스텝실(Stepseal) 및 글라이드 링(Glyd Ring)의 명명 기원과 제작 역사

서문

동적 밀봉은 유압 실린더의 핵심 구성 요소 중 하나이다. 현재 고압 중형 유압 실린더는 주로 글라이드 링(Glyd Rings)과 스텝실(Stepseals)을 사용한다. 이들은 부작+샴반(Busak+Shamban) 사(이하 부작+샴반 사)의 핵심 제품이었다. 현재 국내 많은 기업들도 이 두 종류의 실링을 생산하고 있다.

1990년대에 당시 상해 산신 유압 회사(Shanghai Sanxin Hydraulic Company)는 부작+샴반 사의 대리점으로 활동하였다. 당사는 중국 동부 지역에서 기술 서비스 및 판매를 담당하였다. 이 기간 동안 우리는 중국어 매뉴얼 및 홍보 자료를 편찬하였으며, 해당 제품의 상표 등록도 진행하였다. 또한 기술 세미나도 개최하였다.

저희는 독일에 위치한 해당 기업의 본사를 방문했을 뿐만 아니라 미국과 일본에 있는 지사도 방문했습니다. 또한 연구소와 생산 공장도 견학했습니다. 1996년, 미국 지사를 방문하던 중 글라이드 링(Glyd Ring)과 스텝실(Stepseal)을 최초로 개발한 엔지니어들을 만났습니다. 우리는 기술적 이슈에 대해 논의했고, 저는 많은 것을 배웠습니다.

전통적으로 대부분의 실링은 그 형상에 따라 명명됩니다. 예를 들어, O-링(O-rings), Y-링(Y-rings), U-링(U-rings) 등이 있습니다. 그러나 글라이드 링(Glyd Ring)과 스텝실(Stepseal)은 예외입니다. 본 기사는 이러한 실링에 대한 종합적인 개요를 제공합니다.

1. 구조 및 원리

이 두 가지 실링은 탄성체와 실링 링으로 구성되어 있습니다. 탄성체는 표준 니트릴 고무 O-링을 사용합니다. X-링 또는 직사각형 링을 사용할 수도 있습니다. 실링 링은 충진된 불소플라스틱으로 제작되며, 상업적으로 등록된 제품명은 터콘(Turcon)입니다. 이는 소결된 관상 블랭크(sintered tubular blank)에서 가공됩니다.

글라이드 링(Glyd Ring)은 1971년부터 1992년까지 지속적인 개선을 거쳐 현재 세대째로 진화하였다. 스텝실(Stepseal) 역시 시간이 지남에 따라 개선되었으며, K형 스텝실 이후 2K형 스텝실이 2004년에 도입되었다.

터콘(Turcon)은 뛰어난 밀봉 재료이다. 수십 년간의 사용 실적을 통해 그 탁월한 밀봉 성능과 내마모성을 입증하였다. 터콘은 PTFE(폴리테트라플루오로에틸렌)를 기반으로 하며, 청동, 몰리브덴 디설파이드, 흑연 또는 탄소 섬유가 충전되어 있어 극도로 높은 내마모성을 갖는다. 또한 혹독한 조건에서도 강성(강직성)을 유지하며, 거의 모든 화학 물질에 대한 내성을 갖는다. 흡수율은 0.01% 미만이며, 마찰 계수가 낮다. 정지 마찰 계수와 동적 마찰 계수가 매우 가까워 유압 실린더에서 발생하는 '크롤링(crawling)' 현상(즉, 스틱-슬립(stick-slip) 현상)을 방지한다.

이 실링은 탄성 있는 O-링과 터콘(Turcon) 실링 링을 결합한 구조입니다. O-링은 정적 실링 역할을 하며, 동시에 실링 링에 방사상 압력을 가합니다. 이를 통해 실링 링이 효과적으로 작동할 수 있습니다. 터콘 링은 동적 실링을 담당합니다. 이 조합은 두 부품의 최고 장점을 모두 활용합니다.

글라이드 링(Glyd Ring)은 실린더 보어와 피스톤 사이의 실링에 사용되며, 양방향 작동 실링입니다. 스텝실(Stepseal)은 피스톤 로드용으로 사용되며, 단방향 작동 실링입니다. 밀봉 성능을 향상시키기 위해 계단형 형상을 설계하였습니다. 두 개의 스텝실을 직렬로 사용하면 '누출 제로(zero leakage)'를 달성할 수 있습니다.

2. 명칭 및 표준

이러한 실링이 성숙해지고 광범위하게 사용되기 시작한 후, 샘반(Shamban) 사가 독일 및 국제 표준 제정을 주도하였습니다. 1990년대 초반, 중국의 유압·공압 표준화 위원회는 이 실링들을 표준화 계획에 포함시켰습니다. 천진 공학 기계 연구소(Tianjin Engineering Machinery Research Institute)가 표준 초안을 작성하였으며, 이는 국제 표준과 동등한 수준입니다.

초안은 1994년에 승인되었으며, 시행은 1995년 4월부터 시작되었습니다. 이 표준의 명칭은 GB/T 15242.1-94 입니다. 영문 명칭은 유압 유체 동력—동축형 씰의 왕복 응용을 위한 실린더 로드 및 피스톤 씰 — 치수 및 허용오차 .

