• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.150-150
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• 2012

본 연구에서 개발된 Enhanced huels형 플라즈마 발생장치는 초음속 공기 플라즈마 환경에 대한 열 보호 물질의 개발과 시험평가를 위한 지상 시뮬레이션 시험을 목적으로 개발되었다. Enhanced Huel형 플라즈마 토치는 고출력에도 불구하고 전극 부식에 의한 오염도를 최소화할 수 있고, 일반적인 직류 토치로는 얻을 수 없는 초고엔탈피 플라즈마 열유동을 얻을 수 있는 특징이 있다. 구축된 장치는 최대 직류 전력 1,200 kW까지의 출력 제공이 가능한 DC 전원과 플라즈마 토치, 플라즈마의 진단계측 및 재료 시험 수행이 가능한 진공쳄버, 플라즈마를 기체로 회복시켜주기 위한 디퓨저, 디퓨저를 빠져나오는 초고온 열 유동으로부터 열을 제거하기 위한 열교환기, 쳄버 전체의 압력을 제어하기 위한 진공 장치, 후처리 시스템, 가스 공급부 시스템, 냉각수 공급 시스템으로 구성되어 있다. 또한 플라즈마 진단계측장비로는 enthalphy 측정시스템과 각 종 열유속 측정 탐침기, pyrometers, 분광계, 적외선 카메라, 고속 카메라를 갖추고 있다. 시운전 결과 토치 공급전력 412 kW, 공기공급 12.31 g/s , 토치 내부압력 4.14 bar의 운전조건에서 62%의 효율로 플라즈마 엔탈피 16.7 MJ/kg의 성능을 얻었다.

• Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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• v.13 no.3
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• pp.31-38
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• 1993

The storage ring vacuum system for the Pohang Light Source (PLS) has been designed to maintain the vacuum pressure of $10^{-10}Torr$ which requires UHV welding to have helium leak rate less than $1{\times}10^{-10}Torr{\cdot}{\ell}/sec$. In order to develop new technique (PLS) welding technique), a prototype vacuum chamber has been welded by using Tungsten Inert Gas welding method and all the welded joints have been tested with a non-destructive method, so called helium leak detection, to investigate the vacuum tightness of the weld joints. The test was performed with a detection limit of $1{\times}10^{-10}Torr{\cdot}{\ell}/sec$ for helium and no detectable leaks were found for all the welded joints. Thus the performance of welding technique is proven to meet the criteria of helium leak rate required in the PLS Storage Ring. Both the principle and the procedure for the helium leak detection are also discussed.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.02a
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• pp.235-235
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• 2012

반도체/디스플레이 공정의 설치 layout의 단순화와 전체 공정 cost의 저감을 위하여 대용량, 고진공 성능의 진공시스템 수요가 증대되고 있다. 이로써 고진공 펌프 국산화의 일환으로 터보분자 펌프와 크라이오 펌프 개발이 진행 중이다. 개발 시제품의 최종 상용화 단계에 진입하기 위한 목적으로 핵심부품의 진공, 기계적 특성평가, 운전상태 및 진공 특성평가, 신뢰성 확보/공정대응성 평가를 위한 관련 기술 및 장치가 개발되었다. 본 연구에서는 터보분자펌프의 공정별 gas load 다변화에 따른 기계적 안정성과 작동 신뢰성의 확인을 위해 내구성 평가 장치를 설계/제작하였다. 상용화 제품의 성능 테스트를 통한 RPM, 소비전력, 압력 그리고 온도 등의 패턴을 확인하여 내구성 평가시스템의 신뢰성을 확인하고 터보분자펌프의 성능 특성 변화를 고찰하고자 한다. 본 연구는 지경부 산업원천기술개발사업 중 "초고진공펌프 개발" 사업의 제 3 세부과제인 "고진공펌프 종합특성평가시스템 개발(과제번호: 11201044)" 및 "스마트형 진공 배기 진단 제어 시스템 개발(과제번호: 11201038)" 과제에서 수행된 연구결과의 일부임.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2012.08a
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• pp.100-100
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• 2012

