• 한국진공학회지
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• 제17권4호
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• pp.270-277
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• 2008

진공이란 공간의 기체압력이 대기압보다 낮은 상태, 즉 분자밀도가 약 $2.5{\times}10^{19}$분자/$cm^3$ 보다 적은 상태를 의미하며, 극청정환경 제공, 단열효과, 입자의 장거리 비행가능, 증발과 승화작용, 안정된 플라즈마를 유지, 생화학 반응 억제, 우주환경 제공 등의 특성으로 인해 오늘날 전 산업분야 및 과학기술 분야에 응용이 되고 있다. 우주환경은 이러한 고진공 환경과 태양 복사열에 의한 고온 환경 및 극저온이 반복되는 가혹한 환경으로 특징지어지는데, 위성체는 지상에서 발사되어 우주궤도에 진입한 순간부터는 계속해서 우주환경에 노출된다. 위성체가 이러한 가혹한 우주환경에 노출될 경우 주요부품에 기능장애가 초래되기도 하며 이는 결국 임무의 실패로 이어지기도 한다. 따라서 위성체는 지상에서 우주환경시험을 거쳐 기능 및 작동상태를 점검해야 하며, 이를 위해서는 우주환경을 모사 할 수 있는 우주환경 모사장비가 필요하다. 우주환경모사장비라 함은 우주환경의 주특징인 고진공상태와 극저온 환경을 모사할 수 있는 지상장비를 말하며, 장비의 설계 및 제작에는 기본적으로 진공기술이 응용되게 된다. 본 논문에서는 한국항공우주연구원이 보유하고 있는 인공위성의 개발에 필수 장비인 우주환경모사장치들을 소개하고, 최근 발달된 국내 진공기술로 국산화 제작에 성공한 유효제원 ${\varphi}8m{\times}L10\;m$ 급의 대형열진공챔버를 통하여 우주개발에 응용되는 진공기술을 소개하고자 한다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제37권8호
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• pp.51-58
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• 2021

최근 우리나라는 미국항공우주국이 주도하는 유인 달 탐사 프로젝트인 아르테미스 프로그램에 10번째 국가로 참여하게 되면서 다방면에서 유관연구를 수행하고 있다. 특히, 달의 극지방에는 동결토 형태로 다량의 물이 존재하는 것으로 밝혀지면서 이를 자원으로 활용하기 위한 연구들이 활발히 진행되고 있다. 달 표면에 자리 잡고 있는 월면토의 열전도도에 관한 정보는 얼음 존재 추정 및 취득을 위한 열 채굴 기술 등에 활용될 수 있다. 본 연구에서는 지반열진공 챔버를 활용하여 진공압에 따른 한국형 인공월면토(KLS-1)의 열전도도를 측정하였다. 기존 연구에서 밝혀진 인공월면토(JSC-1A)와 비교분석을 통해 한국형 인공월면토의 유효성을 재확인하였으며, 건조단위중량 및 진공압에 따른 열전도도 추정이 가능한 경험적 예측모델을 제안하였다. 본 연구에서 도출된 결과는 진공 챔버를 이용한 달 행성의 극저온 환경 구현 시 활용이 가능할 것으로 판단된다.

• 한국지반공학회논문집
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• 제38권12호
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• pp.125-134
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• 2022

세계 우주 기관들로 조직된 국제 우주탐사 협력 그룹이 발간하는 글로벌 우주탐사 로드맵에서는 미래 달 탐사 방향과 달 자원 활용을 위한 거주 계획을 반영하는 등 달은 심우주 탐사를 위한 전초기지로 주목받고 있다. 따라서 달 행성 지반 환경 재현 인프라 기술은 미래 달 지상 탐사를 위해 필요한 다양한 장비들의 성능검증에 활용될 수 있다. 본 연구에서는 달 착륙 및 기지 건설 후보지인 달 남극 영구음영지역의 고진공 및 극저온 지상 환경을 재현하고자 하였다. 현재까지 달 지상 환경 재현을 위한 효율적 장비 운용 프로세스는 제시되지 못한 실정으로, 본 연구에서는 파일럿 지반열진공챔버에 인공월면 지반을 조성한 뒤 다양한 진공 환경에 대해 일방향 지반냉각 실험을 진행하고 이를 평가하였다. 냉각효율 및 장비 안정성 측면에서 가장 유리한 진공 환경은 30-80 mbar인 것으로 파악되었으나, 고진공 환경에서 얼음이 승화되지 않기 위한 극저온의 온도를 구현하기 위해서는 주변부 냉각이 추가적으로 요구되었다. 이를 위해 본 연구에서는 동결비 개념을 적용해 효율적인 주변부 냉각 가동 시점을 제안하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2013년도 제44회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.194-195
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• 2013

