• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
• /
• pp.354-354
• /
• 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.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
• /
• pp.46-46
• /
• 2010

고진공펌프 중의 하나인 터보분자펌프(turbo-molecular pump: TMP)는 반도체/디스플레이 등 첨단 공정에서 진공 환경을 조성하는 핵심장비로서 현재 한국표준과학연구원 진공기술센터에서 개발 중인 고진공펌프 종합특성평가시스템을 구축 중이며, 1000 L/s 및 2500L/s 배기속도 용량을 가지는 터보분자펌프(TMP)의 database를 구축하고 있다. 이에 터보분자펌프(TMP)의 배기속도 측정 시 사용되는 가스의 분자류 영역에 따른 배기속도의 변화를 연구하고자 한다. 터보분자펌프(TMP)의 배기속도는 분자류 영역에 따라 상이한 배기속도를 가진다. 특히 가벼운 분자들은 터보분자펌프(TMP)로 배기시키기 어려우며, 분자량이 작은 가스들은 분자량이 큰가스 분자들에 비해 압축비(compression ratio)도 작아진다. 압축비가 큰 경우에는 실재 운전조건에 무관하게 배기속도가 최대값을 가지지만, 압축비가 작을 경우에는 운전 시 터보분자펌프(TMP)의 압축비에 따라 배기속도가 달라 질 수 있으며, 압축비는 펌프의 inlet에서의 압력과 exhaust에서의 압력의 비이다. 즉, 가벼운 기체 분자(H2, He 등)들은 무거운 기체 분자(N2, Ar 등)들에 비해 배기속력이 작아진다. 현재 개발 중인 한국표준과학연구원 진공기술센터의 고진공 종합특성평가시스템을 이용하여 분자류 영역에 따른 가벼운 기체 분자와 무거운 기체 분자의 배기속도를 측정하여 분자류 영역에 따라 상이한 배기속도의 변화를 연구하고자 한다. 본 논문에서는 터보분자펌프(TMP)의 분자류 영역에 따른 가벼운 기체 He과 무거운 기체 N2를 사용하여 압축비의 변화와 배기속도 측정에 관해 상관관계를 제시하며, 분자류 영역에 따른 터보분자펌프(TMP)의 배기속도 운전성능을 제시하고자 한다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
• /
• pp.91-91
• /
• 2012

반도체 및 디스플레이 산업분야 뿐만 아니라 일반 산업분야에도 건식진공펌프의 사용이 보편화됨에 따라 펌핑 성능은 물론 펌프의 특성 역시 중요한 요소로 떠오르고 있다. 건식진공펌프의 두 축을 이루어 온 다단루츠형과 스크류형 진공펌프는 각각 고유의 장단점에 바탕하여 응용분야에 따라 선호되며 기술적으로 발전하여 왔다. 최근 반도체 및 디스플레이 분야에서 사용되는 건식진공펌프들은 작은 크기, 큰 펌핑성능, 높은 신뢰성 및 낮은 소비전력 등과 같이 서로 동시에 실현되기 어려운 특성들을 요구받고 있다. 더욱이 에너지 효율에 대한 중요성이 획기적으로 증대되어 제품개발 과정에서 최우선적으로 고려되어야 할 사항으로 부상하였다. 본 발표에서는 이러한 시장의 요구를 충족시키기 위한 국내외 건식진공펌프 업체들의 접근 방향과 향후 발전 방향에 대하여 살펴보았다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
• /
• pp.109-109
• /
• 2013

고주파 가속기의 전자선원의 설계 및 제작검증을 위한 hot-firing station을 설계하였다. 본 장치는 전자총의 빔 사이즈, 빔 전류 등을 측정할 수 있는 기기로 전원장치부, 고진공 챔버, 측정장치부 등 크게 세 부분으로 이루어져 있다. 특히 전원장치는 이중에너지 모드를 구현할 수 있도록 에너지의 크기가 다른 두개의 전자총 펄스를 생산해 낼 수 있도록 설계되었다. 고진공 챔버는 고전압 절연체를 이용하여 제작되었으며, 스크롤(건식) 펌프 와 터보 분자펌프를 이용하여 $10^{-7}$ torr 저/고진공 배기를 수행한 뒤, 이온 펌프를 이용하여 $10^{-8}$ torr까지 초고진공 배기를 수행할 수 있도록 설계하였다. 전자총으로 부터 나오는 전자들의 특성을 분석하기 위하여 패러데이 컵과 YAG 스크린을 설치하였다. 패러데이 컵은 전자빔의 인출 파형및 빔 전류를 측정하고, YAG 스크린은 CCD 카메라와 컴퓨터를 이용하여 전자빔의 균일도를 측정하여 정보를 얻도록 한다. 진공 쳄버의 최대 진공배기는 $10^{-9}$ torr이다.

