• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.20-20
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• 2010

반도체 공정 등에서 10-6~10-8 Torr의 고진공 환경을 제공하기 위하여 사용되는 고진공 터보분자펌프 (Turbomolecular Pump, TMP)는 다층의 회전깃을 갖는 로터를 회전시켜 분자를 배출시키는 방식을 사용하는 진공펌프이다. 또한 최근에는 디스플레이 및 반도체 공정에서 높은 진공도뿐만 아니라, 높은 배기속도를 요구하는 추세에 따라, 터보 펌프와 드래그 펌프부분을 동시에 가지고 있어 상대적으로 작동 진공도 영역이 넓은 복합 분자펌프(Compound Turbomolecular Pump, CMP)의 활용도가 넓어지고 있다. 이러한 분자펌프가 장시간의 고속회전에 적합하도록 비접촉 방식인 자기부상 방식의 적용이 최근 거의 표준화되어 있다. 자기베어링 시스템은 전자기력을 이용하여 자성체인 회전축을 부상지지 함으로써 비접촉 고속 회전이 가능하여 윤활이 용이하지 않은 진공 환경 등 가혹한 환경에 적합하며, 터보분자펌프는 자기베어링이 가장 널리 사용되고 있는 분야이기도 하다. 자기베어링 시스템의 설계는 크게 하드웨어와 소프트웨어로 나누어질 수 있는데, 하드웨어의 경우 전체 로터 시스템의 특성을 고려하여 설계되어야 하며, 주로 자기베어링 코어와 코일, 변위센서 및 전력 증폭 시스템 등의 기전적인 요소들이 이루어져 있다. 하드웨어 설계와 함께 제어시스템의 설계도 매우 중요하며, 이는 자기베어링 시스템이 불안정한 특성을 갖는 개루프계를 갖고 있으므로 안정화를 위한 능동제어 시스템이 필수적이며 진동제어 등 여러 가지 기능이 요구되기 때문이다. 본 논문에서는 이러한 자기부상형 고진공 복합분자펌프의 제어를 위한 선형제어시스템의 구성을 실제 시스템의 적용을 통하여 설명하였다. 각 제어기는 DSP 를 이용한 디지털 제어시스템으로 구성되었으며, 2, 500 l/s 급의 복합 분자펌프 시작품에 적용하여 10,000 rpm까지의 기본성능시험을 수행하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.14-14
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• 2010

현재 국내에서는 산학연이 힘을 합쳐 성능 면에서 탁월하고 가장 실용적인 고진공펌프로서 터보분자 펌프와 크라이오 펌프를 선택하여 국산화를 추진 중이다. 진공 펌프의 성공적인 개발은 당연히 핵심 부품들을 얼마나 정교하게 잘 만들고, 전체 시스템을 얼마나 유기적으로 잘 구성하는지에 달려있지만, 펌프 개발과정을 효율적으로 진행시키고 공식적으로 제품 개발을 완결하기 위해서는 필연적으로 성능평가 시스템 기술개발이 병행되어야 한다. 이것은 펌프의 상용화 성공여부가 결국 객관적인 성능입증이 관건이고 이는 보편적인 규정을 따라 만들어진 평가장치를 사용하고 올바른 평가절차를 거쳐서 이루어져야 되기 때문이다. 이런 이유로 표준연과 기기유화연 및 원연은 각각 터보분자 펌프와 크라이오 펌프의 종합 운전특성 평가 시스템을 개발 중에 있다. 이곳에서는 먼저 크라이오 펌프의 작동특성 및 이에 따른 성능평가지표에 대해 개관하고, 또 현재까지 진행된 크라이오 펌프 성능평가 시스템 구성 및 평가절차에 대해 정리하며, 끝으로 올해 제작된 운전성능 평가 장치의 시운전 결과에 대해 보고한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.204-204
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• 2012

고용량/대면적/초정밀 제품을 지향하는 개발추세에 따라 고진공 펌프중 하나인 크라이오펌프의 활용도가 크게 증가하며 첨단 공정장비인 LCD 분야 등과 같이 수소 분자와 물 분자 등의 배기가 중요한 응용분야에 크라이오펌프의 수요가 대부분을 차지하고 있다. 그러나 크라이오펌프의 운전성능에 대한 표준절차에 따른 실질적인 측정은 빈약한 편이다. 이에 크라이오펌프의 종합 성능평가 기술 개발을 통해 실질적인 크라이오펌프의 운전성능을 제시하고자 한다. 본 연구에서는 고진공 펌프중의 하나인 크라이오펌프의 종합 성능평가 표준절차 및 표준시스템에 대해 소개하며, 상용화 제품에 대한 각 회사에서 제시하고 있는 성능지표에 대해 실질적인 측정에 대한 비교분석을 하고자 한다. 또한 가장 중용한 성능지표 중의 하나인 배기속도 측정에 대해 물리적 특징과 구조적 오차에 대한 보정 식들을 제공하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.44-44
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• 2010

