• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2014.02a
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• pp.141.2-141.2
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• 2014

크라이오 펌프는 반도체 임플란타 공정, OLED 분야, 신소재 개발, 표면분석 및 처리, 의료분야, 입자가속기, 핵융합 등 다양한 진공분야에 응용되는 고진공용 극저온펌프이다. 특히 향후 디스플레이 분야에서 OLED가 시장을 주도할 것으로 예상되는 가운데, 점점 대형화 되어가는 OLED 장비에 가장 적합한 고진공 펌프로써 크라이오 펌프가 주목을 받고 있다. OLED 디스플레이 제조공정 중에서도 화소형성 공정을 위한 챔버는 특별히 진동특성에 민감하다. 유기물 증착공정을 진행하기 위해서 글라스 전단에 쉐도우 마스크를 설치하는데, 글라스의 크기가 증가하면서 초래된 처짐문제 그리고 장비의 진동특성과 글라스와 마스크 사이의 간섭문제 등이 제품의 수율에 큰 영향을 미치면서 향수 시급히 해결해야 할 필수 과제로 주목 받고 있다. 그러나 대부분의 상용 크리이오 펌프는 G-M형식의 냉동기를 장착하기 때문에 그 원리 상 제조사에 관계없이 일반적으로 큰 진동특성을 가진다. 이에 GVT에서는 OLED 공정에 적합한 보다 정숙하고 진동특성이 개선된 550 mm구경의 크라이오 펌프 개발을 진행하였다. 그 결과 펌프의 성능은 동종 경쟁모델과 동등 이상의 수준을 유지하고 진동성분은 동종모델 대비 50%이상 개선된 펌프를 개발할 수 있었다. 그리고 시장에 보다 좋은 제품을 출시하기 위해서 현재 성능과 진동특성을 계속해서 튜닝 중에 있다. 진동개선은 크게 2가지 방향으로 진행되었는데, 첫째는 펌프 측면에서 진행한 것이고 둘째는 냉동기 측면에서 진행한 것이다. 후자는 현재 대외비로 개발을 진행 중에 있으며 본 발표에서는 전자에 관한 것으로 펌프 측면에서 진동특성을 개선한 부분이다. 결국 크라이오 펌프의 진동은 진동원인 냉동기에서 발생하는 것이므로 냉동기와 펌프를 구조적으로 고립시키는 방법을 사용하였다. 즉, 냉동기와 펌프 사이에 댐핑 시스템 플랜지를 장착하여 진동원인 냉동기로부터 진동성분이 펌프 측으로 전달되는 것을 차단한 것이 본 기술의 핵심이다. GVT에서는 당 기술로 국내특허등록을 완료하였다(특허-10-1289394_진동 저감을 위한 댐핑 플랜지 조립체 및 이를 갖는 크라이오 펌프).

• Journal of the Earthquake Engineering Society of Korea
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• v.4 no.1
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• pp.1-12
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• 2000

펌프는 다르 진동 유발원들과는 달리 일정한 주파수 및 크기를 갖는 진동을 일으키므로 스프링이나 댐퍼와 같은 간단한 방진기기를 이용하여 진동을 제어할 수 있다 현재 국내에서는 대부분의 펌프에 이러한 방진장치를 설치하는 것이 일반화되어있다 그러나 펌프의 용량 및 중량 주변 구조물의 형태 및 크기 등에 따라서 방진기구의 채택이 불필요한 경우도 있으므로 설비 진동기초에 대한 획일적인 설계와 시공개념은 불필요한 인적, 시간적 및 경제적인 낭비를 초래할 수 있다. 따라서 본 연구에서는 사무용 건무에 사용되는 각종 펌프류에 대하여 가진특성과 구조물의 진동가속도응답을 측정하는 진동실험 및 이론적 해석을 실시하고 본래 계와 수정된 계의 진동을 답과 허용진동수준을 비교.분석함으로서 방진장치의 설치가 불필요한 펌프용량을 제시하였다.

• Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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• 1994.04a
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• pp.148-153
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• 1994

각종 산업 플랜트엣 입형펌프의 공진문제는 다른 기계에 비해 자주 발생한다. 이는 입형펌프가 구조 특성상 대개 지반에 비해 기초강성이 낮은 콘크리이트 슬래브(slab)위에 설치되는 경우가 많고, 외팔보 형태의 펌프 위에 무거운 전동기가 설치되어 무게 중심이 횡형펌프에 비해 높게 되기 때문에 대형 입형펌프 구조물의 고유진동수는 낮게 된다. 그리고, 일반 대형펌프의 회전주파수도 저속임에 따라 축계의 불평형가진력에 의한 공진문제가 빈번하게 발생된다. 대형 입형펌프가 설비가동에 있어서 최중요 기계(critical machine)인 경우가 대부분이므로 높은 진동을 유발시키는 공진은 공장 설비운전의 안정성에 큰 영향을 미친다. 입형펌프의 전동기가 아무리 밸런싱 상태가 좋고, 설치상태가 펌프 전동기제작사의 설치조건을 만족한다 하더라도 전도이가 펌프위에 설치되어 운전될 경우 공진이 발생하게 되면 과도한 진동이 일어나게 된다. 이때 전동기에 부하가 걸리지 않는 전동기 단독운전 상태에서도 높은 진동이 나타나기 때문에 운전자는 흔히 전동기자체의 문제로 판정하곤 한다. 이같은 현상은 보통 진동원인이 전동기에 있지 않고 펌프의 전동기대(motor stool)와 전동기 시스템의 리드 공진(reed resonance)에 의한 결과이다. 본 논문에서는 입형 펌프에서 리드공진의 확인방법과 대책작업에 대해 실제 사례를 통하여 논한다.

• Journal of KSNVE
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• v.8 no.4
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• pp.723-732
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• 1998

원자력 발전소에서 운전되고 있는 원자로 냉각재 펌프는 대형 수직 펌프로서 증기 발생기로부터 원자로에 냉각재를 순환시키는 중요한 역할을 담당하고 있다. 원자로 냉각재 펌프는 운전 조건 및 각종 결함에 따라 진동, 열적 변형, 마모 등의 비정상 상태에서 운전될 수 있으며, 이로 인한 발전소 신뢰성 저하의 원인이 된다. 따라서 이 펌프의 감시 및 진단에 대한 연구가 계속되어 왔으며 각종 시스템이 설치 운용되고 있다. 그러나 미국내의 거의 모든 냉각재 펌프 감시 시스템은 펌프의 고진동 여부만을 나타내며 진동의 원인을 진단하기 어렵다. 본 연구에서는 최근까지 주로 발생되었던 미국내 원자로 냉각재 펌프의 문제점을 분석하고 이들의 원인별 진동 특성을 지식베이스화 하였으며, 진단시스템 개발을 위한 알고리즘을 제안하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.110.1-110.1
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• 2016

국내외 최첨단 반도체 및 평판 디스플레이 공정에서 필요한 개별 건식 진공펌프들의 자기진단을 통한 예지보수의 실시간 구현 장치 개발과제의 2차년 전반기 수행된 연구결과의 일부를 본 논문에서 소개한다. 본 연구에서 최종 목표로 설정하고 있는 "smart" 진공펌프란 운전상태에 관련된 변수들의 측정치를 기반으로 한 자기진단 (self-diagnostics) 기능을 내장한 차세대 공정용 진공펌프를 의미한다. 1차년에 선정된 상태진단용 진공펌프의 상태변수(state variable)들의 효과적인 수집을 구현하기 위한 연구가 진행되었다. 기존의 반도체 공정용 진공펌프들에서 측정하고 있는 상태변수로는 온도, 유량, 배기관 압력, 모터 소비전류 등과 같은 정적인 변수들뿐 아니라, 회전기계류의 상태진단에 필수적인 진동신호를 추가한 상태 변수 수집 장치를 개발하였다. 본 연구팀은 진공펌프의 회전진동을 유발하는 대표적인 부품은 회전체, 베어링, 그리고 치차로 이들 3 종의 회전진동성분들을 효과적으로 측정할 수 있는 신호처리 기법을 개발하였다. 금번 연구에서 채택한 진동신호 처리기법은 초고속 FFT 변환 기반의 주파수 대역 별 진동 레벨 환산과 더불어 다단계로 구성된 디지털 필터 (multi-staged decimation filter) 기법을 개발 적용하였다. 이러한 신호처리 기법을 통하여 측정된 진동 신호로부터 회전체, 베어링, 그리고 치차의 회전 진동성분을 효과적으로 측정하는 방법을 금번 학술대회에서 소개한다. 그리고, 진공펌프 상태진단에 필요한 상태변수의 실시간 backup 방법, 그리고 공정관리 server와 통신기능, 그리고 펌프 현장 관리자용 PC와 통신 기법 등 상태변수 측정 모듈의 확장성에 대한 기술적 내용을 소개한다.

