• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2012.02a
• /
• pp.225-225
• /
• 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.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 2011.05a
• /
• pp.193-193
• /
• 2011

현재까지 대부분의 지열원 열펌프 시스템에 관한 연구는 열펌프 유닛과 지중열교환기에 대해 개별적으로 수행되었으며, 열펌프 유닛과 지중열교환기 설계 및 최적화의 공통변수인 지중순환수 유량에 따른 시스템 전체에 대한 연구성과는 매우 미미한 실정이다. 본 연구에서는 현재 국내에서 인증되어 보급되고 있는 물매물 지열원 열펌프 유닛의 성능 자료를 분석하고, 지중순환수 유량 변화에 따른 물대물 열펌프 유닛의 성능 실험 및 지중열교환기 형상에 관한 설계 및 분석을 수행하여 지열원 열펌프 시스템 최적화에 관한 기반 기술 확보하고자 하였다. 현재 국내의 물대물 지열원 열펌프 유닛의 냉방 및 난방 조건에서의 최소 인증 COP는 각각 4.1과 3.45이다. 다양한 용량 및 성능을 갖는 국내 인증 물대물 지열원 열펌프 유닛에 대한 정량적 성능 분석을 위하여 3.5kW(1RT) 용량당의 지중순환수 유량과 COP를 고찰하였다. 냉방운전시 3.5kW 단위 용량당 열펌프 유닛의 지중순환수 유량은 10.73에서 18.52LPM을 나타냈으며, 난방운전에는 10.41에서 18.16LPM을 나타냈다. 이때, 냉방 COP는 4.1에서 5.4의 값을 나타냈으며, 난방 COP는 각각 3.5에서 4.2를 나타냈다. 인증 열펌프 유닛에서 지중순환수 유량과 열펌프 유닛의 냉난방 성능은 일정한 경향성을 나타내지 않았다. 지중순환수 유량에 따른 지열원 열펌프 유닛과 시스템의 성능을 정량적으로 분석하고자 지중순환수 유량 변화에 따른 물대물 지열원 열펌프 유닛 성능 실험을 수행하고 이를 기반으로 지중열교환기를 설계 및 분석하였다. 냉난방 각 운전모드에서 ISO 13256-2 규격과 NRGT 101 규격을 기준으로 지중순환수와 부하측 유량 6LPM 에서 36LPM 사이에서 변화시키며 성능 실험을 수행하였다. 냉방 및 난방모드 모두 유량이 증가함에 따라 열펌프 유닛 COP가 증가하였으나, 유량 증가에 따른 열펌프 유닛 COP 증가율은 감소하였다. 지중순환수 유량이 18LPM 이상에서는 COP 상승폭은 미소하였다. 기존문헌의 부하 산정자료와 열펌프 유닛 실험 성능 데이터를 이용하여 지식경제부 고시 2009-332호에 준하여 수직밀폐형 지중열교환기를 설계하고 순환펌프 소요동력을 이용하여 시스템 COP를 분석하였다. 지중열교환기 설계 시 국내에서 가장 많이 사용되고 있는 상용지중열교환기 설계프로그램인 GLD 프로그램을 사용하였다. 지중순환수와 부하측 2차 유체 유량 증가 시에 열펌프 유닛 COP 증가율 대비 시스템 COP 증가율은 감소하였으며, 난방모드에서는 일정 유량 이상에서는 열펌프 유닛 COP는 증가하였으나, 시스템 COP는 감소하였다. 또한, 지중순환수 유량 증가에 따라 지중열교환기 길이가 증가하였으며, 냉난방시의 지중열교환기 길이차이가 증가하였다. 지열원 열펌프 시스템의 고효율화 및 시공비 절감을 통한 경제성 확보를 위해서는 지열원 열펌프 유닛 성능과 지중열교환기 형상 공통 변수인 지중순환수 유량을 함께 고려하여 시스템을 설계하여야한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2012.08a
• /
• pp.94-94
• /
• 2012