초음속 공기 플라즈마 환경을 모사할 수 있는 0.4 MW급 Enhanced Huels형 초음속 공기 플라즈마 발생 장비가 2012년에 전북대학교에 설치 완료되었다. 초음속 공기 플라즈마 시험장비는 대기권으로 reentry 할 수 있는 비행체의 열차폐체 시험평가를 주목적으로 개발되었으며, 핵융합장치용 고온 내열체 소재개발에도 활용될 예정이다. 분절형 아크 플라즈마 토치는 전극부식에 의한 오염도를 적으면서 고출력의 안정적인 플라즈마를 발생시키며, 일반적인 직류 토치로는 얻을 수 없는 초고엔탈피 플라즈마 열유동을 얻을 수 있는 특징이 있다. 구축된 장비는 최대 직류 출력 1,200 kW의 DC 전원공급장치, 0.4 MW급의 분절형 아크 플라즈마 토치, ${\phi}1.5m{\times}2m$ 크기의 진공쳄버, 1 MW의 냉각 능력을 갖춘 디퓨저와 열교환기, 진공 용량 $100m^3$/min의 진공펌프 9대, 88 g/s의 공기유량에서 NOx를 50,000 ppm에서 100 ppm으로 저감할 수 있는 후처리 시스템, 4 bar 15 g/s의 공기를 공급할 수 있는 가스 공급장치, 30 bar 600 lpm의 저전도수와 4 bar 560 lpm의 일반수를 공급할 수 있는 냉각수 공급장치로 구성되어 있다. 초음속 공기 플라즈마의 발생 특성을 시험하기 위해 플라즈마 발생 조건으로 토치공급전력 350 kW와 410 kW, 토치 공기 공급 유량 16.3 g/s, 토치 내부압력 3.9~4.2 bar, 챔버압력 40 mbar으로 시험을 수행하였다. 발생된 플라즈마 상태를 진단하기 위해 속도는 쇄기 탐침기, 열유속은 Gardon 게이지, 엔탈피와 토치 효율은 토치의 공급전력과 냉각수에 의한 손실 전력으로 각각 측정하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제30권1호
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• pp.49-55
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• 2002

광섬유 브래그 격자/외부 패브리-페로 간섭 (FBG/EFPI) 센서를 이용하여 비대칭 적층판의 성형시 및 성형후 변형률과 온도를 동시에 모니터링 하였따. 본 논문에서는 광섬유 센서의 출력에 대한 변형률 및 온도의 관계를 수치적으로 유도하였으며 이를 통해 센서의 특성 행렬을 구하였다. 따라서 각각의 센서에 대해 특성 행렬을 구하기 위해 센서의 보정실험을 수행할 필요가 없다. 광원으로는 파장 이동 광섬유 레이저를 사용하였다. 두 개의 FBG/EFPI 센서를 Gr/Ep 비대칭 직교적층 복합적층판에 방향과 위치를 달리하여 삽입하고 오토클레이브 내에서 성형하는 동안 두 지점에서의 성형변형률과 온도를 실시간으로 모니터링 하였다. 또한 열챔버 내에서 제작된 적층판의 열변형률과 온도를 측정하였다. 이러한 실험들을 통해 복합재료의 효울적인 스마트 프로세싱에 대한 기초를 마련할 수 있으며 비대칭 직교적층 복합적층판의 열적 거동에 대해 알 수 있을 것이다.

• 한국항공우주학회지
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• 제49권8호
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• pp.617-626
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• 2021

비행체의 초음속 비행 중 고온 환경에서의 열 거동은 비행체의 열 구조 설계에 중요하다. 본 연구에서는 전역-국부 다중 디지털 이미지 상관기법을 사용하여 노치 구조물의 전 영역의 열변형 및 응력집중 현상에 대해 관찰/분석하였다. 다중 DIC 시스템은 2D DIC 시스템과 3D DIC 시스템으로 구성되었다. 가열 챔버를 이용하여 노치 시편을 가열하였으며 여러 온도에서 다중 DIC 시스템을 사용하여 구조물의 변형 이미지를 촬영하고 분석하였다. 다중 DIC 기법을 사용하여 노치 시편의 전 영역 변형률과 노치 부위의 응력집중 현상을 계측/분석하였으며 ABAQUS^TM 프로그램을 이용하여 노치 시편에 대해 유한요소해석을 진행하고 실험결과와 비교 분석하였다. 본 연구를 통해 다중 DIC 시스템의 열변형 계측과 응력 집중 현상의 연구 분석에서의 활용 가능성을 보여주었다.

