베어링 테스트가 파워트레인 제조사에 미치는 영향

글│크리스 니즈 (Chris Needes), 생고뱅 (Saint-Gobain Performance Plastics) 섀시 및 파워트레인 부문 글로벌 마켓 매니저
2013년 07월호 지면기사

성능과 연비, 수명 측면에서 고객의 니즈를 충족할 수 있는 부품은 자동차 제조사들의 꾸준한 요구사항이다. 따라서 제품의 성능 지원을 입증하는 강력한 데이터를 제시할 수 있는, 미래 지향적 1차 벤더 및 2차 벤더들이 경쟁력을 갖게 될 것이다. 생고뱅이 파워트레인 베어링 테스트와 데이터의 중요성을 말한다.


 
OEM은 파워트레인 애플리케이션을 구성하는 최적의 부품을 선택하기 위해 많은 요소들을 고려해야만 한다. 특히, 안전성, 환경적인 측면, 온도 저항성, 마모 저항성 등을 우선적으로 살펴야 한다. 고객의 니즈를 충족시키고 신규 법규를 준수하기 위해 OEM은 그 어느 때보다도 제품 혁신에 박차를 가하는 상황이고, 따라서 제품에 사용되는 부품에 대해서도 높은 사양과 퀄리티를 요구하고 있다. 그 결과, 1차 벤더들 역시 이러한 요구사항을 충족시킬 수 있는 혁신적인 제품과 서비스를 제공해야 하는 상황이다. 또 1차 벤더들은 베어링과 같은 모든 핵심 부품들이 첨단의 파워트레인과 극단적인 컨디션에서 어떻게 기능하는지 보여줄 수 있는 적절한 테스트 방식을 활용해야 한다. 

 
마찰, 중량 저감 요구와 베어링
 
베어링은 파워트레인의 핵심 부품으로서 움직이는 부품 간 마찰을 최소화시키는 기능을 한다. 따라서 엔진 부품의 성능과 수명을 향상시킬 뿐만 아니라 움직이는 부품들이 교착될 가능성을 줄여 안전성을 보장하고, 마찰을 감소시켜 제조사들이 목표하는 에너지 절감 목표를 달성하는데 도움을 준다. 
파워트레인 애플리케이션의 베어링을 테스트할 때는 몇 가지 주요 특징들을 평가할 필요가 있다. 
베어링 업체는 자사 제품이 안전 요건을 충족시킨다는 점을 입증해야 하며, 파워트레인의 모든 부품들은 타이밍 벨트나 피스톤과 같은 엔진의 여타 메커니즘에서도 잘 동작해야 한다. 작동 메커니즘이 동기화되지 않으면, 파워트레인이 최대 효율로 동작할 수 없고, 결국 운전자의 운전 경험에 부정적인 영향을 미칠 수 있다. 
이 밖에도 업체들은 자사의 베어링이 첨단 엔진 내부의 극단적인 조건에서도 잘 견딜 수 있다는 점을 입증해야 한다. 콤팩트한 디자인의 하이브리드 엔진을 선호하는 것이 최근 시장의 추세이지만 이는 진동을 증폭시키고 각 부품 주변의 냉각공기 순환을 제한해 과열의 분산을 어렵게 만든다. 엔진 부품과 베어링은 엔진의 수명이 다할 때까지 엔진이 최적의 성능을 꾸준히 유지하는데 도움을 주는데 사용된다.   
유럽 연합의 2010년 유로5 배출 기준에서 보듯, CO2 배출 규제 강화는 세계적인 추세며 OEM은 그들의 모델 중량을 감소시켜야만 하는 상황이다. 브랜드로서는 이러한 경량화 목표 달성에 도움이 되는 부품 조달을 통해 기존 성능은 유지하면서도 에너지 소비 감소를 추구하고 있다. 연료 효율을 극대화하기 위한 보다 가벼운 부품 사용을 위해 베어링의 중량은 가벼워져야 하고, 마찰도 최소화돼야 한다. 이 밖에도 베어링은 테스트 돼야 할 추가적인 파라미터를 충족시켜야 한다.   
종합적인 테스트를 통해 1차 벤더들은 자사 제품의 이상적인 애플리케이션도 파악해야 한다. 벤더들은 자사 제품에 사용된 베어링이 고객사의 니즈를 충족시키고 차량 보증을 보장할 수 있는 퀄리티를 보유해야 할 뿐만 아니라, 소형 부품이 실제로 차량의 퀄리티를 개선할 수 있다는 점을 보여줄 수 있어야 한다. 
 
