• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2015년도 제49회 하계 정기학술대회 초록집
• /
• pp.101.2-101.2
• /
• 2015

급속한 산업화로 인하여 에너지 부족 문제가 대두되고 있는 가운데 에너지 저감 기술의 개발이 요구되고 있다. 국내 반도체 공정의 배기계통에서 소비되는 에너지는 전체 공정에 소비되는 에너지중 상당량에 달하며 10%의 에너지 절감은 연간 1000억원 이상의 비용절감 효과를 기대할 수 있다. 반도체 공정 배기계통은 진공펌프의 특성, 챔버의 부피, 도관의 구조(직경, 길이, 형상), 진공재료의 기체방출 등 여러 가지 요소의 복합적인 영향으로 그 상태가 달라지므로 보다 효과적인 공정의 운용과 에너지 절감을 위해 반도체 공정의 복합 상태 진단기술 개발이 요구되고 있으며 그중 큰 비중을 차지하는 드라이펌프의 실시간 모니터링 기술의 개발이 시급하다. 본 연구에서는 반도체 공정의 복합 상태 진단기술 개발에 대한 기초 연구로서 반도체 공정 배기계통의 conductance 및 유량 변화에 대한 드라이펌프의 특성을 이론적 계산으로 얻어진 결과와 실험을 통하여 얻어진 결과를 비교, 분석하였다. 진공펌프의 기본 특성은 한국표준과학연구원에서 국제규격에 따라 도달진공도, 배기속도, 소비전력, gas load, 소음, 진동 등을 분석하였고, 나노종합기술원의 PECVD 장비(chamber A: amorphous silicon 및 loadlock chamber)에 챔버의 부피, 도관의 구조, 공정가스의 유량 등을 측정하여 simulation 하였으며, 실제 측정값은 LabVIEW 프로그래밍으로 자동화 된 MFC를 이용하여 실제 공정 상태를 모사하였다. 실험은 PECVD의 특성을 고려하여 질소분위기에서 CDG (Capacitance Diaphragm Gauge)를 사용하였다.

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

• 한국수자원학회:학술대회논문집
• /
• 한국수자원학회 2016년도 학술발표회
• /
• pp.103-103
• /
• 2016

최근 기후변화에 따른 집중호우로 도시홍수의 피해가 급격히 증가하고 있다. 특히 인구가 밀집하고 교통량이 많은 대도시의 경우 동일한 호우에 대하여 녹지나 농경지 등에 비해 그 피해가 더 심각하다. 일반적으로 홍수 피해의 직접원인은 외수로 인한 피해와 내수로 인한 피해로 크게 구분할 수 있다. 외수피해는 주로 소하천 및 지천의 범람, 제방의 붕괴 등으로 발생한 것이며 내수피해는 배수로, 하수도 및 펌프장의 내수배제능력 부족이 주된 원인이다. 따라서 도시홍수를 효과적으로 방어하기 위해서는 우선적으로 내배수시설의 성능개선이 선행되어야 할 필요가 있다. 이러한 내배수 시설의 성능 개선을 위해서는 현재 기 설치되어 있는 빗물펌프장의 설계 및 내배수 효율에 대한 성능평가가 필요하다. 하지만 현재 국내 펌프설계기준에는 빗물펌프장의 설계 및 운영에 대한 구체적인 성능 평가 방법이 제시되어 있지 않은 실정이다. 만약, 펌프 흡입수조 및 흡입파이프의 형상이 적절하게 설계되지 못한다면 물이 파이프 입구로 부드럽게 흡입되지 못하고 볼텍스 및 스월이 발생하게 된다. 이러한 볼텍스 및 스월은 펌프 입구 쪽으로 물 뿐 아니라 공기를 함께 흡입시킴으로써 펌프의 효율저하, 소음, 진동을 발생시키며 펌프 파손의 원인이 될 수 있다. 따라서 펌프를 설치하기 전 펌프 설치 후에 발생되는 펌프 흡입부 주변의 흐름특성 변화 및 흐름특성이 구조물에 미치는 영향 등을 고려하기 위하여 수리모형실험이 필요한데, 수리모형실험은 많은 시간과 비용이 들어가기 때문에 이를 대체할 수 있는 방안이 요구된다. 그런 이유로 최근에는 수리모형실험 대신 수치모의를 이용하는 경우가 많다. 수치모의의 결과는 수리실험의 결과와 비교, 검증을 거쳐 신뢰성을 얻는다. 본 연구에서는, 3차원 수치모형의 다양한 난류모델을 이용하여 흡입파이프로 물이 유입될 때 흡입부 내, 외의 수심 별 유속 변화를 분석하고, 그 결과를 이용하여 FLOW 3D 모형의 검증을 수행하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국추진공학회 2011년도 제37회 추계학술대회논문집
• /
• pp.671-674
• /
• 2011

