인라인스케이트 세라믹 베어링으로 "고속주행" 가능 할까요?

안녕하세요.
 
인라인스케이트 타고 있으면 왠 지 나보다 빠른 스케이터를 보면 혹시 비싼 베어링을 사용하고 있는 건 아니지 의심할 때가 있죠. 아직 겸손한 나의 실력이 문제인걸 모르고 나와 같은 조건인데 분명 좋은 장비를 장착했을 거야 하고 의심을 합니다. 
 
그래서 오늘은 베어링에 대하여 지식을 쌓도록 하겠습니다.
세라믹 베어링을 구입해야 하나 말아야 하나 고민이 많으신 분들을 위해 세라믹 베어링에 대하여 알아보고 궁금한 사항들을 정리하도록 합니다. 

베어링

인라인스케이트 베어링 세척과 교체방법은 이곳을 참고해 주세요

 

인라인스케이트 베어링 세척과 교체방법

 
세라믹 베어링의 특징 
 
1. 고속 주행
 
#세라믹베어링 은 #강철베어링 에 비해 밀도가 약 40% 정도 됩니다. 베어링에 원심력이 덜 생기기 때문에 볼과 외부 링 사이의 열 발생이 강철 베어링에 비해 훨씬 줄어듭니다. 그 결과가 속도로 이어집니다. 
 
볼의 마감처리가 강철보다 매끄럽기 때문에 3등급 혹은 5등급 정도로 간주되는데 고품질의 강철 베어링이 25등급인 것을 감안하면 엄청난 차이를 보입니다.
 

해설 : 등급 번호는 백만분의 1인치당 공차를 나타냅니다.

25등급이면 25/백만 인치의 공차가 있는 것이고, 3등급이면 3/백만 인치의 공차가 있는 것입니다.

공차는 마찰력을 나타내는 용어로 설명할 수 있습니다만,

25등급의 강철 베어링에는 100만 인치당 25개의 마찰력을 줄 수 있는 홈이 있다면,

3등급의 세라믹 베어링에는 100만 인치당 마찰력을 줄수 있는 홈이 3개 밖에 없다는 이야기입니다.

당연히 마찰력이 베어링에서 안 생기니 회전 속도가 빠를 수밖에요.

일반 싸구려 강철 베어링의 경우는 300/100백만 인치의 공차가 있습니다.

 
2. 세라믹 베어링의 재료
 
높은 강성을 보이는 세라믹 배어링의 주 재료는 강철보다 탄성계수가 약 50% 정도 높은 세라믹 물질인 (Si(sub3)N(sub)4)) 입니다. 인라인스케이트에서는 하이브리드 세라믹 베어링을 사용합니다.  
 

Hybrid bearings are a mixture of ceramic and steel materials. (Image credit: SMB Bearings)

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3. 경도
 
강철이 Rc 58-64인데 비해 세라믹은 Rc 75-80입니다. 그래서 강철 베어링에 비해 압축 강도가 5-7배 정도 됩니다. 경도가 높기 때문에 강철에 비해 엄청난 하중이 가해질 경우 깨지는 경우가 있습니다. 그러나 스케이터들의 무게 하중으로는 거의 깨질 일은 없습니다. 
 
4. 낮은 마찰계수
 
마찰계수가 낮으면 구름 저항이 감소하여 내부 온도가 감소하고 윤활이 필요하지 않으며 속도가 빨라집니다. 
 
5. 낮은 열팽창
 
실리콘 질화물의 경우 열팽창 계수가 일반 강철 베어링에 비해 약 25%밖에 되지 않습니다. 이 때문에 스핀들이 일어날 때 베어링 예압의 변화가 아주 적습니다. 
 
6. 낮은 전도성
 
세라믹 베어링은 철과는 달리 전기가 통하지 않는 절연체입니다. 
 
7. 내식성 
 
세라믹 베어링은 화학적으로 불활성이기 때문에 강철보다 부식에 강합니다. 아니 강철과는 비교하면 안 되죠. 이런 정도로 강철 베어링과의 비교하여 특징이 있습니다. 
 

 
ABEC 베어링에 있는 숫자로 확인하는 성능은? 
 
#ABEC베어링 에 있는 숫자는 클수록 정밀 베어링이고 가격이 비쌉니다. 아래에 나타낸 mm 수치는 베어링 내경에서 실제로 허용 가능한 편차를 um단위로 보여줍니다. 즉 편차(공차)가 작은 것이 정밀 베어링이 되겠죠.
ABEC(Annular Bearing Engineers jCommittee) 위원회는 #베어링제조업체 의 베어링을 테스트하고 좋은지 안 좋은 지를 판단하는 것이 아니고 베어링의 치수나 공차 현상, 소음 등의 표준을 설정합니다. 그래서 어떤 사용 환경에 쓰일 것인지를 관계자들이 확인하라는 뜻입니다. 
 
ABEC 1 : 0.0075mm 
ABEC 3 : 0.0050mm 
ABEC 5 : 0.0035mm 
ABEC 7 : 0.0025mm 
ABEC 9 : 0.0012mm
 
여기서 잠깐!
 
