• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.248-248
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• 2013

저소음, 저진동이 장점인 맥동관형 냉동기 및 이를 이용한 크라이오 펌프를 국산화하는 연구개발사업이 상당히 진전되어 첫 번째 시제품을 완성했다. 3개월 여에 걸쳐 냉동기 냉동능력, 진동 및 펌프 냉각시간을 포함해서 질소, 수소 또는 알고에 대한 펌프 배기속도, 배기용량, 최대유량, 교차값, 알곤회복시간 등 규격, 비규격을 통틀어 모든 평가항목을 망라하는 펌프 배기 성능시험을 완료했다. 성능평가결과에 나타난 시제품의 장단점을 분석하여 보완 및 개선점을 찾고 이를 완제품 제작에 반영하려고 한다. 내경 14인치인 크라이오 펌프 시제품의 질소 배기속도는 목표치를 30% 정도 상화하여 4,600 L/s가 나왔고 배기용량은 약 45만 $mbar{\cdot}L$에 달했으며 교차값은 2,200 $mbar{\cdot}L$로 측정되었다. $5{\times}10^{-8}$ mbar 기준 알곤 회복시간은 2분 정도로 5분 이내라는 기준을 만족했다. 한편 20 K까지 펌프 냉각시간이 135분이므로 15분 이상 단축이 필요한데 이는 열차폐 특히 배플의 열적설계를 개선함으로써해결하려고 한다. 그리고 수소에 대한 배기성능 개선을 위해 활성탄 어레이의 제작공정을 표준화할 필요가 있다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.225-225
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• 2012

국내에서 크라이오펌프를 생산한 지 여러해가 지나 냉동기 및 활성탄 어레이를 비롯한 대부분의 핵심 부품들을 가공하고 펌프를 조립하는 것을 자체적으로 해결하고 있지만 지금까지 펌프의 구조설계는 외국 제휴 회사에서 전수받은 것을 큰 수정없이 고수해 온 것이 현실이다. 따라서 펌프의 성능에 관한 별도의 시험과정 없이도 제공받은 성능값을 그대로 제시하는 것으로 충분했다. GVT(주)는 국내의 선도적인 크라이오펌프 전문생산 업체로서 독자적인 냉동기와 어레이 및 배플 설계에 기초한 신규 모델들을 정립하고 펌프를 생산하기 시작하였으며 다양한 크기의 표준용기를 마련하여 전 모델에 대해서 엄격한 시험검사를 시행하고 있다. 본 발표에서는 특별히 구경 200 mm UHV형 크라이오 펌프의 배기속도, 배기용량, cross-over 등 주요 배기성능 지표들을 측정한 결과 및 몬테카를로 계산을 통한 예측치와 비교한 결과를 소개한다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.364-364
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• 2011

국내에서 크라이오펌프 개발이 한창 진행되고 있다. 냉동기는 GM 타입이 아니고, 맥동관 형식을 채택하여 기존 상용제품과 차별화 하고 있다. 목표성능은 질소기준 배기속도가 3,600 L/s이고 다른 성능들은 기존의 상용 펌프와 유사하며 내부 구조에 상관없이 외형적으로 비슷한 제원을 가지도록 개발되고 있다. 시제품의 성능을 국제규격에 맞추어서 평가하기 위해 성능평가 장치를 구성하고 시운전 중에 있다. 평가장치는 double dome과 single dome을 모두 갖추었으며 주 배기펌프는 측정 대상 크라이오펌프가 맡고, 보조 배기펌프는 양 시스템 모두 소형 TMP를 사용하고 있다. 크라이오 펌프를 10-10 mbar 대에서부터 성능을 측정하기 위해 평가장치는 10-11 mbar 대에서 운전하도록 목표가 살정되었다. 거의 크라이오 펌프만으로 이런 목표를 달성하기 위해 어던 과정을 거쳤는지 소개하고 이 장치를 사용하여 1,500 L/s 급, 8인치 상용 크라이오 펌프를 달아 배기속도를 측정한 결과와 제시된 값을 비교했다.