한국기계연구원에서는 원자로냉각재펌프의 완전특성을 시험할 수 있는 시험 설비를 구축하였다. 이 설비는 유량은 최대 2,000 m3/hr, 동력은 최대 132 kW까지 펌프 및 수차의 시험이 가능하다. 본 논문에서는 완전특성 시험장치 및 시험방법, 이를 이용한 원자로냉각재펌프의 시험결과를 소개하고자 한다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
• /
• pp.154.2-154.2
• /
• 2014

작은 동전 모양의 게터를 사용하여 간단한 초고진공용 펌프를 제작하여 그 특성을 알아보았다. 이 게터는 대기 측에서 진공용기를 가열하여 금속 열전도를 통하여 활성화되도록 하였으며 상용 게터펌프(또는 이온펌프와의 조합)와도 그 진공성능을 비교하여 보았다. $350^{\circ}C$에서 24시간 활성화 한 후 수소의 배기속도는 약 200 l/s였으며 CO의 배기속도는 매우 낮았다. 그러나 최고 도달진공도는 ~2E-11 mbar로 상용 조합펌프와 견줄 만하였다. 이 실험 결과로부터 간접가열방식으로 적용 가능한 최대 활성화 온도에서 네그펌프가 안전히 활성화 되지 않음을 알 수 있었다. 그러나 네그펌프의 자체 기체방출이 매우 작아서 수소를 주로 배기하는 초고진공, 극고진공에서는 응용 가능할 것으로 보인다.

• 전기의세계
• /
• 제39권9호
• /
• pp.35-38
• /
• 1990

전자펌프(Electromagnetic)는 액체금속의 도전성을 이용하는 것으로 종래의 기계식에 비해 회전부가 없고 기밀을 요하는 패킹장치 등이 없어 보수가 필요없을 뿐 아니라 동작시 유도전압 조정기를 이용하여 유량제어를 쉽게 할 수 있는 등 많은 장점이 있다. 따라서 신뢰성과 안전성이 요구되는 고속증식로, 인공위성과 같이 액체금속을 냉각재로 사용한는 시스템의 펌프에는 물론 알루미늄, 납, 수은 등과 같이 산업계에서 많이 쓰이는 용융금속의 수송에도 대단히 중요한 장치이다. 그러나 전자펌프는 구조상 2차측(액체금속)과 펌프닥트등에서의 손실이 대단히 클 뿐 아니라 전자펌프의 이용 특성상 높은 온도에서 사용해야 하므로 절연 및 내열재료 특성에도 아직 연구되어야 할 과제가 많다. 본 난에서는 이러한 관점에 입각하여 전자펌프의 기본원리를 기술하고 국내외의 연구현황 및 전망을 고찰하여 보고자 한다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2013년도 제45회 하계 정기학술대회 초록집
• /
• pp.113-113
• /
• 2013