포항가속기연구소에서는 성능향상사업(PLS-II)를 수행하고 있다. 전자빔의 에너지는 2.5에서 3 GeV로, 빔전류는 200 mA에서 400 mA로 증가되는 반면 빔에미턴스는 약 1/3로 줄어든다. 저장링 진공시스템은 저장된 전자가 충분한 시간동안 저장되도록 $10^{-9}$ Torr 대의 진공도를 가져야 한다. 빔에너지와 전류가 늘어나기 때문에 기체부하도 약 4배 상승하므로 적절한 배기 시스템을 가지도록 설계되어야 한다. 본 논문에서는 저장링 Main pump로 사용할 조합펌프, Lumped NEG 펌프의 설계 과정과 시험결과 에 대하여 보고하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.39-39
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• 2010

인공위성이 임무를 수행하는 우주환경은 지상 환경과 달리 고진공 및 극저온의 극한환경으로 지상에서는 제대로 작동하는 것으로 관찰되더라도 우주환경에서는 예상하지 못한 기능장애를 일으켜 위성의 성능에 치명적인 영향을 미치기도 한다. 이에 10-5 torr 이하의 고진공과 $-180^{\circ}C$ 이하의 극저온 환경을 지상에서 모사하여 위성체의 안정성 및 신뢰성을 시험한다. 한국항공우주연구원에서 보유한 각종 우주환경모사용 챔버들은 설치 후 10년 이상 가동한 노후 장비들로 적정 성능을 지속적으로 유지하기 위하여 기본이 되는 진공 펌프들의 교체 작업을 수행하였다. 특히, 기존 사용하던 저진공펌프 중 oil type의 rotary vane 펌프를 dry 펌프로 교체하였으며, 배기 전 준비과정에 많은 시간이 소요되는 cryo 펌프를 turbo-molecular 펌프로 교체하였다. 본 논문에서는 펌프 교체 전 적정 사양 선정을 위한 준비과정 및 펌프의 교체 및 그 결과에 대해 기술한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.365-365
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• 2011

현재 지식경제부의 전략기술개발사업의 일환으로 진행 중인 "초고진공펌프 개발" 과제 중 제 3 세부 과제인 "고진공펌프종합특성평가시스템 설계, 진단기술 개발" 과제에서 추진된 연구결과를 소개한다. 국내 초고진공펌프 개발 수준의 선진화를 위한 기본적인 초석은 현존하는 모든 진공 발생 장치의 국제적 신뢰성이 있는 완벽한 성능평가의 구현에 있다고 할 수 있다. 현재 한국표준과학연구원에서 구축되고 있는 저진공/고진공펌프의 성능평가장치의 개요를 소개하면서 향후 크라이오펌프 및 터보분자펌프의 개발 및 상용화 단계에서 필요한 국제적 규격 및 내부적 가이드라인을 기 수행되고 있는 측정 데이터베이스에 근거하여 제시하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.102-102
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• 2011

인공위성이 임무를 수행하는 우주환경은 지상 환경과 달리 고진공 및 극저온의 극한환경으로 지상에서는 제대로 작동하는 것으로 관찰되더라도 우주환경에서는 예상하지 못한 기능장애를 일으켜 위성의 성능에 치명적인 영향을 미치기도 한다. 이에 10-5 torr 이하의 고진공과 -180$^{\circ}C$ 이하의 극저온 환경을지상에서 모사하여 위성체의 안정성 및 신뢰성을 시험한다. 시험에는 열진공챔버라고 불리는 우주환경모사기가 사용이 되며, 기본적으로 챔버 내부 진공형성이 중요하다. 우주환경의 모사를 위해 먼저 저진공펌프로 10-2 Torr 의 저진공을 형성한 후 Turbo-molecular pump 및 Cryopump를 이용하여 10-5 Torr 이하의 고진공을 형성하게 된다. 본 논문에서는 기존 우주환경모사기에 부착된 oil type rotary pump 및 구형 turbo-molecular pump의 교체 과정을 기술한다. 특히, 저진공펌프의 경우는 챔버 내부로의 oil 역류로 인한 오염 문제를 방지하기 위하여 dry type의 펌프가 설치되었다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.354-354
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• 2011