"Glyd Ring"과 "Stepseal"은 등록 상업명입니다. 때때로 용도에 따라 단순히 "피스톤 복합 씰" 또는 "로드 복합 씰"이라고 불리기도 합니다.

영문 명칭 "Glyd Ring"은 원래 슬라이딩 링 방식을 의미하며, "Stepseal"은 계단형(스텝형) 방식을 의미합니다. 중국어 명칭(게-라이, 시-테)은 홍콩 대리점이 광둥어 발음을 기준으로 음차한 것으로 알려져 있으며, 오늘날 우리가 일반적으로 사용하는 명칭이 되었습니다. 이 명칭들은 공식 제품 표준 명칭과는 상당히 다릅니다.

3. 생산 이력

1952년, 미국 기업 W.S. 샘반(W.S. Shamban)은 항공우주 분야를 위한 PTFE 밀봉 재료 개발을 시작했습니다. 이들은 '터콘(Turcon)'이라는 상표명을 등록했으며, 특허를 받은 스텝실(Stepseal)과 글라이드 링(Glyd Ring)을 최초로 개발했습니다. 오늘날 이 이름들은 모든 유압 실린더 설계자들에게 널리 알려져 있습니다.

1992년, 독일 기업 부작(Busak)이 W.S. 샘반을 인수했습니다. 양사의 브랜드를 모두 유지하기 위해 신설된 회사의 이름을 부작+샘반(Busak+Shamban, B+S)으로 명명했습니다. 이는 고품질의 밀봉재 및 베어링 장치를 공급하는 다국적 기업으로 자리매김했습니다.

B+S는 전 세계적으로 11개의 소재 개발 실험실과 17개의 설계 센터를 보유하고 있으며, 6개의 연구개발(R&D) 센터와 80개의 공장을 운영하고 있습니다. 항공우주, 건설기계, 제철, 조선 산업 분야에서 선도적인 기업입니다.

부작+샘반(Busak+Shamban)은 중국 고객과 오랫동안 긴밀히 협력해 왔습니다. 중국이 WTO에 가입한 후, 이들은 투자를 확대하였고, 2000년 이후 우한, 상하이, 대련, 광저우, 시안, 청두에 지사를 차례로 개설하였습니다. 중국 전역에 첨단 밀봉 솔루션을 제공하고 있습니다.

2003년, 부사크+샴반(Busak+Shamban)은 스웨덴에 상장된 트렐레보그(Trelleborg) AB 그룹의 일원이 되었습니다. 2004년 4월, 해당 회사는 공식적으로 '트렐레보그 씰링 솔루션스(Trelleborg Sealing Solutions)'로 사명을 변경하였습니다.

4. 결론

중국의 유압 및 공압 산업에 속하는 대부분의 기업은 소규모 또는 중소규모 기업입니다. 많은 기업이 가족 경영 방식을 채택하고 있으며, 자본력, 기술 역량, 현대적 경영 능력이 부족한 경우가 많습니다. 이들 기업은 주로 저가형 시장에서 경쟁하며, 제품 간 차별성이 낮고 유사도가 높습니다. 시장이 침체될 경우 가격 경쟁이 격화되며, 저가 제품은 이익률 하락을 초래합니다. 이는 고가·고성능 시장 진입을 어렵게 만듭니다.

협회 이사장 샤 바오센(Sha Baosen)은 유일한 탈출구는 재편성이라고 주장합니다. 연합이나 인수합병을 통한 구조 조정이 반드시 필요합니다. 유체 동력 장치(유압, 공압, 씰)는 기초 부품으로서 대규모 생산과 광범위한 품목 다양성이 요구되며, 단일 소규모 기업만으로는 성공하기 어렵습니다.

보쉬 렉스로스(Bosch Rexroth), 파커(Parker), 이턴(Eaton), 무그(Moog)와 같은 산업계 거대 기업들이 이를 입증하고 있다. 이들은 다수의 전문 공장을 보유한 대규모 그룹이다. 이 산업은 자본과 기술 집약적이다. 수익성을 확보하려면 규모의 경제가 필수적이므로, 인수합병 및 구조 조정은 불가피하다.

2009년 이후 이 산업에 대한 수요가 증가하였다. 중국 공업정보화부는 기초 부품 문제 해결을 위한 계획을 수립하였다. 주요 과제는 혁신 역량 부족과 연구개발(R&D) 투자 비중 낮음, 그리고 부적절한 제품 구조이다.

국가는 기초 산업의 발전 속도를 가속화해야 한다. 장비 산업이 ‘규모는 크지만 실력은 약하다’는 문제를 해결해야 하며, 핵심 부품에 대한 해외 의존을 종식시켜야 한다. 산업 전체는 ‘장비 제조업 조정 및 부흥 계획’을 철저히 이행해야 한다. 고급 제품 수입에 대한 의존으로 발생하는 ‘병목 현상(choke point)’을 해소해야 한다. 2010년 정부가 발표한 인수합병 관련 신규 정책에 따라, 이 산업은 새로운 발전 기회를 맞이할 수 있을 것이다.