맥동관형 크라이오펌프 개발 2단계를 맞아 우성진공(유)을 중심으로 상용화 시제품 제작이 진행되고 있다. 최종 크라이오 펌프 개발품은 흡기구 직경(내경) 16.5 (14) 인치에 질소 배기속도 3,600 L/s를 목표로 하고 있다. 상용품 완성 전에 거쳐야 할 필수적인 시험과정으로 시제품의 공정대응성 현장평가를 위해 KAIST 나노팹에 개발품을 투입하는 프로그램이 계획되어 있어서 공정장치에 장착할 수 있도록 10인치 크라이오 펌프 제작이 추가로 진행되고 있다. 개발품의 성능확인은 우선 몬테카를로 계산을 통해 배기속도를 예측하고 구조설계를 최적화했으며 이를 바탕으로 가공 조립된 크라이오펌프 시제품의 성능을 표준화된 장치에서 표준화된 절차를 통해 평가하여 설계 목표값과 비교했다. 한편 개발품의 성능 수준을 상대적으로 규정하기 위해 기존 상용품들을 같은 방식을 따라 평가하여 성능을 서로 비교하는 작업을 수행했다. 10인치 모델로는 국산 Genesis HPM200, CTI-8 수직형 및 수평형 GM 크라이오 펌프를 성능 시험했으며 16.5인치 개발품의 유사모델로 CTI-12 GM 크라이오 펌프를 시험해서 비교했다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 2011.05a
• /
• pp.81-81
• /
• 2011

본 연구는 $CO_2$를 냉매로 하는 급탕용 히트펌프 성능특성을 평가하는 시험 평가법에 대하여 국내 실정에 맞는 시험평가법을 개발하기 위한 목적으로 기존 $CO_2$ 급탕용 히트펌프의 평가방법을 분석하고자 한다. 현재 $CO_2$ 급탕기 또는 급탕용 히트펌프 제품은 일본에서 2000년 초반부터 에코큐트라는 제품으로 일본 급탕용 난방기기로 판매되고 2009년을 기초로 누적판매 대수가 150만대에 이르고 있다. 국내에는 2008년 후반부터 공기열원 또는 폐열원 등을 이용한 급탕용 히트펌프 제품이 일부 수입되어 목욕탕, 찜질방과 같은 숙박업소용으로 판매되고 있는 추세이다. 국내에서는 급탕용 열펌프의 제품의 정의가 아직 정립되지 않고 이에 대한 시험평가방법이 전무한 실정이기 때문에 현재 일본의 가정용 열펌프 급탕기의 규격을 토대로 실제 급탕용 열펌프의 시험을 수행하여 급탕용 히트펌프의 급탕성능특성을 평가하는 방법을 개발하고자 한다. 시험시료는 일본에서 판매되고 있는 급탕용 히트펌프(D사) 제품을 이용하였으며, 현재 일본에서 사용하고 있는 JRA4050 규격에 의해 급탕성능평가를 진행하고 급탕성능평가 지표 등을 국내 유사조건과 급탕성능특성의 평가방법을 비교분석하였다.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
• /
• v.15 no.2
• /
• pp.56-61
• /
• 2011

Performance test of a full-scale turbopump assembly for a 75 ton class liquid rocket engine was carried out at full speed. Model fluid was used as a working medium: liquid nitrogen for the oxidizer pump, water for the fuel pump, and hot air for the turbine. The turbopump was operated stably, satisfying the performance requirements. Head coefficient and flow coefficient of the pumps remained constant at the speed-increasing period. In terms of performance characteristics of pumps and turbine, the results from the turbopump assembly test showed a good agreement with those from the turbopump component tests.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
• /
• 2010.11a
• /
• pp.27-32
• /
• 2010

Performance test of a full-scale turbopump assembly for a 75 ton class liquid rocket engine was carried out at full speed. Model fluid was used as a working medium: liquid nitrogen for the oxidizer pump, water for the fuel pump, and hot air for the turbine. The turbopump was operated stably, satisfying the performance requirements. Head coefficient and flow coefficient of the pumps remained constant at the speed-increasing period. In terms of performance characteristics of pumps and turbine, the results from the turbopump assembly test showed a good agreement with those from the turbopump component tests.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
• /
• v.19 no.3
• /
• pp.89-95
• /
• 2015

Performance test was conducted for an oxidizer pump and a fuel pump for a 7 ton class rocket engine, by using water. The pumps were driven by an electric motor. The hydrodynamic performance and the suction performance were measured at flow ratio of the design and off-design conditions. Head-flow curve, efficiency-flow curve, and head-cavitation number curve were obtained. It is confirmed that the pumps can satisfy the design requirements of hydrodynamic performance in terms of the head and the efficiency. The pumps also satisfied the design requirements of suction performance.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2010.02a
• /
• pp.333-333
• /
• 2010