인공위성이 임무를 수행하는 우주환경은 지상 환경과 달리 고진공 및 극저온의 극한환경으로 지상에서는 제대로 작동하는 것으로 관찰되더라도 우주환경에서는 예상하지 못한 기능장애를 일으켜 위성의 성능에 치명적인 영향을 미치기도 한다. 이에 10e-5 torr 이하의 고진공과 $-180^{\circ}C$ 이하의 극저온 환경을지상에서 모사하여 위성체의 안정성 및 신뢰성을 시험한다. 시험에는 열진공챔버라고 불리는 장비들이 사용이되며, 기본적으로 챔버 내부 진공형성이 중요하다. 열진공챔버들 가운데는 직경 9m, 길이 10m의 대형 진공용기도 포함이 되며, 배기를 위한 저진공 및 고진공의 펌프들이 사용된다. 한국항공우주연구원에서 보유한 각종 우주환경모사용 챔버 및 진공펌프들은 설치 후 10년 이상 가동한 노후 장비들로 제 기능을 발휘하기 위해서는 적정 유지 보수 및 관리가 필요하다. 본 논문에서는 대형 진공시스템의 원활한 사용을 위한 유지보수 및 관리 방안에 대해 설명한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.02a
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• pp.247-247
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• 2013

첨단 산업의 급속한 팽창에 기인한 대용량, 고진공 성능의 진공시스템 수요가 증대되고 있다. 이로써 고진공 펌프 국산화의 일환으로 터보분자 펌프 개발이 진행중에 있으며 터보분자 펌프의 특성평가시스템을 자체적으로 설계/제작하였다. 특성평가의 하나로 극한조건 조성, 실제 공정 모사 조건의 기계적 안정성, 공정 대응 내구성의 신뢰성을 단기간에 확보하기 위한것으로 파괴장치가 설계/제작 되었다. 본 연구에서는 400 L/s의 터보분자 펌프를 이용하였고, 다양한 공정 모사 조건하에서 torque, pressure, power, vibration, temperature 등의 특성 변화를 관찰하여 파괴장치의 검증과 신뢰성 확인 및 database를 확보하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2015.08a
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• pp.102.2-102.2
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• 2015

진공 시스템의 기저상태를 지배하는 것은 대부분의 경우 용기 내면에 수십 단원자 층 정도로 흡착되어 있는 물이다. 용기 압력이 10-9 mbar 대가 될 때까지는 잔류기체의 90% 이상이 수분이고 압력을 10분의 1로 떨어뜨리려면 10배의 시간이 더 필요하다는 소위 1/t 법칙은 광범위한 흡착에너지를 가지는 물분자의 표면방출 특성으로 잘 설명되어진다. 용기가열 등 적극적인 표면처리를 하지 않고 전형적인 압력변화 양상은 그대로 유지하면서 절대적인 시간을 줄이는 가장 직접적인 방법은 물 배기속도를 가능한 한 높이는 것이지만 대부분의 고진공 펌프들에서 물배기속도만 더 증가하도록 만드는 것은 쉽지 않다. 크라이오 워터펌프(CWP: cryo-water pump)는 바로 이런 고민을 제대로 해결할 수 있는 유일한 실용적인 방안이라고 말할 수 있다. 다른 기체분자들의 배기는 일단 염두에 두지 않고 물배기만을 열심히 해서 배기시간을 단축하고 도달 진공도를 낮추는 것을 목표로 하는 장치가 CWP이다. CWP는 모든 기체에 반응하는 정통적인 크라이오 펌프에 비해 훨씬 간단하고 저렴하게 만들 수 있으면서도 진공 시스템에 큰 영향을 미칠 수 있지만 그동안은 물배기의 필요성에 대한 인식이 미흡하고, 또 부수적이고 추가적인 비용이 드는 것으로 생각되어 주목을 받지 못했지만 디스플레이와 반도체 산업을 필두로 물분압을 낮추고 생산수율을 높이는 것에 점점 더 관심이 높아지면서 CWP에 대한 수요도 높아지고 있다. CWP의 물배기는 아주 단순한 응축현상에 의존하므로 물리적으로 이해하고 성능을 예측하는 것이 직관적이지만 사용용도에 따라 물 이외의 기체분자들은 잘 통과시키면서 물배기는 최대화하는 최적설계가 요구되거나 터보분자펌프(TMP)와 같이 이질적인 고진공펌프와 조합하여 사용하는 경우 기체 온도 의존성을 고려해야 하는 등 까다로운 점이 있다. 본 보고에서는 CWP+TMP로 구성된 복합진공배기시스템을 설계하면서 CWP만의 물배기성능과 복합 시스템의 물 및 알곤 배기성능을 예측하고, 두 펌프의 상호관계에 대해 분석하며, 실제 만들어진 복합배기시스템을 사용하여 실험적으로 구한 물 및 알곤 배기속도 측정결과에 대해서도 간단하게 논의하려고 한다.