저진공에서 초고진공까지의 국가 진공표준

홍승수,임인태,신용현,정광화,Hong S. S.,Lim I. T.,Shin Y. H.,Chung K. H. 한국진공학회 2006 Applied Science and Convergence Technology Vol.15 No.1

한국표준과학연구원 진공연구실은 1983년 설립된 이후 초음파간섭 수은주압력계, 정적형 표준기 및 동적교정장치 등을 개발하여 저진공에서 초고진공까지 국가 진공표준의 확립 및 보급을 하고 있다. 본 연구에서는 각각의 진공표준기, 국제표준화기구의 권고에 의한 불확도 분석방법, 그리고 핵심측정표준 국제비교 및 국가간 상호비교 결과를 소개한다. Vacuum laboratory in Korea Research Institute of Standards and Science (KRISS) was opened in 1983 for establishing and disseminating vacuum standard in Korea. The major three systems such as the ultrasonic interferometer manometer (UIM), the static expansion system (SES) and the dynamic expansion system (DES) with orifice and porous plug conductance are developed. In this study, the standard systems from low to ultra-high vacuum, uncertainty analysis by ISO regulation, and key and bilateral comparison results will be described.

고주파 인가시의 KSTAR ICRF 안테나의 진공특성

배영덕,곽종구,홍봉근,Bae, Young-Dug,Kwak, Jong-Gu,Hong, Bong-Geon 한국진공학회 2006 Applied Science and Convergence Technology Vol.15 No.3

KSTAR ICRF 안테나의 진공특성을 실험적으로 조사하였다. 제작된 안테나를 총 유효배기속도 1015 l/s의 진공펌프가 장착된 시험용 진공용기에 설치하였으며, 고주파 시험하기 전에 시간에 따른 압력 변화, 총기체 부하, 도달 진공도 등을 측정하였다. 낮은 출력의 고주파를 반복적으로 인가함으로서 세정 효과를 확인하였다. 안테나에 고주파를 인가하여 시험하는 동안 진공도 변화를 측정하였으며, 압력 상승에 의해 방전이 유발되는 한계 압력을 조사하였다. 본 안테나의 경우 고주파 인가 중에 진공용기의 압력이 $10^{-4}$ mbar 이상이 되면 방전이 일어났다. 장펄스 시험에서 안테나의 온도와 시험용 진공용기의 압력을 측정하여 안테나를 냉각하지 않은 상태에서 운전이 가능한 전압을 조사하였으며, 냉각했을 때의 결과와 비교하였다. The vacuum characteristics of the KSTAR ICRF antenna were experimentally investigated. The fabricated antenna was installed in the RF Test Chamber(RFTC) which has a vacuum system with an effective pumping speed of 1015 l/s. The time variations of RFTC pressure, total gas load and ultimate pressure were measured before the RF test. RF conditioning effect was studied by repeating RF pulses at low power level. A time variation of the RFTC pressure was measured during a RF power was applied to the antenna. Threshold pressure at which a RF breakdown occurs was investigated. Whenever the pressure was higher than $10^{-4}$ mbar, the RF breakdown occurred. During a long pulse testing, the temperature of the antenna and RFTC pressure were measured to investigate long pulse limitation of the maximum available voltage without any cooling, which were compared with testing results with a water cooling of the antenna.

우주부품 시험용 진공챔버 운용 현황

이상훈,이상윤 한국진공학회 2021 한국진공학회 학술발표회초록집 Vol.2021 No.2

한국항공우주연구원과 한국산업기술시험원에서는 우주급 핵심부품의 국산화 개발을 통한 국가 우주개발 수준향상을 위하여 국내 우주기업들의 부품 국산화를 지원하고자 우주부품 전문 시험인증 센터를 구축하였다. 특히, 고진공과 고온, 극저온으로 대변되는 우주환경에서의 부품 적합성을 확인하기 위하여 베이크 아웃 챔버, 열진공챔버를 구축 운영하고 있다. 2019년 구축 후, 운영 중인 우주부품시험센터의 진공챔버 운용 결과에 대해 고찰해보고자 한다.