 
테스트 방법
 
기술 발전 덕분에 1차 벤더와 베어링 제조사들은 자사 부품의 성능과 해당 부품에 사용되는 베어링 성능을 테스트 할 수 있게 됐다. 1차 벤더가 자체적으로 테스트 할 베어링을 조작해 보거나, 일부 경우에는 고객사의 부품들과 함께 동작시키는 테스트 방식을 통해 테스트 설비들은 베어링이 보증 기간 내에 동작될 컨디션을 정확히 모사해 구성할 수 있다. 
또 이런 방식을 통해 제품 노화를 촉진시키는 과도한 스트레스나 극단적인 온도 환경 등을 인위적으로 구성함으로써 스트레스 한계, 마모율, 베어링의 수명을 정확히 예측할 수도 있다. 베어링이 파워트레인의 실제 환경에서 어떻게 동작하는지 파악되면, 제품 성능의 추가 개선에 필요한 맞춤형 부품을 제공해 궁극적으로는 운전자의 운전 경험을 향상시킬 수 있다. 
고주파 진동(HFO) 테스트의 경우, 파워트레인에서와 마찬가지로 베어링은 다양한 수준의 압력과 진동 주파수에 의해 부하된다. 베어링은 주변 온도에서부터 섭씨 약 180도에 이르기까지 내열 범위가 광범위해야 하며, 고압력 부하에서도 잘 작동해야 한다. 이를 보장하기 위해서는, 테스트 컨디션을 1차 벤더나 제조사(OEM)의 부품 요구사항을 충족시킬 수 있도록 구성함으로써 차량의 수명이 다할 때까지 부품의 성능이 유지된다는 점을 분명하게 보여줄 수 있다. 
테스트를 실시하기 전, 저널이나 플레인 베어링은 끝부분이 드라이브 샤프트에 장착된다. 베어링 인터페이스에 로드 암을 설계함으로써, 로드(load) 애플리케이션을 통해 경미한 움직임이 베어링에 적용된다. 이후 적용된 로드 및 베어링의 토크 반응을 측정한다. 베어링은 외부 장치에 의해 과열되거나 냉각될 수 있다. 마찰 상관계수 측정은 추가 로드(load) 사이클을 통해 이뤄진다. 이 테스트는 파워트레인의 실제 환경에 가장 가까운 컨디션에서 테스트를 할 수 있고, 그 결과 내구성과 성능을 정확히 예측할 수 있기 때문에 아주 유용하다. 베어링에 HFO 테스트를 실시하는 것 이외에도 듀얼매스플라이휠과 같은 1차 벤더 제품 안에서 베어링의 성능을 평가할 수 있는 테스트를 통해 실제 베어링이 작동되는 컨디션과 유사한 컨디션을 구성해 볼 수 있다.  


 
 
향후 전망
 
성능, 연비, 수명 측면에서 고객의 니즈를 충족할 수 있는 부품은 제조사들의 꾸준한 요구사항이 될 것이다. 따라서 향후 제품의 성능 지원을 입증하는 데이터를 제시할 수 있는, 1차 벤더 및 2차 벤더들이 경쟁력을 갖게 될 것이다.  AE 
 
 
Saint-Gobain Performance Plastics
Saint-Gobain은 혁신적이며 고품질의 산업용 소재를 설계, 생산, 유통하는 글로벌 리더 기업으로 전 세계적으로 19만 명의 직원을 두고 있다. 64개 이상의 국가에서 활동하고 있는 Saint-Gobain은 상위 50대 글로벌 기업이며, 세계에서 60번째로 많은 직원들을 고용하고 있는 기업이다. Saint-Gobain은 파리, 런던, 프랑크푸르트, 취리히, 브뤼셀과 암스테르담의 증권 거래소에 상장돼 있다. Saint-Gobain의 글로벌 전략은 건설 제품, 혁신 자재 및 건축 유통과 같은 세 개의 핵심 시장에 집중하고 있다. 전 세계 15개 현지 공장과 6개 R&D센터와 함께 Saint-Gobain Performance Plastics의 Bearings and Tolerance Rings Group은 자동차와 레저, 에너지, 공업을 비롯한 기타 시장의 대규모 국제 OEM들에게 “엔지니어 to 엔지니어” 솔루션을 제공한다. Saint-Gobain Performance Plastics는 NORGLIDE 베어링과 RENCOL 톨러런스 링, SOLGLIDE 베어링을 비롯한 JOINSHIM 링과 NORSLIDE 케이블 제품에 있어 표준 및 사용자 정의 솔루션을 제공하기 위해 폭넓은 공학 전문성을 이용해 고객을 지원한다.

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