• 오토저널
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• 제9권2호
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• pp.5-11
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• 1987

선진국에서 사용되고 있는 자동차 배기정화 장치의 성능평가 시험방법은(CVS테스트, 유럽테스트, 일본테스트법 등)배기정화용 3원촉매 뿐만 아니라 그 부수장치의 성능을 포함한 포괄적인 평가방 법이므로 그 결과에 미치는 인자가 대단히 복잡하고 평가비용과 시간도 크게 드는 결점이 있어 서, 3원촉매만의 특성평가와 새로운 촉매의 연구개발의 방향을 추출하기 위하여서는 개선된 새로 운 성능 평가방법이 요구되고 있다. 이에 부응하여 모조합성 배기가스를 이용환 촉매성능측정장 치로부터 실제 엔진배기사스 측정장치에 이르까지 많은 평가시험 방법이 제안되었으나 아직 이러 한 시험방법에 의한 결과와 해석에 대하여서는 많은 관찰의 소지를 남기고 있는 것으로 보고 되 고 있다. 따라서, 본고에서는 기존상업적 3원촉매 뿐만 아니라 앞으로 연구 개발될 새로운 3원 촉매의 특성 및 성능평가에 관하여 미국, 일본 등을 포함한 선진제국의 현행 평가방법을 주로 초기단계에서 제안된 일본자동차연구소 연구보고 중심으로 하여 고찰하고자 한다.

• 한국가스학회지
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• 제15권2호
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• pp.15-20
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• 2011

도심 대기오염을 줄이고자 도입된 CNG 버스는 현재의 배기규제 기준을 만족시켜 도시 대기환경 개선에 많은 기여를 했지만 추가적인 후처리 장치의 도움 없이는 차기 배기기준인 유로6 배기규제를 만족시키기 매우 어렵다. 수소는 매우 활발하고 빠른 반응성을 가지고 있으며 희박가연한계 또한 매우 넓어 기존 연료와 함께 사용 시 개선된 연소 및 배기성능을 기대할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 시내버스용 대형 CNG 엔진에 수소를 일정 부분 CNG와 혼합한 HCNG 연료를 공급하여 희박연소를 시킴으로서 연소 및 배기성능을 개선하는 실험을 수행하였다. 수소혼합비율, 공연비, 점화시기 변화에 따른 연소 및 배기성능을 살펴보고 최적운전조건을 찾아내었으며 산화촉매 성능평가를 통해 11리터 버스용 HCNG 엔진의 상용화 가능성을 검토하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
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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.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.119.1-119.1
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• 2016

크라이오 워터펌프(CWP)는 크라이오 펌프(CP)와 달리 10 K 활성탄 어레이는 장착하지 않고 100 K 정도로 냉각시킨 배플만을 사용하여 물의 배기속도를 최적화 하는 데 초점을 맞춘 진공펌프다. 용기 압력이 10-9 mbar 대가 될 때까지는 잔류기체의 90% 이상이 수분이므로 다른 기체들의 배기 보다는 물을 잘 배기하는 것이 배기시간을 단축하고 도달 진공도를 낮추는 첩경이라는 아이디어에 근거를 두고 있다. CWP는 물 흡착확률을 거의 1에 가깝게 만들어서 오리피스 컨덕턴스에 육박하는 이상적인 펌프를 제작할 수 있지만 용도상 직부형(close type), 통과형(in-line type) 및 내장형(in-vessel type) 등 세 가지 다른 형태에 따라 성능도 약간씩 다르다. CWP는 모든 기체에 반응하는 정통적인 CP에 비해 훨씬 간단하고 저렴하게 만들 수 있으면서도 진공 시스템에 큰 영향을 미칠 수 있지만 물 이외의 기체들을 배기할 펌프가 필요하다는 측면에서 활용에 제약이 있다. 만일 TMP를 이미 사용하고 있거나 작은 TMP를 추가로 달아서 충분히 작동이 가능한 시스템이면서 수분 발생이 많은 곳이나, 또 활성탄의 오염이나 산소 분위기 등 CP 투입이 꺼려지는 환경이라면 CWP 사용이 좋은 선택이 될 수 있다. CWP의 물 배기용량은 CP의 알곤이나 질소 배기용량에 준하는 크기로 0.5g/cm2 이상임이 실험적으로 입증되었다. 따라서 일반적인 상황에서 정상 작동시 대부분의 기체는 TMP로 배출하고 잔류 수분만 포집하므로 CP처럼 주기적인 재생이 필요 없다. 필요하다면 CWP는 금속 표면에 응축된 물을 드라이펌프 작동만으로 쉽게 제거할 수 있고 혹시 오염 물질이 붙어도 세척이 용이하다. 이런 사용상 융통성과 여러 가지 장점에도 불구하고 그동안 물배기에 대한 인식이 미흡하고, 또 부수적이고 추가적인 비용이 드는 것으로 생각되어 주목을 받지 못했지만 디스플레이와 반도체 산업을 필두로 물 분압을 낮추고 생산수율을 높이는 것에 점점 더 관심이 높아지면서 CWP에 대한 수요도 높아지고 있다. 본 보고에서는 20인치 통과형 CWP를 만들고 14인치 TMP에 얹어 복합 진공배기시스템을 구성한 후 물 배기속도와 알곤, 질소 및 수소 배기속도를 측정하고 예측치와 비교했다. 아울러 물 배기용량 측정 및 CWP의 온도제어와 펌프재생 특성 평가 결과도 정리했다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제38권1호
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• pp.15-22
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• 2014