• 한국진공학회지
• /
• 제17권4호
• /
• pp.292-301
• /
• 2008

반도체 및 디스플레이 공정과 같이 진공의 높은 청결도의 진공이 필수적으로 요구되어 지는 산업분야가 확대됨에 따라 건식진공펌프의 중요성은 급격히 증대되어 왔다. 다단루츠형 진공펌프와 함께 건식진공펌프 양대 축의 하나를 형성하는 스크류형 건식진공펌프는 공정부산물 발생이 많은 고 난이도 응용분야에서 그 장점을 발휘하여 왔다. 최근 들어 에너지 효율이 획기적으로 개선된 스크류형 건식진공펌프의 개발이 활발히 진행되고 있다. 이 총설논문에서는 스크류형 건식진공펌프의 전반적 기술사항들을 살펴보고 실제 반도체 공정에의 응용 및 스크류형 건식진공펌프의 향후 발전 방향에 대하여 살펴보았다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
• /
• pp.170-170
• /
• 2011

최근 진공기술은 세계적으로 유럽, 미국 및 일본을 주축으로 개발되어 보급되고 있다. 국내에서는 초기 기술 단계인 수봉식펌프, 유회전펌프, 유확산펌프가 개발되어 있으나 일반 산업용으로만 사용되고 있으며 반도체용으로는 전혀 적용되지 못하고 있는 실정이다. 특히 고청정공간을 필요로 하는 환경인 고집적 반도체 공정 등에는 사용할 수 없다. 본 연구에서 개발하고자 하는 터보형 드라이펌프는 시스템 내에 전혀 오일을 사용하지 않고 저소음 및 고효율, 저진동, 넓은 사용압력범위 등의 이점 때문에 현재 반도체 공정용 펌프로서 크게 각광을 받고 있다. 그러나 수요가 점차 증가함에도 불구하고 아직까지 우리나라는 전량 수입에 의존하고 있다. 이에 본 연구에서는 반도체 공정에 적합한 배기속도와 압축비를 가지는 에너지 절약형의 반도체 공정용 대유량 터보형 드라이펌프를 개발하여 국산화를 도모하고자 한다. 또한 단순히 외국 제품의 복사품을 제작하는 것이 아닌 체계적인 자료 확보를 통한 설계기술의 정립과 제품개발을 목적으로 하고 있다. 향후 전 세계적으로 최고 수준의 반도체 제조기술을 보유하고 있는 국내에서 국산화 및 상용화에 성공한다면 세계의 드라이 진공펌프 시장에도 충분히 우리의 기술력을 입증할 수 있으며, 결과적으로 상용화까지 이루어지리라 기대한다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
• /
• pp.141.2-141.2
• /
• 2014

크라이오 펌프는 반도체 임플란타 공정, OLED 분야, 신소재 개발, 표면분석 및 처리, 의료분야, 입자가속기, 핵융합 등 다양한 진공분야에 응용되는 고진공용 극저온펌프이다. 특히 향후 디스플레이 분야에서 OLED가 시장을 주도할 것으로 예상되는 가운데, 점점 대형화 되어가는 OLED 장비에 가장 적합한 고진공 펌프로써 크라이오 펌프가 주목을 받고 있다. OLED 디스플레이 제조공정 중에서도 화소형성 공정을 위한 챔버는 특별히 진동특성에 민감하다. 유기물 증착공정을 진행하기 위해서 글라스 전단에 쉐도우 마스크를 설치하는데, 글라스의 크기가 증가하면서 초래된 처짐문제 그리고 장비의 진동특성과 글라스와 마스크 사이의 간섭문제 등이 제품의 수율에 큰 영향을 미치면서 향수 시급히 해결해야 할 필수 과제로 주목 받고 있다. 그러나 대부분의 상용 크리이오 펌프는 G-M형식의 냉동기를 장착하기 때문에 그 원리 상 제조사에 관계없이 일반적으로 큰 진동특성을 가진다. 이에 GVT에서는 OLED 공정에 적합한 보다 정숙하고 진동특성이 개선된 550 mm구경의 크라이오 펌프 개발을 진행하였다. 그 결과 펌프의 성능은 동종 경쟁모델과 동등 이상의 수준을 유지하고 진동성분은 동종모델 대비 50%이상 개선된 펌프를 개발할 수 있었다. 그리고 시장에 보다 좋은 제품을 출시하기 위해서 현재 성능과 진동특성을 계속해서 튜닝 중에 있다. 진동개선은 크게 2가지 방향으로 진행되었는데, 첫째는 펌프 측면에서 진행한 것이고 둘째는 냉동기 측면에서 진행한 것이다. 후자는 현재 대외비로 개발을 진행 중에 있으며 본 발표에서는 전자에 관한 것으로 펌프 측면에서 진동특성을 개선한 부분이다. 결국 크라이오 펌프의 진동은 진동원인 냉동기에서 발생하는 것이므로 냉동기와 펌프를 구조적으로 고립시키는 방법을 사용하였다. 즉, 냉동기와 펌프 사이에 댐핑 시스템 플랜지를 장착하여 진동원인 냉동기로부터 진동성분이 펌프 측으로 전달되는 것을 차단한 것이 본 기술의 핵심이다. GVT에서는 당 기술로 국내특허등록을 완료하였다(특허-10-1289394_진동 저감을 위한 댐핑 플랜지 조립체 및 이를 갖는 크라이오 펌프).