2002년 12월 10일 규모 3.6 철원지진의 진원요소 및 파상분석

김우한,박종찬,함인경,김성균,박창업 한국지진공학회 2003 한국지진공학회논문집 Vol.7 No.5

2002년 12월 10일 발생한 철원지진에 의해 기록된 지진파의 파상(phase)분석을 하고, 진원위치, 발생시간, 지진규모 등의 진원요소를 연구하였다. 이 연구에서는 기상청과 한국지질자원연구원의 지진관측망에 의해 기록된 속도 및 가속도 자료를 사용하였다. 이 지진은 휴전선 이북에서 발생한 관계로 휴전선 이남에서 직접파인 Pg가 기록된 관측소는 5곳에 불과하다. 또 굴절파의 초동파인 Pn은 대부분의 관측소에서 구분하기 어렵다. 이러한 이유로 진원 결정에서 기존의 방법으로는 오차가 클 가능성이 있다. 기록된 각 파의 구분을 위하여 Kim et a1. 개발한 파상 분석법과 주시곡선을 사용하여 P 및 S파의 직접파, 반사파 및 굴절파를 구분하였다. 진원위치 및 발생시간을 결정하기 위하여 기존의 방법에서 사용되는 Pg, Pn, Sg, Sn 파 외에 PmP 및 SmS 파를 추가로 사용하여 정확도를 증가시켰다. 진앙거리 200km 미만의 11개 자료로 결정한 철원지진의 진앙은 북위 38.81도, 동경 127.22도, 그리고 진원 깊이는 12.0km이며, 발생시간은 7시 42분 51.4초(한국시간)이다. Richter의 지진규모 정의에 따라 계산된 각 관측소의 평균적 지진규모는 M_{L} 3.6이다. 이 규모는 기상청과 한국지질자원연구원에서 결정한 규모보다는 각각 0.2와 0.5만큼 작다

우주개발과 진공기술의 응용

이상훈,서희준,유성연,Lee, Sang-Hoon,Seo, Hee-Jun,Yoo, Seong-Yeon 한국진공학회 2008 Applied Science and Convergence Technology Vol.17 No.4

진공이란 공간의 기체압력이 대기압보다 낮은 상태, 즉 분자밀도가 약 $2.5{\times}10^{19}$분자/$cm^3$ 보다 적은 상태를 의미하며, 극청정환경 제공, 단열효과, 입자의 장거리 비행가능, 증발과 승화작용, 안정된 플라즈마를 유지, 생화학 반응 억제, 우주환경 제공 등의 특성으로 인해 오늘날 전 산업분야 및 과학기술 분야에 응용이 되고 있다. 우주환경은 이러한 고진공 환경과 태양 복사열에 의한 고온 환경 및 극저온이 반복되는 가혹한 환경으로 특징지어지는데, 위성체는 지상에서 발사되어 우주궤도에 진입한 순간부터는 계속해서 우주환경에 노출된다. 위성체가 이러한 가혹한 우주환경에 노출될 경우 주요부품에 기능장애가 초래되기도 하며 이는 결국 임무의 실패로 이어지기도 한다. 따라서 위성체는 지상에서 우주환경시험을 거쳐 기능 및 작동상태를 점검해야 하며, 이를 위해서는 우주환경을 모사 할 수 있는 우주환경 모사장비가 필요하다. 우주환경모사장비라 함은 우주환경의 주특징인 고진공상태와 극저온 환경을 모사할 수 있는 지상장비를 말하며, 장비의 설계 및 제작에는 기본적으로 진공기술이 응용되게 된다. 본 논문에서는 한국항공우주연구원이 보유하고 있는 인공위성의 개발에 필수 장비인 우주환경모사장치들을 소개하고, 최근 발달된 국내 진공기술로 국산화 제작에 성공한 유효제원 ${\varphi}8m{\times}L10\;m$ 급의 대형열진공챔버를 통하여 우주개발에 응용되는 진공기술을 소개하고자 한다. Vacuum is any air or gas pressure less than a prevailing pressure in an environmental or, specifically, any pressure lower than the atmospheric pressure and is used by a wide variety of scientists and engineering - including clean environment, thermal insulation, very long mean free path, plasma, space simulation[1]. The space environment is characterized by such a severe condition as high vacuum, and very low and high temperature. Since a satellite will be exposed to such a space environment as soon as it goes into its orbit, space environmental test should be carried out to verify the performance of the satellite on the ground under the space environmental conditions. A general and widely used method to simulate the space environment is using a thermal vacuum chamber which consists of vacuum vessel and thermally controlled shroud. As indicated by name of vacuum chamber, the vacuum technology is applied to design and manufacture of the thermal vacuum chamber. This paper describe the vacuum technology which is applied to space business.

