• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.19 no.4
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• pp.249-255
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• 2010

Methods of the characteristics evaluation of turbo-molecular pumps (TMP) are well-defined in the international measurement standards such as ISO, PNEUROP, DIN, JIS, and AVS. The Vacuum Center in the Korea Research Institute of Standards and Science (KRISS) has recently designed, constructed, and established the integrated characteristics evaluation system of TMPs based on the international documents by continuously pursuing and acquiring the reliable international credibility through measurement perfection. The measurement of TMP pumping speed is normally performed with the throughput and orifice methods dependent on the mass flow regions. However, in the UHV range of the molecular flow region, the high uncertainties of the gauges, mass flow rates, and conductance are too critical to precisely accumulate reliable data. In order to solve the uncertainty problems of pumping speeds in the UHV range, we introduced a SRG with 1% accuracy and a constant volume flow meter (CVFM) to measure the finite mass flow rates down to $10^{-1}$ Pa-L/s with 3% uncertainty for the throughput method. In this way we have performed the measurement of pumping speed down to $10^{-4}$ Pa with an uncertainty of less than 6% for a 1000 L/s TMP. In this article we suggest that the CVFM has an ability to measure the conductance of the orifice experimentally with flowing the known mass through the orifice chambers, so that we may overcome the discontinuity problem encountering during introducing two measurement methods in one pumping speed evaluation sequence.

• Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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• 2011.10a
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• pp.764-765
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• 2011

In this paper, rotordynamic analyses of the Campbell diagram, critical speeds, and harmonic responses for a TMP rotor system are performed. Since the finite element model of the TMP rotor system has a very large number of degrees of freedom because of its complex geometry, and dynamic analyses for investigating the critical speeds, stability, and harmonic response are repeated for various design parameters, model order reduction (MOR) is necessary to reduce the computational cost. The Krylov-based model order reduction via moment matching significantly speeds up the rotordynamic analyses for the TMP rotor system.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.08a
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• pp.92-92
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• 2011

지식경제부의 청정제조기반 산업원천개발사업의 일환으로 진행 중인 "초고진공펌프 개발" 과제 중 제 3 세부 과제인 "고진공펌프종합특성평가시스템 설계, 진단기술 개발" 과제에서 추진된 연구결과를 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. 크라이오펌프 및 복합분자펌프의 최종 상용화 단계에 진입하기 위한 목적으로 핵심부품의 진공, 기계적 특성평가, 운전상태 및 진공특성평가, 신뢰성 확보/공정대응성 평가를 위한 관련 기술 및 장치가 개발되었으며, 시작품 단계의 기 개발품을 평가 진단하는 사업 추진단계에 진입하고 있다. 현재 구축되고 있는 저진공/고진공펌프의 성능평가장치의 개요를 소개하면서 향후 크라이오 펌프 및 터보분자펌프의 개발 및 상용화 단계에서 필요한 국제적 규격 및 내부적 가이드라인을 기 수행되고 있는 측정 데이터베이스에 근거하여 제시하고자 한다. 또한 향후 2년간의 최종 상용화에 필요한 국제 신뢰성, 공정대응성 확보 등 핵심사업 추진내용 및 infra 구축의 상세설계 로드맵 초안을 고찰하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.22-22
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• 2010

배기속도 2500 L/s, 최고진공도 $10^{-10}$ mbar를 구현할 대용량 복합 분자펌프 설계를 위한 3차원 유동해석을 실시하였다. 진공도가 $10^{-5}$ mbar 이상이 되는 고진공도에서는 Knudsen 수가 $10^2{\sim}10^7$에 이르러 분자간 충돌을 거의 무시할 수 있게 되며, 이때의 유체해석 방법으로서는 통상 희박기체 해석법으로 많이 쓰이는 Direct simulation Monte Carlo 방법보다, 충돌이 없는 분자의 자유운동을 모사하는 Monte Carlo 방법이 더 적합하게 된다. 본 연구에서는 다단계 rotor와 stator로 구성되는 복합분자 내 유동장에 Monte Carlo 해석법을 적용하여 유동해석을 실시하였다. 먼저 2차원 해석을 실시하여 분자펌프의 성능에 중요한 영향을 미치는 설계변수들을 도출하고, 이 설계변수들의 최적값을 다양한 3차원 유동해석을 통해 도출하였다. 해석결과는 펌프설계에 적용되어 펌프 성능시험결과를 통해 확증된다.