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
• /
• pp.102.2-102.2
• /
• 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.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2009년도 제38회 동계학술대회 초록집
• /
• pp.333-333
• /
• 2010

크라이오 펌프는 크기에 비해 상대적으로 큰 배기속도를 가지고 있고 자체 기체 방출이 적어 비교적 쉽고 빠르게 도달압력을 낮출 수 있다. 또 초고진공 펌프로서 경쟁 상대인 터보분자 펌프보다 기체 돌입에 대한 기계적 사고 가능성이 낮다. 그러나 흡착 패널의 온도에 민감하게 반응하는 배기 성능 측면에서 볼 때 크라이오 펌프의 대유량 및 펄스 기체 부하에 대한 성능 유지 및 회복능력은 의문의 여지가 있다. 크라이오 펌프의 기체부하에 대한 공식적인 성능지표로는 최대배기량(max. throughput)과 교차(crossover)값이 있다. 전자는 연속적인 유량[$Pa{\cdot}m^3/s$]에 대해, 또 후자는 일정 기체량[$Pa{\cdot}m^3$]에 대해 흡착 패널이 20 K를 넘지 않는 가동범위를 구하는 것이다. 교차값은 넓은 의미에서 펄스 기체부하에 대한 성능으로 볼 수도 있지만 원래 목적은 진공용기를 저진공 상태에서 고진공 상태로 전환하는 시점을 정하려는 데 있다. 펌프회사에서 제공하는 사양에는 대부분 아르곤 회복시간(Ar recovery time)이라는 지표가 있는데 이는 아르곤을 상당한 유량으로 흘리다 멈췄을 때 얼마나 빨리 기저 상태로 회복되는가를 나타낸다. 보통 사양서에 제시하지는 않지만 주로 크라이오 펌프의 재생상태를 알아보기 위해 사용하는 걸프(gulp) 시험이 있는데 일정량의 기체를 펄스로 도입한 후 압력변화를 기록하여 재생후 배기성능 회복 능력을 보는 것이다. 이들은 겉보기에 서로 다르지만 한편으로는 서로 중복되거나 연관성을 가지고 있어서 실용적인 면에서 절차들을 비교, 검토 및 개선하고 때에 따라서는 적절히 결합할 수 있는 방안을 모색할 필요성이 있다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
• /
• pp.11-11
• /
• 2010

고도의 진공 환경을 요구하는 반도체 생산 라인에 적용되는 고진공 펌프는 주로 복합 분자펌프와 크라이오 펌프가 사용되고 있다. 이 중 크라이오 펌프는 극저온으로 냉각되는 냉각판에 기체 분자를 응축 또는 흡착시켜 기체를 제거하는 방식으로 복합 분자 펌프로 무게가 가볍고 증발 온도가 낮은 네온, 수소, 헬륨 기체 제거에 장점이 있다. 본 연구에서는 현재 상용화된 크라이오 펌프에 적용되는 GM 극저온 냉동기를 대체하기 위한 2단 GM형 맥동관 냉동기를 개발하여 기초 성능 시험을 수행하였다. 1단과 2단 모두 U-자형 형상으로 제작되었으며, 압력과 질량 유동 사이의 위상 조절을 위하여 오리피스 밸브와 이중 유입 밸브를 사용하였다. 개발된 맥동관 냉동기의 냉각 성능 목표는 1단(80 K)과 2단(20 K)에서 각각 45 W와 5 W이다. 기초 시험에서는 위상 조절용 밸브들의 개도와 작동 조건에 대한 냉각 특성과 부하 특성 시험을 수행하였다. 특히, 본 연구에서는 로터리 밸브 및 위상 조절 기구의 배치로 인해 고온부 형상이 복잡한 맥동관 냉동기를 크라이오 펌프로의 적용 편의성을 위하여 고온부 외형 구조를 단순화하였으며, 개발된 맥동관 냉동기와 기존에 크라이오 펌프에 적용되는 GM 극저온 냉동기를 비교, 고찰하였다.