유체동압베어링으로 지지되는 HDD의 장착각도에 따른 회전부의 거동 해석

황충만 한양대학교 대학원 2015 국내석사

유체동압베어링(Fluid Dynamic Bearings, FDBs)은 정보저장장치의 일종인 컴퓨터 하드디스크 드라이브(Hard Disk Drive, HDD) 디스크 스핀들 시스템을 지지하는 기계요소로서 회전부(rotor)와 고정부(stator) 사이에서 모터가 빠른 속도로 회전 할 때 유체동압을 발생시켜 회전축을 지지한다. 회전부와 고정부 사이의 고체 접촉을 방지하며 점성 유체에 의한 감쇠 효과가 있어 저진동, 저소음의 뛰어난 진동 특성이 나타나며 이러한 장점들로 인해 기존에 사용되어왔던 볼 베어링을 대체하여 HDD 디스크 스핀들 시스템에 널리 사용되고 있다. 본 논문에서는 HDD가 정자세에서 구동하는 것을 포함하여 다양한 장착 각도에서 구동하는 작동 조건을 고려하여 장착 각도 별 유체동압베어링의 평형위치 해석(analysis on equilibrium position)을 제안하였다. HDD 장착 자세 각이 정자세인 0˚일 때부터 역자세인 180˚까지 15˚ 간격으로 평형위치 해석을 진행하였다. 평형위치 해석을 통하여 장착 각도 별로 평형위치에서의 틸팅 각(tilting angle), 편심율(eccentricity ratio), 부상높이(flying height), 그리고 마찰토크(friction torque)를 계산하였다. 그리고 해석 결과를 검증하기 위하여 HDD 디스크의 틸팅 거동(tilting motion), 훨링 거동(whirling motion), 플라잉 거동(flying motion), 그리고 소비 전력 측정 실험을 수행하였다. HDD 디스크 거동 측정 실험은 HDD 장착 자세 각이 정자세인 0˚일 때부터 역자세인 180˚까지 30˚ 간격으로 진행하였다. 장착 자세 각이 90˚일 때 회전체에 가해지는 토크가 가장 크기 때문에 틸팅 각은 90˚ 에서 가장 큰 값을 갖는다. 장착 자세 각이 90˚일 때 반경 방향으로 자중이 작용하기 때문에 틸팅 각과 마찬가지로 편심율도 90˚ 에서 가장 큰 값을 갖는다. 장착 자세 각이 증가할수록 회전체에 가해지는 중력의 방향이 바뀌게 되어 부상높이는 증가하게 된다. 마찰토크는 장착 자세 각 60° 부근까지는 저널 베어링(journal bearing)의 간극이 줄어드는 현상 때문에 증가하다가 스러스트 베어링(thrust bearing)의 간극이 지속적으로 증가하고 90˚ 이후로는 저널 베어링의 간극도 증가하게 되면서 장착 자세 각 60˚ 이후로는 감소하게 된다.

