• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
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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.

• 한국융합학회논문지
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• 제9권7호
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• pp.199-203
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• 2018

온실가스 배출규제에 따라 국내 조선소를 중심으로 LNG연료로 추진되는 친환경 선박기술 도입에 박차를 가하고 있는 실정이다. 그러나, 선박의 LNG 연료공급을 위한 극저온 펌프 (Cryogenic Pump) 제작의 국내 기술력은 매우 미흡한 현실로서 핵심 부품의 설계와 제작기술이 절실한 시점이다. 그리하여, 본 연구는 선박용 LNG 공급시스템용 극저온 잠액식 원심펌프의 핵심부품인 로터에 대하여 기술하고자 한다. 따라서, 재료선정을 위한 실험적 및 해석적 방법을 통한 최적결과를 도출하여 기술개발의 기초자료로 활용하고자 한다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제37회 추계학술대회논문집
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• pp.62-65
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• 2011

액체로켓엔진용 극저온 산화제 고압 배관 기술 개발을 위해 시제품을 제작하였다. 기술 개발 시제품은 체결용 플랜지, 직관, 곡관, 벨로우즈, 분기구로 구성하였다. 액체로켓엔진용 극저온 산화제 고압 배관은 터보펌프에서 토출된 고압의 극저온 산화제를 연소기로 공급하는 경로이므로 극저온, 고압의 작동환경에서 구조적 안정성을 가져야 한다. 따라서 본 제작공정 개발에서는 극저온을 고려한 구조해석을 수행하여 적합한 소재를 선정하였으며, 공정개발과 특수공정을 적용하여 시제품을 제작한 후 구조강도 시험을 수행하였다. 본 개발을 통해 액체로켓엔진에 적용되는 극저온 산화재 고압배관을 위한 기술적 기반과 소재 응용기술, 향후 고성능 대형 액체로켓엔진에 적용하기 위한 공정개발을 완료하였다.

• 한국융합학회논문지
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• 제8권10호
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• pp.185-191
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• 2017

최근, LNG는 저렴한 가격과 친환경적 연료 등의 이유로 선박용 대체연료로 각광을 받고 있으며, 그 수요량도 급성장이 예상된다. 그러나, 선박의 LNG 연료공급을 위한 극저온펌프(Cryogenic Pump) 제작과 관련한 국내 기술력은 매우 미흡한 실정으로 핵심 부품의 설계와 제작 기술이 절실한 시점이다. 따라서, 본 연구는 선박용 LNG 공급 시스템용 극저온 잠액식 원심펌프(Cryogenic Submerged Centrifugal Pump)의 단계별 개발절차에 대하여 기술하였다. 그리하여, 각 단계별 특성 및 주요 개발항목을 공학적이고 관리적인 측면에서 접근함으로써 실질적이고 구체적인 개발방법을 제시하는데 연구 목적을 두었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.366-366
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• 2011

냉중성자원은 하나로 반사체탱크에 위치한 수직공에 설치되어 노심에서 발생하는 열중성자를 감속재인 액체수소층을 통과시켜 냉중성자를 생산하는 설비로 수소가를 충전하고 있는 수소계통이 있으며, 21K의 극저온 액체수소/기체수소 2상(ttwo-phase)을 유지하기 위해 외부에서 유입되는 열침입을 최소화하기 위해 진공계통이 설치되어 있다. 진공계통은 수조내기기 집합체(In-Pool Assembly : IPA)의 액체수소 열사이펀, 감속재 용기 등의 냉중성자원 극저온 부풀들의 단열을 위하여 진공용기 내부진공도를 공정진공도 이하로 유지하기 위한 계통으로 고진공펌프, 진공배기탱크 및 저진공펌프의 조합으로 두 개의 진공펌프시스템과 진공박스, 배기수집탱크 및 밸브박스를 포함한 연결배관으로 설계되었다. 저진공펌프를 이용하여 대기압에서 고진공펌프 작동압력까지 도달한 후 고진공펌프를 가동하여 공정진공도 이하의 진공도를 확보하고, 고진공펌프로부터 배기되는 배출가스는 고진공펌프 후단에 설치된 진공배기탱크에 포집되며, 필요 시 저진공펌프레 의하여 배기수집탱크로 배출된다. 진공펌프시스템은 진공용기 내부의 압력이 공정진동고 이하로 유지되도록 연속적으로 가동되어 진공단열이 가능하다. 본 논문은 감속재인 수소를 액화상태로 유지하며, 공정진공도 이하로 충분히 유지되어 운전되는 진공계통의 특성을 원자로 운전 주기별로 소개하고자 한다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2007년도 제28회 춘계학술대회논문집
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• pp.309-312
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• 2007

