• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 1999년도 제17회 학술발표회 논문개요집
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• pp.40-40
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• 1999

가속기나 토카막과 같은 거대한 진공 장치의 용기 내벽을 청정화 하기 위해서는 용기 전체의 열처리(굽기, Baking)와 글로우 방전(Glow discharge) 법을 병행하여 사용한다. Baking은 일반 기체(N2, O2, 그리고 CO2)와 물(H2O)의 탈착에 효과적이고, Glow discharge cleaning은 탄소(Carbon-based)와 산소(Oxygen-based) 화합물의 탈착에 효과적이다. 특히 Glow discharge cleaning의 경우에는 전극의 모양, 진공 용기의 재질과 모양, 전극간의 거리, 사용되는 반응 기체의 압력 등에 따라 그 효과에 큰 차이가 있으므로 다각적인 연구가 필요하다. 본 연구에서는 그림 1과 같이 시험용 스테인레스(AISI 304와 AISI 316LN) 진공 용기를 설치하고, 시험 용기의 한쪽은 배기 용기와 oriffice로, 다른 편은 불순물의 정성.정량 분석을 위해 RGA(Residual gas analyser) 용기와 oriffice로 연결하였다. 전체 시스템 중에서 배기 부분과 분석 부분은 15$0^{\circ}C$에서 24시간 가열하여 전체의 기저 진공도를 1$\times$10-8Torr로 하였다. 기저 진공도의 용기에 고순도의 반응기체 (He, Ar, Ar+He, Ar+H2, Ar+N2 등)를 주입한후, DC 전압(0.8~1.5kV)을 변화하며 글로우 방전의 최적조건을 찾았다. 방전 동안 시험용 용기에서 방출되는 반응 기체 이외의 기체를 RGA로 측정하였고 외부에 Thermocouple을 여러곳에 장착하여 온도 변화를 측정하였다. 이상의 결과로부터 진공 용기 표면적으로부터의 불순물 탈착(desorption)과 불순물 분석, 플라즈마와 내벽의 상호작용등에 대한 결론을 얻을 수 있었다. 또한 Baking과 Glow discharge cleaning을 동시에 수행하여 Baking 온도의 낮춤에 따른 영향 평가도 수행하였다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제12권2호
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• pp.77-83
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• 2012

진공 시스템의 성능에 대한 밸브 컨덕턴스의 영향은 진공시스템의 설계 최적화를 위해 전산모사 되었다. 본 연구에서는, 전산모사기인 VacSimMulti에 의한 모델링기구가 제시되었다. 진공 시스템의 설계는 진공 장비의 다양한 산업적 구현을 위해 특정한 프로세스 조건을 충족해야 한다. 진공 밸브의 구조, 길이, 직경 등은 컨덕턴스 영향의 전산모사 변수로서 모델링 되었으며, 직렬 진공 시스템의 배기 밸브 또한, 다양한 크기와 구조로 모델링하여 전산모사되었다. 밸브 직경의 변화는 도관의 길이의 변화보다 진공특성에 있어 더 유의미한 효과를 보여주었으며 슬릿형의 밸브도관 시스템은 모델링된 밸브구조 중 가장 뛰어난 진공특성을 가지는 것으로 관찰 되었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2016년도 제50회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.165.2-165.2
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• 2016