• Proceedings of the Korean Society of Tribologists and Lubrication Engineers Conference
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• 1986.06a
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• pp.26-29
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• 1986

회전축계의 강제진동으로 가장 전형적이고 공업상 중요한 것은 넓은 의미로서 불평형 진동이다. 불평형은 회전체의 제작상 피할 수 없으며 진동이 전혀 문제가 되지 않는 정도로 제작하는 것은 경제적인 면에서도 불가능하다. 지금까지 미끄럼 베어링으로 지지된 회전축계의 불평형 응답 특성에 대하여는 여러 연구자에 의해 연구가 진행되고 있다. 수중에서 운전되는 펌프는 물의 감쇠작용 때문에 축진동 문제는 적다고 생각되어 펌프의 축진동에 관한 보고는 별로 없다. Black은 펌프의 축진동을 연구하여, 시일부분이 축진동 응답에 큰 영향을 미치는 것을 보였다. 그러나 시일형상에 따른 유체력 평가가 충분히 구명되지 않았기 때문에 환상 시일부분의 틈새,폭경비 및 압력차 등이 펌프진동에 어느 정도 영향을 미치는가가 충분히 검토 되어 있지않다. 이에 저자는 펌프용 시일의 유체력에 의한 진동 특성에 관한 일련의 연구를 진행하여 각종 시일의 유체력을 해석하였고, 이 유체력이 회전축계의 안정성에 미치는 영향을 검토하였으며 범용 안정성해석 프로그램을 개발하였다.

• Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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• 2014.04a
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• pp.596-596
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• 2014

펌프의 장시간 운전에 대한 안정성을 보장하기 위해 펌프 설치레벨에 대하여 API 규격 및 펌프 제조사 규정이 있다. 그러나 현장에서는 펌프의 설치레벨에 대하여 간과하여 설치하는 경우가 다수 있다. 이에 본 연구는 횡형펌프의 설치레벨 기준을 제시하고 기준을 초과하는 설치레벨이 펌프 케이싱에 어떠한 변형을 야기하는지 또한 변형을 통한 베어링부 preload 예측 및 preload를 받는 축계의 응답특성을 평가하여, 펌프 베어링 하우징에서의 동적인 응답을 판단하고 설치레벨이 펌프 진동에 미치는 영향을 판단하는 것에 목적이 있다.

• Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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• 1994.10a
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• pp.181-186
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• 1994

본 연구에서는 수직펌프 구조물의 동적특성을 규명하기 위해 역학적인 해석과 유한요소법의 상용코드인 ANSYS를 이용하여 수치해석한 결과를 현장실험을 통한 분석 결과와 비교 검토하였다. 구조물 진동의 해석은 현재 가동중인 화력발전소의 수직 순환수 펌프(해수 순환수 펌프)를 대상으로 하였으며 고유진동수의 예측 및 실체 측정을 하였다. 수직순화수 펌프의 고유진동수 측정은 정지된 상태에서 충격가진 방법 및 전기자석식 가진기를 이용 실시되었으며 임시로 별도 설치된 펌프구조물의 지지봉에 대한 진동 영향평가도 하였다.

• Proceedings of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering Conference
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• 1993.10a
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• pp.163-168
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• 1993

