 없는 상황에 비해 저주파수 구간에서 매우 큰 감쇠 계수가 측정되었다.

피스톤 링 형태의 경우 공급 압력과 유량이 커지며 감쇠 계수가 증가하는 경향을 보였다. 이와 반대로 간극이 증가함에 따라 감쇠 계수는 감소하였으며, 축 방향 폭의 길이가 증가함에 따라 감쇠 계수가 증가함을 확인했다. 저널 편심이 존재할 경우, 편심율이 없는 상황보다 더 큰 감쇠 계수 값을 보였다.

엔드 플레이트 실 형태의 경우 오일 공급 압력 및 유량에 따른 감쇠 계수가 큰 차이를 보이지 않았으며, 저널 편심에 따른 영향으로 전 구간에서 편심이 없을 때보다 있을 때 더 큰 감쇠 계수를 보였다.

수학적 모델링 기반으로 스퀴즈 필름 댐퍼 성능 예측 모델을 제시하였으며, 검증을 위해 참고문헌의 시험 및 해석 결과와 비교하였다. 또한, 몇 가지 Case의 시험 결과와 동일 조건으로 해석 결과를 도출하여 상호 교차 검증을 진행하였으며 서로 일치함을 보였다. 이를 통해 시험하지 않은 여러 파라미터에 대해 정확한 시험 결과를 예측할 수 있음을 확인하였다.