빗각 증착이란 입사 증기가 기판에 수직하게 입사하는 일반적인 공정과는 다르게 증기가 기판의 수직선과 $0^{\circ}$이상의 각을 갖는 증착 방법을 의미한다. 본 연구는 공정 압력이 비교적 높은 스퍼터링 공정에서 빗각 증착을 실시하여 코팅층의 구조제어가 가능한지를 확인하였다. 본 연구에서는 조직의 치밀도 향상을 통한 특성 향상을 위해 TiN 박막을 제조함에 있어서 빗각 증착 기술을 응용하여 단층 및 다층 피막을 제조하고 그 특성을 비교하였다. 스퍼터 소스에 장착된 타겟의 크기는 6"이며, 99.5% Ti 타겟을 사용하였고, Ar 가스 분위기에서 기판으로 사용된 Si(100) 위에 코팅하였다. 기판과 타겟 간의 거리는 10 cm이며, 기판은 알코올과 아세톤으로 초음파 세척을 실시한 후 진공챔버에 장착하고 < $2.0{\times}10-5Torr$ 까지 진공배기를 실시하였다. 진공챔버가 기본 압력까지 배기되면 Ar 가스를 주입한 후 RF 파워에 약 300V의 전압을 인가하여 글로우 방전을 발생시키고 약 30분간 청정을 실시하였다. 기판의 청정이 끝난 후 다시 < $2.0{\times}10-5Torr$까지 진공배기를 한 후 Ar 가스를 주입하여 TiN 코팅을 실시하였다. 빗각 증착을 위한 기판의 회전각은 $70^{\circ}$, $80^{\circ}$와 $-70^{\circ}$, $-80^{\circ}$이며, TiN 박막의 총 두께는 약 $3.5{\sim}4{\mu}m$로 유지하였다. 스퍼터링을 이용한 TiN 박막의 빗각 증착 코팅을 실시하였으며, 공정조건에 따라 주상정이 자라는 모습과 기울어진 각도가 다른 구조를 갖는 박막이 제조되는 것을 확인할 수 있었다. 빗각증착을 실시하는 중에 기판 홀더에 약 -100 V의 전압을 인가하면 인가하지 않은 막에 비해 치밀한 박막이 성장한다는 사실을 확인하였다. 박막의 성능향상을 위하여 스퍼터 시스템에서 빗각 증착을 이용한 TiN 박막 형성을 실시하였다. SEM 단면 이미지에서 확인해본 결과 주상정이 자라는 형상이 공정 압력이 5 mTorr에서 2 mTorr로 낮아짐에 따라 상대적으로 치밀하면서 일정한 형태로 성장하는 것을 확인하였다. 본 연구를 통해 스퍼터링을 이용한 빗각 증착의 Structure Engineering 이 가능함을 확인하였으며 박막의 성능을 향상시키는 기술로서 응용 가능할 것으로 보인다.

• 한국진공학회지
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• 제19권1호
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• pp.1-9
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• 2010

진공게이지의 비교교정 방법으로 교정이 가능하고-비교교정은, 2차표준기라고 부르는 교정되어진 게이지와 교정할 다른 게이지의 지시값을 읽어 비교는 방법- 다른 진공관련 실험을 할 수 있는 기체 유량 시스템을 개발하였다. 교정시스템에의 진공용기는 터보분자펌프(TMP)에 의해서 배기하고, 후면에 스크롤펌프를 배치하여 배기시스템을 꾸몄다. 터보분자펌프의 최대허용가능 압력은 펌프의 주입구에서 0.1 Pa까지이며, 이보다 압력이 높아지면 배기속도가 감소하며 압력대 이하의 환경을 조절하기가 매우 어렵게 된다. 현재 133 Pa까지의 높은 압력을 발생시킬 수 있는 새롭게 개발된 기체유량조절시스템은 바이패스 라인에 맞도록 설계된 컨덕턴스-리듀서를 설치하여 터보분자펌프를 안전하게 운용할 수 있도록 하였다. 추가로 진공용기안에 전체압력 범위(0.1 Pa ~ 133 Pa)의 압력을 생성하며 기체 주입과 압력구배를 연구하였다. 압력의 최대 편차는 용기의 위쪽 방향에 위치한 가스 주입구에서 가까운 위치 C에서 1.6%로 나타났다.

• 한국농업기계학회:학술대회논문집
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• 한국농업기계학회 2002년도 동계 학술대회 논문집
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• pp.217-222
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• 2002

본 연구에서는 가연성 폐기물을 이용한 시설원예 난방에너지 공급시스템 개발을 위하여 대형 온실 난방이나 RPC 시설에 이용할 수 있는 왕겨와 중유 겸용연소 시스템에서 중유의 연소 및 성능 특성을 분석하고자 하였다. 중요 인자로는 분사노즐의 크기(2.0, 2.25, 2.5, 3.0 GPH)와 진공압력(375, 500, 625, 750 Pa)을 설정하였으며 이에 대한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1.진공압력 500Pa조건에서 연료 공급율이 증가할수록 연소실 벽체 열교환기 효율은 감소하고 폐열회수 열교환기와 사이클론 열교환기의 효율이 증가하였으며, 노즐 2.5GPH에서 진공압력이 커질수록 연소실 하부의 온도가 감소하였고 연소실 상부에서는 비슷한 경향을 보였다. 2, 연소온도특성, 열효율, 배기가스 성분분석 등의 결과로 볼 때 최적의 연소 조건은 노즐 2.5GPH는 진공압력 375Pa, 노즐3.0GPH는 진공압력 500Pa과 625Pa 사이로 판단되었다. 3. 배연가스내의 대기오염 성분은 모든 실험처리에서 CO 함량은 거의 없고 SO$_2$와 NO$_{x}$의 함량 또한 일반 보일러 허용기준을 만족하는 것으로 나타났다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.255-256
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• 2009

