진공펌프 배기속도 측정방식에 따른 구조적 오차 및 보정

인상렬,In, S.R. 한국진공학회 2011 Applied Science and Convergence Technology Vol.20 No.6

진공펌프의 운전성능을 나타내는 가장 중요한 지표 중의 하나인 배기속도 측정에 관해서는 많은 연구를 통해 정립된 이론에 따라 표준장치와 측정절차에 대한 규격이 만들어지고 널리 활용되고 있다. 그러나 실제 펌프 배기속도 측정 시 이상적인 조건에 비해 변형이 불가피할 때가 있고 그 영향을 간과하면 큰 측정오차를 유발할 수 있다. 본 논문에서는 배기속도를 측정하기 위한 이상적인 또는 실용적인 다양한 방안들이 가지는 물리적 특징과 구조적 오차에 대해 분석하고 보정 식들을 제시했다. Standard devices and procedures for measuring the pumping speed, one of the most important parameters indicating the operation performance of the vacuum pump, have been developed and widely utilized. Though the standard system has a firm theoretical basis, it is, sometimes, inevitable to alter something in the system for a practical purpose compared with ideal conditions, which may lead to a large measurement error. In this paper, characteristics and systematic errors of various ideal or practical schemes for measuring the pumping speed are analyzed, and compensation terms are proposed.

KSTAR 토카막 기본운전을 위한 연료주입 모의실험

인상렬,김태성,정승호,In, S.R.,Kim, T.S.,Jeong, S.H. 한국진공학회 2007 Applied Science and Convergence Technology Vol.16 No.6

KSTAR 토카막은 현재 주장치 조립을 완료하고 "최초 플라즈마" 발생과 시운전을 준비하고 있다. 이를 위해 설치되어 있는 연료주입계는 배기 덕트 반대 쪽 한 곳만 주입구로 사용하기 때문에 균일하고 신속한 입자공급이 어렵다. 시운전이 끝나고 기본운전 단계가 되면 단순한 플라즈마 생성이 아니라 일정한 고밀도 토카막플라즈마 상태를 일정시간 고르게 유지해야 하므로 공간적으로 균일한 입자공급과 플라즈마 밀도 변화에 따른 신속한 제어가 가능한 연료공급계로 개선되어야 한다. 이런 개선점을 찾는 작업의 일환으로 우선 D-형 진공용기 및 플라즈마 컬럼을 사각단면 토러스로 묘사하는 모델을 만들고 연료공급 위치와 플라즈마의 전리율 및 배기확률에 따라 공간적인 입자분포가 어떻게 바뀌는지 몬테카를로 계산을 통해 분석했다. The assembly of the main system of the KSTAR tokamak has been recently completed, and the preparation for the 1st plasma and test operations is progressed. The fueling system established for these purposes uses only one port placed at the opposite side of the pumping duct, and has a difficulty of attaining a uniform and fast supply of fuel particles to the plasma. At the base operation stage after finishing the test operation, the fueling system must be improved to provide a uniform fueling and a feed-back control in accordance with a high-density tokamak plasma maintained for a long period. As a part for understanding the points to be improved in the fueling system, a Monte Carlo simulation on the gas fueling into the tokamak plasma has been executed. After modeling the vacuum vessel and the plasma of quasi-D shapes as tori of rectangular cross-sections, the influences of the position and the number of the fueling inputs on the particle density distribution for a given pumping probability and mean free path were investigated.

대형 진공용기의 헬륨 누설검사 방법에 대한 고찰

인상렬,In, S.R. 한국진공학회 2007 Applied Science and Convergence Technology Vol.16 No.4

지금 국내에서는 토카막 핵융합실험장치, 대전류 중성입자빔 실험장치 및 우주 모의실험실 같은 거대시설의 건설과 운용이 활발하다. 이런 시설의 핵심설비인 대형 진공용기는 중소형 용기에 비해 누설 가능성은 높은 반면 기체누설을 검사하는 것은 까다롭다. 중소형 용기에서 널리 사용되는 헬륨누설검사 방법을 어떻게 효율적으로 이런 대형 용기에 적용할 수 있는가 알아보기 위해, 다양한 가상적인 누설검사 시스템들을 구성하고 압력분포 및 헬륨 분압을 계산하여 주어진 장치조건에서 적절한 검사 시스템을 찾는 방법에 대해 논한다. Nowadays, in our country, large vacuum chambers for huge experimental facilities such as the tokamak fusion device, high power neural beam test stand, and space simulator have been constructed. In such a vacuum chamber of very large size, it is quite complicate to check on leakage quantitatively, while the probability of a leak is relatively high. To investigate the feasibility of applying reliably a helium leak detection to the huge vacuum chambers, and to find a reasonable methodology of choosing an optimum set-up for leak detection, several virtual constructions of the leak detection system have been analyzed by calculating the pressure distribution in the system and the helium level in the sensor part.