지식경제부의 청정제조기반 산업원천개발사업의 일환으로 진행 중인 "초고진공펌프 개발" 과제 중 제3세부 과제인 "고진공펌프 종합특성평가시스템 설계, 진단기술 개발" 과제에서 진행되고 있는 연구수행결과를 소개한다. 국내 초고진공펌프 개발 수준의 선진화를 위한 기본적인 초석 확립은 현존하는 모든 진공 발생 장치의 국제적 신뢰성이 있는 완벽한 성능평가의 구현에 있다고 할 수 있다. 고진공펌프개발 총괄 과제의 대명제는 "국제적 신뢰성을 가지는 상용화 제품의 완성"이며, 이를 위한 3세부과제의 추진 방향은 기 완료된 1단계 기술개발에 근거한 1세부과제 및 2세부과제와의 유기적인 infra를 통한 성공적인 지원체계 구축 및 상용화 제품 개발 단계의 모든 신뢰성 확보 전략을 수립, 수행하는 것을 골자로 하고 있다. 또한 2단계 사업 추진 동안 제품 개발 주체인 산업체에 모든 개발된 기술을 적용할 수 있는 기반 제공 및 상용화를 위한 성공적인 기술이전도 포함된다. 상용화 개발 완료 후인 Post Project 기간 동안에 발생할 수 있는 모든 지원체계의 구축도 장기간에 걸친 연구 개발의 연장선상에서 추진되어야 될 것으로 예상된다. 세부 추진내용으로 나노팹 공정현장의 고진공펌프 신뢰성평가의 기본 개념설계를 포함한 현장 데이터의 확보 및 분석 현황, 공정현장의 실제 환경에 투입하기 전 단계의 모든 신뢰성 확보 방안, 터보분자펌프의 경우 파괴실험을 포함한 over speed, shock venting, foreign debris dropping test 등 상용화 단계에 필요한 기본 시험평가 조건을 고찰하고자 한다. 상용화 단계의 내구성 및 신뢰성 확보를 위한 전제 조건은 대외적으로 공표할 수 있는 시험 평가 데이터와 개발 주체에서 기밀 수준으로 유지해야만 하는 민감한 자료의 상시 생산 infra의 구축으로 볼 수 있다. 이러한 고진공펌프개발이라는 과제의 대명제를 완성하기 위하여 추진 연구개발 방향 등 진행형인 2년간의 최종 상용화에 필요한 국제 신뢰성, 공정대응성 확보 등 핵심사업 추진내용 및 infra 구축의 상세개발 로드맵을 완성하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.88-88
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• 2011

복합분자펌프는 기존의 터보분자펌프 turbine blade에 spiral grooved를 추가하여 초고진공(10-8 Pa)에서 저진공(330Pa)까지 넓은 압력범위에서 사용할 수 있고 이 펌프를 사용함으로서 완전 oil free한 진공시스템을 만들 수 있는 특징을 가지고 있다. 특히, 회전체를 비접촉으로 지지하는 자기베어링 방식을 적용함으로써, 진동은 극히 작고 베어링수명은 길면서 중저진공에 대한 배기속도가 크고 임의의 방향으로 접속이 가능하여 반도체 및 디스플레이 제조 공정과 같은 첨단산업의 다양한 분야에 쉽게 적용되고 있으며, 그 적용 분야와 시장은 계속 성장하고 있다. 고 진공과 배기 속도의 달성을 위해서, 고속으로 이동하는 격면과 기체분자를 충돌시켜, 기체 분자를 원하는 방향으로 유도하는 작동원리를 가지고 있다. 특히 공기분자의 밀도가 매우 낮은 희박가스 상태에서 고속 회전하는 blade로 공기분자를 쳐 내면서 작동됨으로써 날개의 상하 압력차에 의한 공기력보다도 날개의 고속회전이 매우 중요시 되고 압력으로는 10-1 Pa 이하의 분자영역에서 그 성능을 최고로 발휘 할 수 있다. 이러한 복합 펌프의 주요 장점은 다음과 같다. 1. 10-8 Pa (10-10torr)~10 Pa (1 torr) 까지 넓은 영역에서 배기가 가능하다. 2. 탄화수계의 대하여 높은 압축특성을 가지고 있고, 윤활유를 사용하지 않으므로 얻을 수 있는 진공상태가 고청정하다(oil free). 3. 정밀 5축제어 자기베어링으로 완전히 부상하여 회전함으로서 마모가 없고 진동이 최소화하였을 뿐만 아니라, 또한 운전음도 거의 없다. 4. 설치조건에 제한이 없고 고장이 거의 없다. 본 논문에서는 이러한 복합분자펌프의 개발을 위하여, 상기 연구기관에서 수행된 내용을 소개하고 있으며, 펌프 시스템의 기본 설계 및 자기베어링 시스템의 설계 결과 및 수치해석 결과를 나타내었다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.13 no.1
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• pp.9-13
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• 2004