ISO/TC 112 Vacuum Technology 국제표준 활동

홍승수,신용현,김진태,정광화,최형기,김익수,박완용,Hong, S.S.,Shin, Y.H.,Kim, J.T.,Chung, K.H.,Choi, H.K.,Kim, I.S.,Park, W.Y. 한국진공학회 2007 Applied Science and Convergence Technology Vol.16 No.6

국제표준화기구 (International Organization for Standardization, ISO)의 기술위원회의 하나인 ISO/TC 112 (진공기술위원회)에서는 진공펌프, 진공장치, 진공부품 분야의 진공기술의 표준화를 하고 있다. 본 논문에서는 국제표준화기구에 대한 간략한 소개와 함께 진공기술위원회 ISO/TC 112의 조직과 표준화 규격제정절차나 방법 등을 요약하였으며, 또한 국내에서 최근에 제안한 "열음극 진공게이지 사양"과 "진공밸브시험절차" 핵심내용도 간략히 소개하였다. 국제표준화에 대한이해를 돕고 최근 상황을 소개함으로서 한국에서 더 활발히 진공기술이 발전하고 국제표준화를 선도하는데 도움이 되고자 한다. International Standardization for Vacuum pumps, vacuum instruments, and vacuum components has been established at ISO/TC 112 which is a technical committee of ISO (International Organization for Standardization) in the area of vacuum technology. This report shortly summarizes the structure of ISO/TC 112 and its activities on the standardization for vacuum technology. Also it introduces the brief contents of "specifications for hot cathode ionization gauges" and"Test procedure for vacuum valves" which are recently accepted as new proposals. These information on ISO/TC 112 would contribute to activate the development of vacuum technology as well as the participation for the international standardization in Korea.

KSTAR 진공용기 시작품 제작관련 기술분석

조승연(S. Cho),김형섭(H. S. Kim),도철진(C. J. Do),박종학(J. H. Park),사정우(J. W. Sa),엄기원(K. W. Urm),유인근(I. K. Yu),윤병주(B. J. Yoon),이강희(K. H. Lee),인상렬(S. R. In),임기학(K. H. Im),임종연(J. Y. Lim),조창호(C. H. Cho),정영수(Y. S. J 한국진공학회(ASCT) 1999 Applied Science and Convergence Technology Vol.8 No.4(1)