엔진 배기 저감이나 열효율 향상을 위하여 배기관에 많은 장치들이 부착되고 있다. 이러한 장치들은 배기구의 개도면적을 줄이게 되고 배기 압력을 증가시킨다. 배기압력의 증가는 원활한 가스 교환을 방해하여 엔진 성능이 저하되는 원인이 된다. 그러나 적당한 배압의 증가는 잔류가스의 효과에 의하여 질소산화물을 감소시킬 수 있다. 본 연구에서는 배기 압력 증가가 엔진 성능에 미치는 영향을 평가하기 위하여 배기관 끝단의 개도량을 변화시켜 배기 압력을 조절하면서 엔진 실험을 수행하였다. 실험 결과 무부하에서 배압이 미소하게 증가된 경우에 연료 소모율이 저감되고 동시에 질소산화물이 저감되었지만 과도하게 배압이 증가하는 경우에는 연소의 악화로 유해 배기가스가 크게 증가되었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.93-93
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• 2011

고진공 펌프 국산화의 일환으로 터보분자 펌프와 크라이오 펌프 개발이 진행 중이다. 크라이오 펌프 개발은 기계연구원, 우성진공(주), 국민대학교가 연합해서 수행하고 있다. 올해 9월말에 끝나는 1단계 마지막 3차 년도에는 두 고진공 펌프 모두 시제품을 완성하고 성능을 입증해야 한다. 이를 위해 고진공 펌프 개발과 별도로 진공 펌프 종합특성평가 시스템 개발도 표준과학연구원 주도로 진행되고 있는데 크라이오 펌프 평가 시스템은 원자력연구원이 담당하고 있다. 완성된 크라이오 펌프 성능평가 장치는 상온 기준 5${\times}$10-11 mbar의 기저압력을 보이고 있어서 초고진공 영역에서 크라이오 펌프 운전성능을 평가할 수 있는 준비를 마쳤다. 현재 크라이오 펌프 냉동기는 전반적으로 목표 설계치에 근접한 냉각성능을 나타내고 있는데 예를 들면 2차 냉각단 냉각능력이 10 K, 10 W로 대형 크라이오 펌프를 제작하기에도 충분하다. 활성탄 어레이도 여러 모델들을 자작하여 배기성능을 시험해 보았으므로, 최종적으로 3,600 L/s 급에 적합한 어레이를 만들고 이를 개발된 냉동기에 얹고 열차폐와 몸통을 씌워 펌프로서의 운전성능을 평가하는 일이 남아있다. 시제품은 상용품과 달리 기기가 차지하는 공간이 크고 부대설비가 복잡해서 운전성능 평가 장치에 부착해서 실험하기 어려울 수도 있으므로 기계연구원 현장에서 진공 게이지와 기체도입구만 부착한 마구리 플랜지를 펌프 흡기구 위에 달고 간이로 배기속도를 측정하는 것도 고려하고 있다. 이 경우는 표준용기를 사용할 때보다 배기속도가 과대평가되므로 이를 보정해 주는 방안을 마련해 놓아야 한다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
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• pp.69.2-69.2
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• 2015

가속기의 진공용기는 안지름이 대략 20~40 mm 정도로 아주 작지만 길이는 수백 미터 이상이다. 이 같은 진공장치에서 기체 컨덕턴스가 그 진공성능을 결정하게 되며 점점 더 작아지고 있다. 이때 진공배기 방법은 주로 균등배기(distributed pumping)을 하는 데 초기에는 distributed ion pump와 Strip NEG를 주로 사용하였으며 최근에는 coated NEG가 대세이다. 균등배기의 또 다른 한 가지 방법으로 작은 동전 모양의 게터를 사용하여 그 성능을 평가하여 보고하고자 한다.