Perylene is an interesting material known to have P-type and N-type characteristics at the same time. We prepared perylene thin-films in ultrahigh vacuum with two different deposition rates of 0.1 $\AA$/s and 1.0 $\AA$/s in order to study the dependence of film characteristics on the growth condition. The smaller average grain size with larger surface coverage as well as the better crystallinity were observed on the perylene film prepared under 1.0 $\AA$/s deposition rate in x-ray diffraction (XRD) and atomic force microscopy (AFM) study. For studying electrical property of the film, perylene organic thin-film transistor (OTFT) with gold contacts was fabricated on $SiO_2$/Si surface in UHV condition. The prepared perylene OTFT device shows P-type characteristic. The obtained hole mobility in the current-voltage characteristic curve was$2.23\times10^{-5}\textrm{cm}^2$/Vs.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 1999.07a
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• pp.48-48
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• 1999

티타늄 알루미나이드 합금은 이들의 강도나 고온 특성 때문에 초음속 비행기의 구조물질이나 수소를 연료로 사용하는 비행기의 엔진물질로 각광받고 있다. 그러나 티타늄 알루미나이드 합금들은 이들이 갖는 규칙적인 미세구조로 인하여 실온에서 낮은 연성을 나타내는 단점이 있다. 실온에서 낮은 연성을 갖는 티타늄 알루미나이드 합금의 단점은 텅스텐, 물리브덴, 니오비움, 탄타륨, 바나디움 등의 베타 안정화 물질들을 첨가함으로서 어느정도 극복되고 있다. 따라서 티타늄 알루미나이드 합금이 초음속 비행기의 구조 물질이나 수소를 사용하는 엔진 물질로 사용되기 위해서는 이 물질들의 산화연구가 필수적이다. 지금까지 티타늄의 산화연구에서 알루미늄이나 니오비움의 역할에 대해서는 여러 연구자들이 연구를 한 바 있다. Chaze와 Coddet는 알루미늄이 티타늄에서 산소의 용해도를 감소시키고, Chen과 Rosa는 니오비움이 티타늄에서 산화물 형성율을 낮춘다는 것을 각각 알아냈다. 그러나 지금까지 티타늄 알루미나이드의 산화연구는 충분하지 못했다. 지금까지 티타늄 알루미나이드의 산화연구에서 밝혀진 산화운동학의 내용은 가열온도와 가열시간에 따라 크게 다른 두 개 혹은 그 이상의 산화물을 갖는다는 것이다. 본 연구의 목적은 여러 가지 티타늄 알루미나이드 합금의 산화특성을 밝히는 것이다. 이를 위하여 첫 번째 실험은 실온 공기 중에서 자연적으로 산화된 여러 가지 티타늄 알루미나이드 합금들($\alpha$2,$\beta$,${\gamma}$)을 초고진공($\leq$10-11Torr)속에 넣고, 시료의 온도를 실온에서 100$0^{\circ}C$까지 변화시키면서 AES(Auger Electron Spectroscopy)와 ISS(Ion Scattering Spectroscopy)를 사용하여 각각의 온도에서 여러 가지 시료들의 표면조성을 조사했다. 두 번째 실험은 티타늄 알루미나이드 시료를 고순도 공기(hydrocarbon$\leq$0.1^g , pp m) 중에서 각각 $600^{\circ}C$에서 100$0^{\circ}C$까지 가열하여 산화시켰다. 이 시료의 산화도는 각각의 가열온도에서 가열시간을 변하시키면서 TGA(Thermogravimetric Apparatus)로 측정했다. 실온 공기중에서 자연적으로 산화된 여러 가지 티타늄 알루미나이드 합금들을 초고진공속에 넣어 100$0^{\circ}C$까지 가열한 실험에서는 이들 시료에 포함된 알루미늄의 양에 따라서 표면 조성이 크게 다른 것을 알 수 있었다. 그리고 고순도 공기 중에서 100$0^{\circ}C$까지 가열하여 산화시킨 티타늄 알루미나이드 산화물의 산화기구는 명백한 3단계 포물선 산화의 특성을 나타냈다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.1-1
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• 2010