한국중공업(주)에서 수행한 KSTAR 진공용기 시작품 제작이 완성됨에 따라 제작과 관련된 종합기술을 소개하고 분석하여 보았다. KSTAR 진공용기는 국내에서 제작경험이 없는 대형 진공용기이다. 따라서 이번 시작품을 통하여 구조물의 일체성과 원하는 초고진공을 얻기 위한 용접 방법을 시험하여 보았으며, 보강리브와 이중벽, 그리고 다양한 종류의 포트들로 구성된 복잡한 구조물에 대한 가공 및 조립방법을 개발해 내였다. 용접부위에 기본적인 누출시험을 수행하였으며 사용된 용접방법이 시험기준을 통과함을 확인하였다. 또한 시작품의 주 목적중의 하나인 제작 전후 치수변경측정을 통하여 대형 진공용기 조립성 및 제작성을 검토하여 보았다. 이번 시작품 제작을 통하여 발생된 문제점을 파악하고 개선책을 마련함으로써 향 후 KSTAR 진공 용기 본 제품 제작할 때 반영코자 한다. KSTAR vacuum vessel mockup was fabricated by Korea Heavy Industries. The fabrication technology chosen for the mockup is introduced and assessed in this paper. KSTAR vacuum vessel is a huge vacuum chamber of 52 cubic meters never built in this country. Through the experience of the KSTAR mockup fabrication, welding methods for obtaining both ultra high vacuum and structural integrity of the large vacuum chamber are extracted. The fabrication and assembly techniques for the complicated structure composed of reinforced ribs, double walls and various ports are also developed. A nondestructive test on the welding spot was performed and the results show that no major leaks violating the criterion were found. The one of the main objectives of the mockup fabrication is to measure the dimensions of the structure before and after fabrication, which plays an important role in the fabrication and the assembly. By assaying the problems occurred during mockup fabrication, the KSTAR mockup will provide the techniques for the fabrication of the main vacuum vessel.

10-¹¹ Torr의 초고진공 실현

유운종(U.J. Yoo),이재선(J.S. Lee),김명길(M.K. Kim),서성기(S.K. Suh) 한국진공학회(ASCT) 1992 Applied Science and Convergence Technology Vol.1 No.1

초고진공 시스템을 구성할 때 고려할 요소는 진공용기의 세척과 표면조도, 진공용기의 재질, 기타 방출 기체의 요인이다. 초고진공용기를 전해연마 처리하였으며, 처리한 진공용기의 표면조도를 표면조도기(surface profiler)로 측정하였다. 진공용기는 직경이 300 ㎜이고 높이는 720 ㎜로 하였다. 설치한 초냉각 펌프로 18시간 배기 후 2.9×10^(-10)Torr를 얻었으며, 계속해서 초고진공용기를 250℃에서 60시간 baking후 최저도달 압력이 3.08×10^(-11)torr에 도달하였다. 누드이온게이지를 이용하여 초고진공용기의 최저도달압력과 누출비를 측정하였다. The factors considered in building the ultrahigh vaccum system were the cleanliness and roughness of chamber surface, chamber material species and other source of outgassing. Electropolishing has been applied to a UHV chamber. The roughness of treated surface was measured by surface profiler. The dimension of the chamber were 300 ㎜ in inner diameter and 720 ㎜ in length. With a cryopump installed, a pressure of 2.9×10^(-10)torr was obtained after 18 hours of pumping. The base pressure of the UHV chamber was reached 3.08×10^(-11)torr after baking the chamber at 250℃ for 60 h. Two nude B-A ion gauge were employed to measure the base pressure and the leak up rate of the UHV chamber.

KSTAR 전류전송계통 진공배기계 구축 및 시운전

우인식,송낙형,이영주,곽상우,방은남,이근수,김정수,장용복,박현택,홍재식,박영민,김양수,최창호,Woo, I.S.,Song, N.H.,Lee, Y.J.,Kwag, S.W.,Bang, E.N.,Lee, K.S.,Kim, J.S.,Jang, Y.B.,Park, H.T.,Hong, Jae-Sik,Park, Y.M.,Kim, Y.S.,Choi, C.H. 한국진공학회 2007 Applied Science and Convergence Technology Vol.16 No.6