현대 산업사회에서 발전소는 중요한 시설물이다. 특히 원자력발전소는 지진 과 같은 천재지변시 매우 위험하기 때문에 내진설계가 필수적으로 요구되어 진다. 최근 국내 원자력발전소의 증가와 1986년 이후 만들어진 내진관련 법 규에 따라 내진설계가 보편화 되어가고 있다. 본 연구에서는 발전소에서 쓰 이는 입축펌프를 해석대상기종으로하여 구조해석과 내진해석을 수행하엿다. 입축펌프는 큰 질량을 가진 모터가 펌프의 윗부분에 위치하고 있어 진동문 제가 야기되는 기종이다. 펌프의 고유진동수는 기초부의 강성과 수조의 내수 위에 따라 변하며, 펌프의 축계의 진동수에 비하여 구조계의 진동수가 운전 회전수에 가깝기 때문에 구조계의 진동이 문제시된다. 해석에 있어서 펌프는 단면이 변하는 Euler Beam으로 보고 유한요소법을 사용하여 모델링하였고, 물의 저항에 의한 부가질량을 고려하였다. 내진해석은 응답스펙트럼법으로 수행하였으며 GRS는 Housner가 0.2g에 대하여 제작한 것을 OBE 조건 (0.12g)으로 scaling하여 사용하였다. 각 모드에 대한 합성방법은 SRSS 법을 적용하였다. 또한 응답스펙트럼법과 시간이력해석의 결과를 비교하였으며, 시간이력해석에서, 수치해석방법으로는 Newmark법을 적용하였다. 지진자료 는, 1940년, California에서 발생한 Elcentro 지진 자료를 이용하였다. 연구수 행과정에서 기초강성계수와 수조내 물의 수위를 주된 인자로 하여 이들의 값에 따라 변하는 고유진동수를 고찰하고, 지진입력시 예상되는 최대응답을 구하여, 비교 분석하였다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2013.08a
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• pp.106.2-106.2
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• 2013

본 논문은 반도체 및 평판 디스플레이 생산공정에서 가동되고 있는 건식 진공펌프들의 정밀 상태진단 및 예지 보수를 위한 pump monitoring system (PMS)의 제품화에 필요한 프로그램의 개발 내용을 소개한다. 본 연구에서 소개하는 건식 진공펌프들의 정밀 상태진단 및 예지보수기법은 PCT 특허 2 건으로 이미 등록된 내용이며, 본 논문은 이들 기법의 실제 구현에서 직면하는 기술적 문제점과 극복 방안을 제시한다. 본 논문에서는 현재 반도체 공정에 사용되고 있는 건식 진공펌프들로부터 측정하는 다중 상태변수들의 조사 결과를 소개한다. 이들 상태변수 측정치들이 갖는 개략적 특성을 통계적 분포함수로 분석한 결과를 우선 보인다. 특히 펌프 구동모터들의 소비 전류신호는 두 평균값에 대한 분포 즉 두 종의 분포함수를, 그리고 온도, purge gas 유량, 배기구 압력 등은 정상적 평균값에 대한 한나의 분포를 보였다. 따라서 구동모터들의 소비전류의 분포 즉 두 상하 수준('low and high' current level)에 따라 batch data를 구분하는 방법의 개발이 필요하였다. 본 연구에서는 step 함수형 eigenvector를 적용하여 소비전류 신호의 상하수준 천이 영역과 방향을 동시에 인식할 수 있는 기법을 개발 적용하였으며, 3300회의 배출가스 부하에 변화에 대한 천이 영역과 방향을 인식에 하나의 실패도 보이지 않음을 확인하였다. 기존의 측정 상태변수에는 회전기계류의 정밀 상태진단 및 예지보수에 핵심적인 기계진동 측정용 진동센서를 포함하고 있지 않은 기술적 문제점이 발견되었다. 기존 진동센서들의 높은 가격 뿐 아니라 진동센서의 출력신호를 저/중/고역 주파수 대역의 실효치로 환산하는 기술적 한계 때문에 진공펌프 상태진단에 아직 사용하고 있지 않고 있다. 본 연구에서는 진동선서 비용의 저감화 방안뿐 아니라 로터 회전 대역(250Hz 이하 저주파 영역), 베어링 진동 대역(250 Hz~2.5 kHz의 중간 주파수 영역), 그리고 기어 진동 대역(2.5 kHz~10 kHz 주파수 영역)별 실효치를 실 시간 측정할 수 있는 진동측정 모듈의 제품화 모델을 개발하였다. 개발 제품의 성능 뿐 아니라 현장 시험결과를 소개한다. 마지막으로 본 연구팀이 개발한 PCT 특허 2 건에 포함된 건식 진공펌프들의 정밀 상태진단 및 예지보수기법에 대한 현장 시험결과를 간략히 소개한다.