크라이오 펌프는 크기에 비해 상대적으로 큰 배기속도를 가지고 있고 자체 기체 방출이 적어 비교적 쉽고 빠르게 도달압력을 낮출 수 있다. 또 초고진공 펌프로서 경쟁 상대인 터보분자 펌프보다 기체 돌입에 대한 기계적 사고 가능성이 낮다. 그러나 흡착 패널의 온도에 민감하게 반응하는 배기 성능 측면에서 볼 때 크라이오 펌프의 대유량 및 펄스 기체 부하에 대한 성능 유지 및 회복능력은 의문의 여지가 있다. 크라이오 펌프의 기체부하에 대한 공식적인 성능지표로는 최대배기량(max. throughput)과 교차(crossover)값이 있다. 전자는 연속적인 유량[$Pa{\cdot}m^3/s$]에 대해, 또 후자는 일정 기체량[$Pa{\cdot}m^3$]에 대해 흡착 패널이 20 K를 넘지 않는 가동범위를 구하는 것이다. 교차값은 넓은 의미에서 펄스 기체부하에 대한 성능으로 볼 수도 있지만 원래 목적은 진공용기를 저진공 상태에서 고진공 상태로 전환하는 시점을 정하려는 데 있다. 펌프회사에서 제공하는 사양에는 대부분 아르곤 회복시간(Ar recovery time)이라는 지표가 있는데 이는 아르곤을 상당한 유량으로 흘리다 멈췄을 때 얼마나 빨리 기저 상태로 회복되는가를 나타낸다. 보통 사양서에 제시하지는 않지만 주로 크라이오 펌프의 재생상태를 알아보기 위해 사용하는 걸프(gulp) 시험이 있는데 일정량의 기체를 펄스로 도입한 후 압력변화를 기록하여 재생후 배기성능 회복 능력을 보는 것이다. 이들은 겉보기에 서로 다르지만 한편으로는 서로 중복되거나 연관성을 가지고 있어서 실용적인 면에서 절차들을 비교, 검토 및 개선하고 때에 따라서는 적절히 결합할 수 있는 방안을 모색할 필요성이 있다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2011.08a
• /
• pp.96-96
• /
• 2011

진공 챔버는 공정에 따라 매우 높은 온도를 유지해야 하기 때문에 챔버에 연결된 펌프의 성능 및 신뢰성은 공정 온도에 의해 영향을 받게 된다. 대부분의 반도체 공정이 이루어지는 압력에서는 전도 및 대류의 열전달 형태 보다는 열복사(thermal radiation)에 의한 영향을 더 많이 받게 되어 펌프 자체의 신뢰성 및 펌프의 성능 특성이 변하게 된다. 본 연구에서는 챔버내의 이러한 열복사에 따른 크라이오펌프의 성능 특성 변화를 고찰하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2014.02a
• /
• pp.153-153
• /
• 2014

건식 진공펌프(dry vacuum pump)는 기계적 저진공펌프 중 펌프 내부의 기체 배기통로에 오일을 전혀 사용하지 않는 펌프의 통칭으로써, 대개 비접촉형으로 여러 형태의 회전자가 고속으로 회전하면서 흡기구로부터 들어온 기체를 압축해 배기를 한다. 비접촉형에는 루츠(roots)형, 클로(claw)형, 스크류(screw)형, 스크롤(scroll)형 등이 있다. 그 중 스크류형 펌프는 큰 배기속도를 갖는 펌프의 설계에 유리하고 높은 운용온도가 가능하여 다수공정에 쉽게 적용할 수 있는 장점이 있다. 그러나 1단 펌프 구성을 갖게 됨에 따라 루츠형 대비 높은 소비전력 특성을 보이는 약점을 가지고 있다. 본 논문에서는 건식 진공펌프 중의 하나인 스크류형 진공펌프에 대하여, 기본적인 1단 펌프 구성에 스크류 리드(lead)의 변화를 주어 기존의 똑같은 리드의 스크류 진공펌프에 대한 소비전력 및 배기구 온도 등 스크류 형상에 대한 성능평가 연구를 진행 하고자 한다.