자구형 오일 로터리 펌프의 정전시 오일 역류를 방지하기 위한 간단한 구조 장치로 역류 방지형 센터링 (anti suck back centering, ASBC)을 개발하고 배기 특성을 평가하기 위하여 소형 배기 시스템 (mini vacuum system)과 개인용 컴퓨터, AD converter (National instrument, NI-6009), 터치 패널 기반의 자동 제어 시스템을 제작하였다. 본 연구에서는 ASBC의 배기 특성을 확인하였고, 배기 특성을 해석하기 위하여 3차원 전산 유체 해석 프로그램인 CFD-ACE+를 사용하여 점성 유동 영역에서 유동장을 해석하였다. 그리고 평활도를 개선한 ASBC의 리크양을 측정 하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2012년도 제43회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.136-136
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• 2012

기체부하가 작은 초고진공 시스템은 보통 60~360 l/s 정도의 배기속도를 가지는 이온펌프를 사용하고 있으며 $10^{-10}$ mbar대의 진공도를, 때에 따라서는 $10^{-11}$ mabr대의 도달진공도를 얻을 수 있다. 이온펌프의 단점 중 하나는 그 부피와 무게가 상당하다는 데 있고 따라서 사용자의 불편을 초래한다. 본 논문에서는 부피, 무게를 줄이면서도 동일한 진공성능을 구현하기 위한 노력을 보고하고자 한다. 아주 작은 크기의 이온펌프(10 l/s)와 소형 게터펌프를 조합하여 초고진공용 조합펌프를 구성하였고 그 진공특성을 조사하였다. 그 결과 작은 펌프의 조합으로도 $10^{-11}$ mabr대의 진공도를 비교적 손쉽게 얻을 수 있었으며 $10^{-10}$ mbar의 진공도는 재빨리 얻을 수 있었다.

• 한국정밀공학회지
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• 제24권6호
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• pp.86-95
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• 2007

This paper presents the optimal design of an exhaust system of a vacuum-compatible air bearing using a genetic algorithm. To use the air bearings in vacuum conditions, the differential exhaust method is adopted to minimize the air leakage, which prevents air from leaking into a vacuum chamber by recovering air through several successive seal stages in advance. Therefore, the design of the differential exhaust system is very important because several design parameters such as the number of seals, diameter and length of an exhaust tube, pumping speed and ultimate pressure of a vacuum pump, seal length and gap(bearing clearance) influence on the air leakage, that is, chamber's degree of vacuum. In this paper, we used a genetic algorithm to optimize the design parameters of the exhaust system of a vacuum-compatible air bearing under the several constraint conditions. The results indicate that chamber's degree of vacuum after optimization improved dramatically compared to the initial design, and that the distribution of the spatial design parameters, such as exhaust tube diameter and seal length, was well achieved, and that technical limit of the pumping speed was well determined.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제40회 동계학술대회 초록집
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• pp.356-356
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• 2011

챔버 내부의 압력은 gauge가 달려 있는 몇몇 지점에만 국한되어 읽을 수 있었기 때문에 gauge를 이용한 압력 측정을 통해 보다 상세한 진공도를 구하기란 쉽지 않다. 챔버 내부의 압력은 빔 운전에 적합한 초고진공을 유지하여야 하고, 균일하여야 하므로 신뢰 할 수 있는 방법으로 진공도를 정확히 계산해 볼 필요가 있다. 그리하여 압력에 영향을 미치는 여러 가지 진공 시스템 내부의 요소인 Outgassing, 배기속도, 컨덕턴스, 압력 등을 mass balance equation을 이용해 수식화 하여 정리한다. 이 수식을 가지고 FEA(Finite element analysis)프로그래밍을 이용해 진공도를 계산한다. FEA 프로그래밍에 쓰이는 프로그램은 Matlab, excel을 이용하였다. 이 프로그래밍 결과에 따라 Pressure Profile을 작성 하고, 시간이 변함에 따라 진공도가 어떻게 변하는지 실제로 계산하여 time constant를 구한다. 이 값들을 챔버를 가지고 측정한 데이터와 비교하여본다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2011년도 제41회 하계 정기 학술대회 초록집
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• pp.89-89
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• 2011

반도체 공정 등에서 $10^{-6}{\sim}10^{-8}$ mbar의 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 표준화 되어 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 25,000 rpm 까지의 기본 성능시험을 수행하였으며, 발열 특성의 개선을 위한 비선형 제어기의 설계 사례에 대한 시뮬레이션 결과를 나타내었다.