최근 반도체 산업의 급속한 발전과 더불어 핵심기술로 부각되고 있는 진공 기술은 다양한 응용목적을 위한 진공시스템 설계와 운영을 필요로 한다. 이는 진공에 대한 기초지식과 이해가 요구되며, 설계제작 및 운영은 많은 시간과 큰 비용이 요구된다. 따라서 응용 진공시스템 제작에는 구성에 따른 시스템 진공특성을 예측하는 것이 중요하며 목적에 부합한 진공펌프를 선택하고 운영하여 최소비용으로 시스템 활용효율성을 극대화할 수 있는 설계를 해야 한다. 현재 반도체 및 디스플레이 공정의 저전력, 대유량화 추세에 따라 최대 3,000 m3/h급의 드라이펌프가 여러 공정에서 적용되고 있는 추세이다. 이에 대응한 고유량 영역의 드라이펌프 부하 내구성 대응 요구에 부응하는 객관적 내구성평가의 정립 및 표준 측정 시험평가 방법의 필요성이 점차 대두되고 있는 경향에 있다. 이러한 현실적인 요구 조건에 필요한 기본적인 평가로 압력대별 드라이펌프의 적응능력을 실시간 측정하였다. 실험 조건으로는 각 드라이펌프 용량별 N2 가스를 1 시간에서 3 시간동안 1 mbar에서 최대 300 mbar까지 연속적인 부하 조건에서의 유량, 진동, 소음, 소비전력 등을 실시간으로 측정하였다. 이에 부응하는 평가장치 구축 및 시험분석은 한국표준과학연구원 진공펌프 평가실험실에서 수행되었다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
• /
• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
• /
• pp.120-120
• /
• 2010

에너지 절약적 차원에서 한 대의 실외기에 다수의 실내기가 접속되는 개별공조형 멀티 열펌프에 관한 연구 및 개발과 보급이 증대되고 있다. 본 연구에서는 복수의 실내기를 갖고 가변속 압축기를 채용한 지열원 물대공기 멀티열펌프시스템을 학교 현장에 설치하여 제조사의 운전 제어 알고리즘에 따라 일일 냉난방 실증 성능 특성을 분석하였다. 2008년 9월 30일의 냉방부하가 낮은 일자에 대하여 시간에 따른 부하 변동에 따라 압축기의 용량가변으로 실내기 냉방용량은 정격용량 대비 17.1%에서 111.3%의 범위에서 변이되었으나, 열펌프 유닛의 일일 최대 COP는 6.2를 나타냈으며, 일일 평균 열펌프 유닛 COP는 4.5로 열펌프 유닛 인증 기준 이상의 성능을 나타냈다. 2008년 11월 10일 대비 2008년 12월 15일에는 시스템 가동 중의 평균 외기온도가 $9.6^{\circ}C$ 감소하였으나, 각 재실공간의 용도별 부분 부하특성으로 11월 10일 보다 난방 부하량이 작게 나타났다. 하지만, 12월 15일에는 부하량이 매우 작아서 11월 10일보다 잦은 압축기 가변에 따른 손실로 일일 평균 COP가 낮게 나타났다. 2009년 1월 12일에는 정격 용량대비 94%의 부하율로 11월 10일과 12월 15일 대비 4배 이상의 부하량으로 압축기 용량 가변율이 작아서 난방용량과 COP 변화율이 작게 나타났다. 2009년 1월 12일에는 지중순환수의 실외열교환기 유입온도가 2008년 12월 15일보다 감소하고, 시스템의 난방용량 증가로 상대적으로 응축기와 증발기 크기가 감소한 효과로 히트펌프 유닛 COP가 감소하였으나, 본 지열원 열펌프 제조사에서 생산하고 있는 본 지열원 시스템과 동일한 압축기 등을 채용한 동일 용량의 공기열원 열펌프의 1월 12일 외기온도 $-10^{\circ}C$에서의 열펌프 유닛 COP 대비 70% 우수한 성능을 나타냈다. 본 지열원 히트펌프의 2008년 11월 10일의 일일 평균 히트펌프 유닛 COP는 외기온도가 낮고 일일 부하량이 크게 나타난 1월 12일의 일일 평균 히트펌프 유닛 COP 대비 37% 높게 나타났으나, 지중순환펌프의 정속운전으로 시스템 요구 지중순환수 유량 증가에 따른 성능 향상보다 소비전력 증가 영향이 커서 1월 12일의 시스템 COP 보다 33.3% 작은 값을 나타냈다. 본 연구의 용량 가변형 압축기를 채용한 지열원 멀티 히트펌프 유닛을 지열원 냉난방 시스템의 히트펌프 유닛으로 사용할 경우 시스템 최적화를 통한 시스템 COP 향상과 연간에너지 절감을 이루기 위해서는 히트펌프의 용량 변화 시에 지중순환펌프의 순환 유량 최적화를 위한 효율적 운전 제어 알고리즘 개발이 요구된다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
• /
• pp.117-117
• /
• 2012