액체 로켓의 추진제로 이용되는 극저온 유체는 발사체의 경량화를 위한 터보 펌프의 고속화로 인해 공동현상이 발생하게 된다. 그러나 극저온 유체는 등온 유체인 물과는 달리 낮은 액상/증기 밀도 비율을 가지며 온도에 민감한 잠열변화율을 갖게 된다. 이에 따라 극저온 유체에서 공동 현상이 발생하게 되면, 증발 냉각 현상이 발생하게 되어 공동 내부와 주 유체 사이의 온도 차이가 발생하게 된다. 따라서 이러한 극저온 유체의 특징을 반영해 주기 위해 기존의 경험적 공동 현상 모델을 수정하여 새로운 모델을 적용하였다. 또한 온도 변화에 따른 효과를 반영해 주기 에너지 방정식을 첨가 하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2010년도 제39회 하계학술대회 초록집
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• pp.12-12
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• 2010

첨단 공정이 필요한 반도체와 LCD, PDP, LED 등의 디스플레이 및 IT 부품을 제조하는데 필요한 장비의 고성능화와 작업환경의 고청정화에 따른 초고진공펌프의 수요 확대와 앞으로 전개될 한-미 FTA에 따른 시장 확대로 인해 크라이오펌프의 국산화가 시급한 실정이다. 고성능 크라이오펌프를 만들기 위해서는 냉각판을 극저온으로 냉각하기 위한 극저온 냉동기 개발도 중요하지만 냉각판(cryoarray)에 최대한 많은 분자를 포획시키는 것 또한 최우선적으로 고려되어야 할 사항 중 하나이다. 이에 본 논문은 크라이오펌프용 냉각판의 분자포획능력에 대하여 연구하였다. 해석에 이용한 냉각판은 현재 상용화된 모델들 중 원형 중앙판에 $45^{\circ}$ 하향 skirt가 달린 형태이며 8장의 냉각판이 일정한 간격을 두고 아래쪽으로 적층되어 있다. 냉각판의 분자포획능력의 해석은 형상계 수법(view factor method)을 이용해 수행하였다. 형상계수법은 크라이오펌프를 n개의 미소면적으로 구성된 밀폐된 공간으로 가정하고 각 미소면적요소의 온도와 흡착계수, 표면조건 그리고 분자유속이 일정하다는 조건을 이용해 분자유속에 관해 n개의 대수연립방정식을 얻고 이 대수연립방정식을 풀어 냉각판의 분자포획능력을 구한다. 해석에 이용한 냉각판의 기체분자포획능력이 구속된 형상에서 얼마나 우수한 가를 알아보기 위해 중앙판의 직경, 입구와 냉각판 사이의 거리, 그리고 각 냉각판 사이의 거리를 변화시켜가며 해석을 수행하고 그 결과를 비교, 분석하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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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.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.101-101
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• 2012

본 논문은 현재 제품화 단계로 진행 중인 터보 분자펌프(turbo-molecular pump, TMP)와 극저온 펌프(cryopump)의 고장 방지 및 예지 보수를 위한 상태 진단 시스템에 대하여 소개를 한다. 본 상태 진단 시스템은 고진공 펌프들의 다중 상태변수 즉 흡/배기부의 진공 압력, 부위별 온도, 소비 전류(혹은 전력), 그리고 부위별 진동 신호들을 실시간으로 측정하는 상태변수 수집장치, 수집된 시계열 상태변수들이 저장된 database, 그리고 저장된 상태변수를 이용한 고진공펌프의 상태진단 프로그램으로 구성되어 있다. 금번 연구에서 구축한 상태변수 체계의 특징 중 하나는 진동신호를 상태변수로 측정하여 이를 상태진단에 활용하는 점이 기존의 접근방법과 상이한 점이다. 실시간 신호 수집장치는 NI사 PXI 시스템 기반의 16채널 24-bit 동시 전압신호 측정 모듈, 8부위의 온도 측정장치(Lakeshore 218S, RS-232C 통신), 그리고 펌프의 소비전류/전력 측정장치(Hioki 3169, RS-232C), 그리고 고진공 펌프의 흡입 및 배기구의 진공도 측정장치로 구성하였다. 신호 수집용 프로그램은 NI사 Labview를 이용하여 작성하였다. 본 장치는 Nano-Fab 센터의 협조 하에 turbo-molecular 펌프와 cryopump측정 단에 각각 1대를 설치 완료하였으며 현재까지 운용 중이다. PC에 저장된 시계열 상태변수 database는 기 개발된 적응형 인자모델을 이용한 매개변수로 변환되며, 상태진단은 변환된 매개변수를 이용하여 수행할 예정이다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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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.