ISO 규격에서 규정한 표준용기 기체도입 도관의 직경에 대한 고찰

인상렬,In, S.R. 한국진공학회 2010 Applied Science and Convergence Technology Vol.19 No.3

진공펌프의 배기성능 지표들을 정량적으로 측정하기 위해서 사용하는 표준용기에 관한 ISO 규격은 기체도입 도관의 굵기를 용기 내경의 10분의 1로 규정하고 있다. 표준용기 내경은 검사 대상 펌프의 흡기구 직경보다 작아서는 안 되므로 만일 대용량 펌프에 맞춘다면 때에 따라 도관의 굵기가 100 mm라는 수치도 나올 수 있다. 전체 시스템의 크기가 커지는 만큼 이런 굵기의 도관도 수용이 가능하기는 하지만 과연 이렇게 굵은 도관이 정밀한 측정을 위해 꼭 필요한지 또는 오히려 방해가 되는 것은 아닌지 검토해 볼 필요성이 있다. 본 논문에서는 도관 굵기에 따라, 도관출구를 빠져나오는 입자들과 오리피스 및 펌프 흡기구에 입사하는 입자들의 등방성에 대해 살펴봄으로써 적절한 도관 굵기가 존재하는지에 대해 논의한다. The ISO standard specifies the diameter of the gas introducing tube to be definitely 1/10 of the chamber inner diameter of the standard test dome which is used for evaluating the performance of vacuum pumps. Because the inner diameter of the test chamber should not be less than the intake diameter of the vacuum pump, the tube diameter would be even 100 mm if fitting to a very large vacuum pump. Though such a thick tube can be accommodated in a large test dome, it is worthful to investigate whether a thicker tube is helpful or adverse for making more accurate measurements. In this paper it is discussed if there is an optimum tube diameter by comparing the isotropicity of particles emanating from the tube and that of particles entering the orifice.

Hydrogen Pumping Characteristics of a Scroll Pump

인상렬,In S. R. The Korean Vacuum Society 2006 Applied Science and Convergence Technology Vol.15 No.1

스크롤 펌프는 초청정 진공 시스템에서 많이 사용되고 있지만 막상 수소 배기 특성에 대해서 잘 알려져 있지 않다 이런 정보부족은 수소를 다량 사용하는 핵융합 실험장치에서 스크롤 점프가 사용 가능한지 판단하기 어렵게 만든다 이 논문에서는 특히 수소에 대한 스크롤펌프의 배기속도, 압측비 및 역류특성을 측정하기 위해 구성한 실험장치, 측정절차와 실험결과에 대해 기술하고 논의했다. The scroll pump is widely used in ultra clean vacuum systems. However, there is no commonly available information on the hydrogen pumping characteristics of this pump, which creates a difficulty in determining whether the scroll pump can be used or not in a fusion experiment system where hydrogen ,is the main working gas. In this paper the experimental setup, measurement procedures, experimental results, and discussions on the pumping speed, the maximum compression ratio and the back-streaming properties of the scroll pump, especially for the hydrogen gas, are reported.

플랜지 체결 시 금속 개스킷의 구조해석

인상렬,윤병주,IN, S.R.,Yoon, B.J. 한국진공학회 2006 Applied Science and Convergence Technology Vol.15 No.5

컨플래트 (Con-Flat) 및 개량형 (IPD) 플랜지에서 개스킷을 넣고 체결할 때 나사의 체결력 또는 선하중에 따라 플랜지 및 개스킷에 발생하는 변형량, 응력 분포, 접촉 면압 따위의 계산을 통해 플랜지 날의 형상이나 체결조건이 기밀에 미치는 영향을 분석 또는 예측하는 것이 가능한지를 판단해 보았다. The deformation, the stress distribution, and the contact pressure of gaskets used in sealing flanges of CF (Con-Flat) or IPD (Improved) type were calculated to investigate the possibility of analyzing and estimatimg the sealing performance under a given tightening condition for a specific flange system.

탄소섬유복합재(CFC)의 진공특성

인상렬(S. R. IN),박미영(M. Y. Park) 한국진공학회(ASCT) 1999 Applied Science and Convergence Technology Vol.8 No.4(2)

탄소는 토카막(tokamak) 장치 등 핵융합 실험장치에서 플라즈마 대향부품의 재료로서 가장 널리 쓰이고 있다. 탄소는 좋은 열적, 기계적 특성을 가지고 있지만 기체방출률이 높아 진공용기의 기저압력이 용기 내에 들어 있는 탄소의 양과 표면적에 죄우될 것으로 예상된다. 본 실험에서는 탄소섬유복합재(CFC)를 사용하여 토카막에서 일상적으로 일어날 수 있는 여러 가지 상황(상온배기, 용기 가열 탈기체처리, 탄소재료 고온가열(250~500℃), 보수를 위한 대기개방 등)에서 용기압력, 기체방출률, 기체 스펙트럼의 변화를 측정하여 탄소재료가 진공성능에 미치는 영향을 조사했다. Carbon has been widely used for the material of plasma facing components in fusion experiment devices like a tokamak, because carbon has good thermal and mechanical properties. However carbon has a relatively high ougassing rate. Therefore the amount and the surface area of the carbon material used in the vessel will determine the background pressure of the vacuum vessel. In this experiment influences of carbon on the vacuum performance was investigated by measuring the chamber pressure, ougassing rate and gas spectrum of carbon fiber composite (CFC) samples in various situations, pumping out, chamber baking, carbon heating (250~500℃), exposure to atmosphere for maintenance of in-vessel components, etc., occurring routinely during tokamak operations.