핵융합에너지는 1930년대 한스 베테에 의해 태양과 별 에너지의 근원임이 밝혀진 후 소핵 폭탄실험 성공으로 그 위력적인 에너지를 인공적으로 만들 수 있음을 세상에 드러내게 된다. 그 뒤 이 에너지의 평화적인 이용 노력이 시작되었고 1958년 스위스에서 핵융합에너지의 평화적 이용에 대한 첫 국제회의가 열리게 되면서 에너지원으로서의 연구를 통해 냉전시대의 경쟁 대상의 과학기술의 하나로 부각되면서 눈부신 성능 향상을 보여주게 되었다. 아직 여러 어려운 관문이 남아있지만 기후변화와 에너지원 고갈에 의한 새로운 에너지원에 대한 강력한 필요성이 제기되면서 ITER와 같은 대형 국제공동연구시설 건설이 시작되었고 2030년대에는 최초의 핵융합발전소를 건설하려는 꿈도 그려가고 있다. 핵융합에너지를 얻는 방식에는 여러 방법이 시도되었는데 현재는 자기장을 이용해 플라즈마를 핵융합반응이 일어나기에 충분한 시간동안 가두는 자기핵융합방식과 관성으로 플라즈마를 가두는 관성핵융합방식으로 크게 구분할 수 있다. 자기핵융합방식의 경우 플라즈마를 만들고 가열하여 핵융합반응 확률이 높은 고온으로 가열하고 그 조건을 오래 지속시키는 기술들이 필요한데 이 기술들은 오늘날의 거의 모든 극한기술들이 망라되어 적용되는데 초전도, 고주파/ 초고주파, 대전력 공급, 대형 시설 실시간 제어기술, 대규모 신호처리기술, 고온 플라즈마 진단 기술, 대규모 시스템 시뮬레이션 기술 등이 그것이다. 여기에 또한 중요한 기술의 하나로 초고진공 기술이 필요하다. 이러한 기술이 집약되고 서로 통합되어 하나의 목적을 위해 쓰여지도록 고안되고 만들어진 장치가 자기핵융합 장치이며 따라서 현대의 자기핵융합장치들은 굉장히 복잡하며 대형 시설로 지어질 수밖에 없다. 우리나라는 1970년대 말부터 소형의 플라즈마 연구시설을 시작으로 자기핵융합 연구를 시작하면서 인력 양성을 시작하였으며 가속기 등 대형 연구시설이 본격적으로 지어지던 1990년대에 세계적으로 유래가 없는 초전도 자기핵융합장치인 KSTAR장치 건설 프로젝트를 시작하게 되었다. 총 11년이 넘는 건설기간 동안 여러 학교와 연구기관, 그리고 산업체가 참여하여 성공적으로 시운전을 실시하였으며 당당히 세계적인 장치를 통한 핵융합연구 대열에 동참하게 되었다. 이를 통한 기술 개발의 결과로 국제적 공동연구장치 ITER의 건설사업에 참여하게 되었고 KSTAR와 ITER를 통해 핵융합 에너지 상용화 기술 개발을 국가적인 기술개발의 목표로 결정하고 연구개발계획을 전략적으로 세워 진행하고 있다. 이번 논문에서는 자기핵융합의 특징과 연구 동향을 통해 우리나라의 기술 수준을 조망하고 특히 진공 기술 분야와의 상호 의존적 영향 분석을 통해 공동의 발전 방향을 모색해 보려고 한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.21-21
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• 2010

본 개발에서는 초고속 복합 분자펌프 구동을 위한 디지털 구동장치를 설계하였다. BLDC구동을 위한 디지털 제어 시스템의 핵심제어 보드 설계 및 모듈 설계를 하여 보드제작 및 기본성능평가를 하고 고속 회전 실험을 하였다. AMB의 구동 특성을 파악하였으며 AMB 구동을 위한 와전류식 변위 센서의 구동 특성을 파악하였다. 와전류식 변위 센서의 거리측정 방법을 구현하였으며 AMB와 와전류식 변위센서 구동부를 설계하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.91-91
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• 2011

본 개발에서는 초고속 복합 분자펌프 구동을 위한 디지털 구동장치를 설계 하였다. 초고속 모터구동을 위한 핵심제어 보드 설계 및 모듈을 설계하여 기본성능을 평가하였다. 또한 초고속 전동기 운전시 급가속 성능을 향상 하기 위해 홀센서에 의한 위치측정 오차를 최소화하는 관측기를 설계하여 모터제어기를 설계하여 고속회전 시험을 하였다. AMB 구동을 위한 전류제어기를 제작하여 성능시험을 하였다. AMB 구동을 위한 와전류식 변위센서 구동부를 설계 제작하였다.