• Journal of the Korean Vacuum Society
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• v.10 no.1
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• pp.1-9
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• 2001

Pumping characteristics of a turbomolecular pump are influenced by interrelations of the down-stream and upstream pumping speeds (transmission probabilityxaperture conductance), and of gas flow rates (pumping speedxentrance pressure) in two directions. The pumping speed, one of the most important items characterized the performance of a pump, is given by dividing the net flow rate, that is, the difference between the counter flow rates by the pressure at the pumping port. The maximum compression ratio is defined as the ratio of the downstream pumping speed to the upstream one. Because these directional characteristics affect each other and are functions of the pressures of both sides, it is difficult to distinguish the relevant factors. However, quasi-quantitative analyses on them can be done if considering carefully the results of measuring the pumping speed and the maximum compression ratio.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.20 no.11
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• pp.3620-3629
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• 1996

In the free molecular flow range, the pumping performance of a turbomolecular pump has been predicted by calculation of the transmission probability which employs the integral method and the test particle Monte-Carlo method. Also, new approximate method combining the double stage solutions, so called double-approximation, is presented here. The calculated values of transmission probability for the single stage agree quantitatively with the previous known numerical results. For a six-stage pump, the Monte-Carlo method is employed to calculate the overall transmission probability for the entire set of blade rows. When the results of the approximate method combining the single stage solutions are compared with those of the Monte-Carlo method at dimensionless blade velocity ratio C=0.4, the previous known approximate method overestimates as much as 34% than does the Monte-Carlo method. But, the new approximate method gives more accurate results, whose relative error is 10% compared to the Monte-Carlo method, than does the previous approximate method.

• Proceedings of the Korean Society of Machine Tool Engineers Conference
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• 2004.10a
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• pp.298-303
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• 2004

The active magnetic bearing system for a TMP consists of four couples of magnets, five gap sensors with its amplifiers and a digital PID controller. For stabilizing and providing damping, digital PID controller is applied for each control axes and the inter-axis cross feedback controller is also applied to suppress low frequency vibration caused by gyroscopic moment of the rotor. Therefore in this paper, a digital controller of magnetic bearing for a TMP is design and examined.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.365-365
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• 2011

현재 지식경제부의 전략기술개발사업의 일환으로 진행 중인 "초고진공펌프 개발" 과제 중 제 3 세부 과제인 "고진공펌프종합특성평가시스템 설계, 진단기술 개발" 과제에서 추진된 연구결과를 소개한다. 국내 초고진공펌프 개발 수준의 선진화를 위한 기본적인 초석은 현존하는 모든 진공 발생 장치의 국제적 신뢰성이 있는 완벽한 성능평가의 구현에 있다고 할 수 있다. 현재 한국표준과학연구원에서 구축되고 있는 저진공/고진공펌프의 성능평가장치의 개요를 소개하면서 향후 크라이오펌프 및 터보분자펌프의 개발 및 상용화 단계에서 필요한 국제적 규격 및 내부적 가이드라인을 기 수행되고 있는 측정 데이터베이스에 근거하여 제시하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.141.1-141.1
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• 2014

오일 증기의 제트를 분사하여 잔류가스를 배기하는 오일확산펌프는, 구조가 간단하여 고장이 적고 저렴하며 소음 및 전기노이즈가 적게 발생하는 많은 장점을 가지고 있다. 그러나 오일의 증기압에 의해 그 도달압력이 10-9 Torr 이상으로 제한되어, 액체질소로 냉각되는 배플형태의 저온 트랩을 사용하지 않는 한 10-10 Torr영역의 초고진공 배기용으로는 사용하지 못하는 것으로 알려져 있다. 유회전펌프로 뒷받침 배기(foreline pumping)하는 700l/s의 배기속도를 가진 오일확산펌프에 300 liter/sec의 컨덕턴스를 가진 액체질소 트랩을 부착하여 메탈 실링을 사용하는 초고진공 챔버를 배기하였다. 액체질소트랩에 액체질소를 투입하면 $1{\times}10-8Pa$이하의 초고진공이 얻어졌으나, 액체질소가 증발하여 트랩의 온도가 상온으로 상승하면 압력도 $1{\times}10-7Pa$ 이상으로 상승하였다. 50 liter/sec의 배기속도를 가진 터보분자펌프로 오일확산펌프를 뒷받침 배기하면 액체질소를 투입하지 않은 상태에서 $5{\times}10-9Pa$이하의 초고진공이 얻어졌으며, 액체질소를 투입하여도 압력은 거의 변화하지 않았다. 잔류가스분석장치로 얻은 잔류가스 성분 스펙트럼은 수소가 잔류가스의 대부분을 차지하는 것을 보여주었다.

• Korean Journal of Air-Conditioning and Refrigeration Engineering
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• v.8 no.2
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• pp.219-229
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• 1996

In the free molecular flow range, the pumping performance of a turbomolecular pump has been predicted by calculation of the transmission probability employing the integral method and the test particle Monte-Carlo method. The velocities of molecules incident upon a moving blade are given by the random numbers, which are sampled from the Maxwell molecular velocity distribution function. The present results agree quantitatively with the previous known numerical results. For a multi-stage pump, the velocity profile of molecules between two blade rows is not Maxwell distribution. In this case, the Monte-Carlo method is employed to calculate the overall transmission probability for the entire set of blade rows. When the results of the approximate method combining the single stage solutions are compared with those of the Monte-Carlo method for the pump having six rows at C=0.6, the approximate method overestimates as much as 36% in the maximum compression ratio and 19% in the maximum pumping speed than does the Mote-Carlo method.