기체부하에 대한 크라이오 펌프의 성능 평가 방안

인상렬,정승호,In, S.R.,Jeong, S.H. 한국진공학회 2010 Applied Science and Convergence Technology Vol.19 No.3

크라이오 펌프는 크기에 비해 상대적으로 높은 배기속도를 나타내어 경제적이지만 흡착 패널의 온도에 민감하게 반응하는 배기성능 측면에서 볼 때 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 있고 공식적인 것은 아니지만 펌프 회사에서 제공하는 사양에는 대부분 아르곤 회복시간(Ar recovery time)이라는 지표가 들어 있으며 사양서에 제시하지는 않지만 걸프(gulp) 시험도 통상 시행한다. 이들은 겉보기에 서로 다르지만 한편으로는 서로 중복되거나 연관성을 가지고 있다. 따라서 실용적인 면에서 절차들을 비교, 검토 및 개선하고 때에 따라서는 적절히 결합할 수 있는 방안에 대해 모색하려고 한다. Cryopumps can provide economical profits with a relatively high pumping speed per size. However, it is somewhat doubtful that pumping performance of cryopums, which is very sensitive to the temperature of the adsorption panel, can be maintained or recovered fast for large continuous or impulsive gas loads. The official evaluation items indicating cryopump performance for gas loads are the maximum throughput and the crossover value. There are two other, unofficial but widely used, items, the Ar recovery time and gulp characteristics. Although these evaluation items look absolutely different with each other, there are close relations and even duplications in their test schemes. Therefore, it is necessary to study how to improve practically each test procedure, and combine or unify some procedures.

은신기술을 위한 플라즈마의 전자기파 흡수 특성에 대한 고찰

인상렬,In, S.R. 한국진공학회 2008 Applied Science and Convergence Technology Vol.17 No.6

비행체를 레이더의 시야에 들어나지 않도록 하기 위한 은신 (stealth) 기술은 일반적으로 비행체 표면에 특수도료를 도포하는 방식을 사용하여 실현하고 있지만 요즈음 플라즈마의 전자기파 흡수 능력을 이용하려는 연구가 활발히 진행되고 있다. 대기압 플라즈마가 은신기술에 응용될 수 있는가 우선 물리적인 타당성을 알아보기 위해 이 논문에서는 대기층에서 비행하는 비행체 표면을 어떤 정도의 플라즈마로 얼마나 덮어야 원하는 은신 기능을 나타낼 수 있는지 판단할 수 있도록 비 자장, 비 균일, 평판 플라즈마 모델을 사용하여 계산한 결과를 제시하고 논의한다. The stealth technology to conceal an aircraft from the vision of a radar have been accomplished by coating the surface with special paints absorbing the electromagnetic wave. Nowadays, researches to utilize characteristics of the plasma-wave interaction for realizing the stealth technology are actively progressed. In this paper, to investigate the physical feasibility of the plasma stealth, calculation results for the required conditions of the plasma cloaking on the aircraft flying in the air for showing the stealth function, using a flat non-magnetized non-uniform plasma model, are reported and discussed.

크라이오 펌프 냉동기 냉각용량 측정방안

인상렬,조희승,정승호,In, S.R.,Cho, H.S.,Jeong, S.H. 한국진공학회 2011 Applied Science and Convergence Technology Vol.20 No.4

국내에서 개발 중인 맥동관형 냉동기 및 일반적인 GM 냉동기 성능평가를 위해 냉각용량 측정 장치를 제작한 후, 측정절차 검토 및 장치 성능확인의 일환으로 상용 냉동기의 냉각용량을 측정했다. 측정된 2차원 냉각용량 차트는 실험에 사용한 냉동기 모델이 가지는 고유 특성을 잘 나타냈다. 이 논문에서는 제작된 냉각용량 평가 장치의 설계사항 및 시운전 결과를 소개한다. An apparatus for measuring the refrigeration capacity of cryopump refrigerators including the pulse tube type being developed domestically and the GM type has been designed, manufactured, and tested. The refrigeration capacity of a commercial refrigerator was evaluated for confirming the measurement procedure and the operation performance of the apparatus. The measured 2-D refrigeration capacity chart showed the intrinsic characteristics of the refrigerator model used in the experiment. In this paper, design specifications and test results of the refrigeration capacity measurement system is reported and discussed.