베어링이 20,000 RPM으로 회전해야 하는 고속 엔진이나 모터의 경우에는 정밀 ABEC7이나 ABEC9이 적용됩니다.  스케이트보드를 예를 들면 54mm의 휠이  20,000 RPM 회전한다면 이동거리는 약 127 MPH가 됩니다. (1시간에 127마일은 204km). 그러나 1시간에 204km! 이렇게 빨리 달릴 수가 없습니다. 우리는!
 

결국 인라인스케이트를 타고 달릴 수 있는 거리는 대략 30 MPH(1시간에 30마일 정도= 48km)에서 행해지기 때문에 스케이팅 시 최대 RPM으로 계산하면 고작 4700 RPM밖에 안됩니다.

그리고 대부분의 스케이트를 즐기는 사람들의 90%는 2000 RPM 정도밖에 안됩니다. 

우리들은 ABEC 3 혹은 ABEC 5 정도 사용하면 충분합니다. 

 
따라서 인라인스케이팅 속도에서는 그렇게 높은 정밀도의 베어링이 필요하지 않습니다. 비싼 베어링 굳이 구입하지 않아도 된다는 이야기를 전합니다. 저는 그래서 스틸 베어링을 사용합니다. 
 

참고 : BONES 베어링의 ABEC 등급은 베어링의 등급이 아닌 스케이트 등급입니다. 

<일반적인 베어링 관리와 추가정보에 관해서는 아래 내용을 참고해 주세요.>
 
1. 베어링은 언제 교체합니까?
 
청소를 했는데도 불구 걸리는 느낌이 남아있거나 내륜과 볼의 사이가 느슨해지기 시작하면 교체해야 합니다. 또한 오랫동안 사용하지 않을 경우 습기로부터 보호해야 합니다. 철 베어링의 경우 오랫동안 사용하지 않을 경우 백 프로 녹이 슬러 있을 수 있습니다. 정비를 꼭 하시어요.
 
2. 방수 씰이 있나요? 
 
베어링을 완전히 막는 방수 씰은 없고요. 윤활유가 들어 있거나 넣어서 관리를 하기 때문에 혹시라도 물에 빠지면 베어링에 물이 들어가는 것을 막을 수 없습니다. 사용 후 정비를 바로 해야 합니다. 물에 잠겨도 관계없는 것을 찾으신다면 세라믹 베어링 혹은 세라믹 하이브리드 베어링을 구입하셔도 됩니다. 
 
3. 베어링 씰(커버)은 어떻게 제거하나요?
 
송곳을 바깥쪽 외부 레이어 쪽에서 살짝 안으로 밀어 넣으면서 제껴 줍니다. 금속으로 덮인 커버의 경우는 송곳과 망치를 이용하여 살살 달래면서 찌그러뜨려 벗겨버립니다. 이렇게 하면 한쪽면의 커버는 버리게 됩니다. 물론 모든 베어링의 경우 커버를 한쪽만 달고 사용하는 것이 좋습니다. 커버와의 마찰도 무시 못합니다. 
 
4. 베어링을 유지, 청소하기 위한 방법은 무엇인가요?
 
 - 그리스가 있는 베어링이나 윤활제가 있는 베어링 모두 석유나 신너에 담가 녹여내어 줍니다. 
 - 압축 공기로 베어링에 뿌려주고 말려줍니다. 
 - 베어링에 윤활제를 바늘로 꼭 찍어 살짝 떨어뜨려줍니다. 
 - 휠에 장착하여 사용합니다. 
 
5. 베어링 양쪽이 막혀있는 경우는 어떻게 유지 보수를 할까요?
 
밀봉 베어링은 청소가 필요 없습니다. 베어링을 버릴 때까지 윤활 그리스가 남아있습니다. 그리스가 모두 사라지면(그럴 리가 업겠지만) 베어링을 교체합니다. 하지만 이때 한쪽면의 커버를 제거하고 크리너(신나)등에 밤새 담가 두어 세척한 다음 재 사용해도 됩니다. 그리스 베어링의 경우는 사용할수록 윤활작용이 증가되며 이 물질이 들어오면 베이링 밖으로 밀어내는 작용을 합니다. 
 
6. 세라믹 베어링과 강철 베어링의 차이는? 
 
수명이 3배 정도 증가하며 경도가 3-4배 강하며 50% 정도 더 많은 RPM을 생성할 수 있습니다. 
강철은 다공성, 세라믹은 비 공성이라 마찰계수가 거의 없어 윤활제가 필요 없고 적은 에너지로 더 빠르게 속도를 낼 수 있습니다.(자동차 항공기 혹은 로켓에 사용이 적합합니다)
 
7. 강철, 세라믹 하이브리드 그리고 풀 세라믹 베이리의 하중을 견디는 정도는?
 
강철 베어링과 세라믹 하이브리드 베어링은 같은 하중을 견딜 수 있지만 풀 세라믹 베어링의 경우는 이들보다 하중을 견디는 정도가 10-15% 정도 낮습니다. 
 
8. 강철과 세라믹 베어링의 무게 차이는?
 
세라믹이 강철의 약 2/3 정도 됩니다. 
 
9. 윤활제를 바르는 주기는? 
 
4-5회 정도 레이싱을 했다면 청소 및 윤활을 해야 합니다. 
 
자! 이제 무엇을 장착해야 할 지 고민이 좀 풀리셨나요?