반도체 및 디스플레이 공정등에서 고진공 및 급 배기 환경을 제공하기 위하여 사용되는 터보 분자펌프(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 적합하고, 베어링에서의 오염을 없앨 수 있는 비접촉 방식인 자기부상 방식이 주로 적용된다. 자기베어링 시스템은 하드웨어와 소프트웨어로 나누어질 수 있는데, 하드웨어는 회전하게 되는 블레이드로터 및 자기베어링 로터, 모터 로터 등이 포함된 축과 고정되어 있는 자기베어링 코어와 코일, 변위센서 등의 펌프 하우징 부분, 또한 이를 제어하기 위한 전력 증폭 시스템 등의 기전적인 요소들이 이루어져 있다. 소프트웨어라 할 수 있는 제어시스템에 있어서 자기베어링이 불안정한 특성을 갖는 개루프계를 갖고 있으므로 안정화를 위한 능동제어 시스템이 필수적이며 진동 제어 등의 기능을 갖도록 적용된다. 따라서 이러한 복합분자펌프의 성능은 이러한 시스템을 구성하는 개별 요소의 성능과 이를 통합한 제어시스템의 성능이 결정한다고 할 수 있다. 본 논문에서는 현재 개발중인 2,500 l/s급의 자기부상형 고진공 복합분자펌프의 시작품에 대하여 고속회전의 안정성에 대한 연구를 수행한 내용을 보고하고 있다. 디지털 제어시스템을 적용한 시작품의 최대 26,000 rpm 까지의 고속회전시의 회전 응답 및 진동 특성을 측정 분석하였으며, 로터의 고유진동수 및 진동 모우드를 분석하였다. 또한 연속 작동시의 발열특성과 각 부분의 온도와 회전 안정성과의 관계를 평가하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국진공학회 2012년도 제42회 동계 정기 학술대회 초록집
• /
• pp.111-111
• /
• 2012

지식경제부의 청정제조기반 산업원천개발사업의 일환으로 진행 중인 "초고진공펌프 개발" 과제 중 제 3 세부 과제인 "고진공펌프종합특성평가시스템 설계, 진단기술 개발" 과제에서 추진되고 있는 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. 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 지원 체계의 구축도 장기간에 걸친 연구 개발의 연장선상에서 추진되어야 될 것으로 예상된다. 상용화 단계의 내구성 및 신뢰성 확보를 위한 전제 조건은 대외적으로 공표할 수 있는 시험평가 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 향후 2년간의 최종 상용화에 필요한 국제 신뢰성, 공정대응성 확보 등 핵심사업 추진내용 및 infra 구축의 상세설계 로드맵 초안을 고찰하고자 한다. 본 연구는 지경부 산업원천기술개발사업 중 "초고진공펌프 개발" 사업의 제 3 세부과제인 "고진공펌프종합특성평가시스템 설계, 진단기술 개발" 과제(과제번호: 10031836)에서 수행된 연구결과의 일부임.