원자력안전법제에 관한 공법적 연구 : 역사적 형성과정과 비교법적 분석을 중심으로

황충만 한동대학교 일반대학원 2019 국내박사

This dissertation aims to explore the public legal theory of nuclear safety legislation and to analyze the historical process of the Korean nuclear safety legislation and the implications of the comparative analysis of the overseas nuclear safety legislation. It has the goal of evaluating domestic nuclear safety legislation from the perspective of nuclear safety legislation and suggesting its improvement direction. The problem recognition of this paper starts with the question “How can we ensure independence in the field of nuclear safety, which has remained subordinate or auxiliary in relation to nuclear research and development?” Independent status in the field of nuclear safety is recognized when the expertise and independence of safety regulations are secured, and this study describes them as the ‘independence of nuclear safety legislation.’ The second question is “Why is democracy not fully applied in the field of nuclear safety? How should the laws and systems of nuclear safety be restructured if democracy is applied to the nuclear safety sector in its entirety?” This study demonstrates that the principle of citizen participation based on democracy should be accepted as a core principle of the nuclear safety legislation, which is described as the ‘speciality of the nuclear safety legislation.’ The purpose of this study is to identify the theoretical basis of nuclear safety legislation based on the concepts of risk, safety, expertise, and risk governance, to draw the legitimacy of citizen participation in professional areas through constitutional discussions on expertise and democracy. I will present the direction of risk governance through the constitutional interpretation theory on the fundamental rights of safety and national safety obligations, and lay the basis for discussing the independence and specificity of nuclear safety legislation. Moreover, I will analyze the historical formation process of domestic nuclear safety legislation by evaluating the development stages of the nuclear safety legislation based on the independence and specificity of the nuclear safety legislation. For comparative legal analysis of overseas nuclear safety legislation, France, the United States, and Japan are selected as countries corresponding to the type of nuclear industry structure among the countries that operate a system of Liberal Democracy and Market Economy. After analyzing the nuclear safety law, nuclear safety governance system, information disclosure system on nuclear safety and local resident participation system of these three countries, I will comparatively evaluate the nuclear safety legislation of four countries including Korea. In order to improve the Korean nuclear safety legislation, it is necessary to refer to the French model, which changed to the fourth phase model by enacting a special law that fully reflected the principle of citizen participation. Korea, which remains on the third phase model, should enact the ‘Nuclear Safety Information Disclosure and Communication Act’ to promote the information disclosure system on nuclear safety and local resident participation system. The key to operating this system is to operate ‘Regional Consultative Body’ in a single way with the information disclosure system and the participation system of local residents in order to implement the principle of citizen participation. And it is necessary to switch to democratic nuclear safety governance that embraces the risk society paradigm and pursues the safety communication paradigm that requests citizen participation. In this dissertation, the direction of the nuclear safety legislation, which was presented based on the fourth phase of the nuclear safety legislation, could help approach the nuclear safety issue from a systematic and comprehensive perspective. In particular, in the reality of Korean society where the nuclear energy safety and prohibition paradigm wields a dominant influence by accepting energy transition theory as a national energy policy, I think this research could be a starting point for leading productive discussions on nuclear safety in that it provided a direction for how laws and systems on nuclear safety should be restructured when democracy is applied to the nuclear safety sector as a whole. 이 연구의 목표는 원자력안전법제에 관한 공법이론을 탐색하고, 한국 원자력안전법제의 역사적 형성과정 분석과 해외 원자력안전법제의 비교법적 분석을 통해 도출한 시사점을 중심으로, 원자력안전법제론의 관점에서 국내 원자력안전법제에 대한 평가 및 개선방향을 제시하는 것이다. 본 논문의 문제의식은 “원자력연구· 발전과의 관계에 있어서 종속적 또는 보조적 위치에 머물렀던 원자력안전 분야는 어떻게 독립성을 확보할 수 있는가?”라는 질문에서 출발한다. 원자력안전 분야의 독립적인 위상은 안전규제의 전문성과 독립성이 확보될 때 인정되며, 본 연구는 이를 ‘원자력안전법제의 독립성’ 개념으로 설명한다. 두 번째 질문은 “원자력안전 분야에서는 왜 민주주의가 전면적으로 적용되지 않는가? 민주주의를 원자력안전 분야에 전면적으로 적용할 경우 원자력안전의 법률과 제도는 어떻게 재구성해야 하는가?”이다. 본 연구는 민주주의에 근거한 시민참여의 원칙을 원자력안전법제의 핵심적인 원리로 수용해야 함을 논증하며, 이를 ‘원자력안전법제의 특수성’ 개념으 로 설명한다. 이러한 문제인식을 기반으로 본 연구는 위험·안전·전문성·위험거버넌스 개념에 근거해 원자력안전법제의 이론적 근거를 규명한다. 그리고 이 연구는 전문성과 민주주의에 대한 헌법적 논의를 통해 전문적인 분야에 시민참여의 정당성을 도출하고, 안전 기본권과 국가의 국민안전보장의무에 대한 헌법해석론을 통해 위험거버넌스의 방향성을 제시함으로써, 원자력안전법제의 독립성과 특수성 논의를 위한 기초를 마련한다. 이러한 기초 위에 본 연구는 원자력안전법제의 독립성과 특수성을 기준으로 원자력안전법제의 발전단계를 네 가지로 유형화하고, 국내 원자력안전법제의 역사적 형성과정에 대한 분석을 통해 현재 한국의 발전단계가 제3단계 모델에 머물러있음을 논증한다. 그리고 이 연구는 해외 원자력안전법제의 비교법적 분석을 위하여 자유민주주의체제와 시장경제체제를 운용하는 국가들 중에서 원전 산업구조의 유형에 대응하는 국가로 프랑스·미국·일본을 선택하고, 이 국가들의 원자력안 전법률, 원자력안전 거버넌스, 시민참여의 원칙을 반영한 제도를 분석한 뒤에, 한국을 포함하여 4개 국가의 원자력안전법제를 비교법적으로 평가한다. 한국의 원자력안전법제를 개선하기 위해서는 시민참여의 원칙이 전면적으로 반영된 특별법을 제정하여 제4단계 모델로 전환했던 프랑스 모델을 참고할 필요가 있다. 제3단계 모델에 머물러 있는 우리나라는 제4단계 모델로 나아가기 위해「(가칭)원자력안전 정보공개 및 소통에 관한 법률」을 제정하여, 시민참여의 원칙을 제도화한 원자력안전 정보공개제도와 지역주민참여제도를 활성화시켜야 한다. 이 제도를 운영하는 핵심은 시민참여의 원칙을 실행하는 차원에서 ‘지역협의체’를 중심으로, 정보공개제도와 지역주민참여제도를 하나로 연계하여 운영하는 것이다. 그리고 국내 원자력안전 거버넌스는 ‘위험사회 패러다임’을 수용하고, ‘시민참여를 요청하는 안전 소통 패러다임’을 추구하는 민주적 원자력안전 거버넌스로 전환할 필요가 있다. 이 연구에서 원자력안전법제의 제4단계 모델에 기초하여 제시한 원자력안전법제의 방향성은 체계적이고 종합적인 관점에서 원자력안전 문제를 접근하는데 도움을 줄 수 있을 것이다. 특히 정부가 에너지전환론을 국가 에너지정책으로 수용하여 원자력안전·금지 패러다임이 지배적인 영향력을 행사하고 있는 한국 사회의 현실에서, 본 연구는 민주주의를 원자력안전 분야에 전면적으로 적용하는 경우 원자력안전에 관한 법률과 제도를 어떻게 재구성해야 하는지에 대해 하나의 방향성을 제시하였다는 점에서, 향후 원자력안전에 대한 생산적인 논의를 이끌어나가는 시발점이 될 수 있을 것이라 생각한다.