• 항공우주기술
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• 제9권2호
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• pp.116-122
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• 2010

우주환경에서 임무를 수행하는 인공위성의 경우, 조립, 시험, 운용시점까지 위성 표면에 흡착되는 오염물질을 최소화하기 위하여 전 기간 동안 세심한 주의를 기울여야 한다. 위성표면에 흡착된 미세한 오염물질은, 고진공 및 고온, 극저온이 반복되는 가혹한 우주환경 속에서 위성의 성능저하 및 효율의 손실을 가져올 수 있다. 예를 들어 위성 표면에 떨어진 입자오염은 별 추적장치의 오류를 발생시킴에 따른 위성 자세제어의 실패를 가져올 수도 있고, 표면에 흡착된 분자오염은 렌즈, 미러, 윈도우 등의 광학기기 및 주요 민감 표면에 작용하여 광학적 특성과 열제어 성능의 저하를 가져올 수 있다. 위성의 조립 및 시험을 관장하는 한국항공우주연구원에서는 위성의 오염물질에 대한 노출을 최소화하기 위해, 오염측정이 이루어지는 청정실을 운용하고 있는데, 본 논문에서는 청정실 및 진공챔버 내의 부유입자측정, 표면입자오염측정, 표면분자오염측정법을 소개하고 오염측정 결과에 대한 분석을 수행하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.67-70
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• 2009

고농도 과산화수소를 이용한 연구가 활발해짐에 따라 과산화수소의 국내 생산을 위한 증류 방법에 대한 연구가 요구된다. 증류 방법에는 증류할 물질의 공급방식과 증류 회수, 증류 압력 등의 증류 조건에 따라 여러 가지 방법이 존재하며 과산화수소 증류에는 진공증류법이 사용된다. 진공 증류는 과산화수소의 열분해와 공기 중 입자와의 반응을 줄일 수 있다. 증류 조건은 Raoult's law를 이용하여 결정하였다. 실험 장치의 낮은 진공도와 진공도의 조절이 중요한 문제로 나타났으나 진공 챔버의 교체로 진공의 누설을 막아 진공도를 높였으며, 실험 장치에 정량밸브를 설치하여 진공도를 조절하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
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• pp.190-190
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• 2012

전북대학교 고온 플라즈마 응용 연구 센터는 교육과학기술부 기초연구사업 중 고가연구장비 구축사업의 일환으로 소재공정용 다목적 100 kW 플라즈마 발생장치를 구축하고 있다. 100kW급 ICP (RF)형 플라즈마 발생장치는 RF 전력 인출이 이중으로 되어있어 한쪽에서는 수~수십 um 크기의 금속, 세라믹 등 고융점 원료분말을 순간적으로 용해, 기화 및 분해시키고 이들 기화 또는 분해된 증기를 급랭시키는 과정에서 초미분(<1 um)을 합성하는 플라즈마 합성법 연구가 가능하도록 RF 플라즈마 분말 합성 시스템이 연결되어 있고 다른 한쪽으로는 진공 챔버 내에서 고온 고속의 RF 플라즈마 불꽃을 형성 한 후 RF 플라즈마의 축 방향으로 반응성 가스 및 코팅 대상 물질을 주입하여 코팅 할 수 있는 열플라즈마 용사코팅 시스템이 연결되어 있는 다목적 연구 장치이다. 본 장치는 100 kW급 RF 전원 공급기와 유도결합형 플라즈마 토치, 플라즈마 분말 합성 부, 플라즈마 코팅 및 반응성 증착부, 가스 공급부, 냉각수 공급부, 전기 계장/제어부로 구성되어 있다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2018년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.76-76
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• 2018

LCD 디스플레이 크기는 점차 대형화를 이루면서, 현재 LCD 디스플레이 크기는 3,000*3,320mm 크기까지 증가하여 개발이 활발이 이루어지고 있다. 디스플레이의 크기가 증가함에 따라 제조 장비의 크기도 증가되어야 하므로, LCD 디스플레이 CVD 공정에 사용되는 4,200*3,300mm 크기의 대형 Aluminium Vacuum Chamber 에 피막두께 $15{\mu}m$ 이상을 구현함과 동시에 두께 균일도가 우수하며 염수분무시험으로 168시간 이상의 내식성 확보가 가능한 양극산화조건 개발을 위하여 양극산화 피막의 각종 특성 평가를 실시하였다. 양극산화 피막 두께 측정은 와전류(Eddy Current)의 원리를 이용한 비파괴식 두께 측정법(ISO 2360, ASTM D 7091)을 적용하였으며, 염수분무시험 방법은 (KS D 9502)을 적용하였으며, HCl bubble stream 시험 방법은 HCl 5% 농도를 투명 아크릴 튜브에 채운후 bubble stream 을 종점으로 하여 평가를 실시하였으며, 열충격을 이용한 도금밀착성(KS D 0254), 도장접착력(ASTM D 3359) 등을 이용하여 전해조건 및 전해액 농도에 따른 피막 특성 비교평가를 실시하여 최적의 대형 Aluminium Vacuum Chamber 양극산화 전해 조건을 개발하여 4,200*3,300mm 크기의 대형 Aluminium Vacuum Chamber 제조를 목적으로 하였다.