KSTAR (Korea Superconducting Tokamak Advanced Research) 전류전송계 (Current Feeder System)는 4.5 K의 저온에서 운전되는 초전도자석과 300 K의 실온에서 운전되는 전원장치 (Magnet Power Supply)를 전기적으로 연결하는 장치이다. 전류전송계는 최대 35 kA의 DC 전류가 인가되는 TF 자석용 및 350초간 20$\sim$26 ㎄의펄스 전류가 인가되는 PF 자석용으로 분리되어 있으며 리드박스 내부는 전류인입선, 초전도버스라인, 열차폐체 및 냉각라인 등이 설치되어 있다. 리드박스와 초전도버스라인 진공덕트는 KSTAR 주장치와는 별도로 진공배기 시스템이 구축되어있으며, 전체적으로 아령 형상을 하고 있는 진공공간을 효율적으로 진공배기하기 위하여 버스라인 덕트와 주장치 저온용기 사이에 진공 분리막 (Vacuum Separator)이 설치되어 있다. 진공배기를 위한 초벌배기계는 로터리펌프 및 부스터펌프 (Mechanical Booster Pump)로 구축되었으며 고진공 배기계는 4대의 크라이오펌프 (Cryo-pump)로 구축되었다. 진공장치 운전을 위해 PLC 기반의 로컬 제어시스템을 구축하였고 장치 안전을 위한 자체 인터록과 중앙인터록 시스템 및 중앙제어연계시스템이 함께 구축되어 있다. 전류전송계 설치완료 후 진공배기 시운전을 통해 배기시스템의 자가진단 및 리드박스 내부에 설치되어 있는 헬륨배관의 진공누설검사를 완료하였으며, 액체질소를 사용하여 전류인입선 냉각시험을 완료하였다. Current feeder system (CFS) for Korea superconducting tokamak advanced research(KSTAR) project plays a role to interconnect magnet power supply (MPS) and superconducting (SC) magnets through the normal bus-bar at the room temperature(300 K) environment and the SC bus-line at the low temperature (4.5 K) environment. It is divided by two systems, i.e., toroidal field system which operates at 35 kA DC currents and poloidal field system wherein 20$\sim$26 kA pulsed currents are applied during 350 s transient time. Aside from the vacuum system of main cryostat, an independent vacuum system was constructed for the CFS in which a roughing system is consisted by a rotary and a mechanical booster pump and a high vacuum system is developed by four cryo-pumps with one dry pump as a backing pump. A self interlock and its control system, and a supervisory interlock and its control system are also established for the operational reliability as well. The entire CFS was completely tested including the reliability of local/supervisory control/interlock, helium gas leakage, vacuum pressure, and so on.

PLS 2 GeV 선형가속기의 진공계통 설계

김임경(Y. K. Kim),오형석(H. S. Oh),이인준(I. J. Lee),박주식(J. S. Bak),남궁원(W. Namkung) 한국진공학회(ASCT) 1993 Applied Science and Convergence Technology Vol.2 No.1

본 논문은 포항가속기연구소에서 건설중인 PLS 2 GeV 선형가속기 진공계통의 설계에 관한 것이다. PLS 2 GeV 선형가속기의 진공계통은 길이 3.07m인 42개의 가속관과 길이 약 400m의 도파관으로 구성되어 있다. 진공장치의 배치는 충분한 지역적 배기능력을 고려한 분산 배기방식으로 다지관 방식의 기계적 복잡성을 단순화하였다. 진공계는 가속관 중심과 도파관에서 5×10^(-7)Torr, 클라이스트론 출력창에서 5×10^(-8)Torr까지 배기되도록 설계하였다. 주 진공펌프로는 가속관과 도파관 및 에너지 배가장치에 대하여 각각 용량이 60 l/s와 120 l/s인 sputter 이온펌프를 사용하기로 하였다. This paper describes the vacuum system design for the PLS 2 GeV linac which is now under construction at Pohang Accelerator Laboratory (PAL). The vacuum system of the PLS 2 GeV linac consists of fourty two 3.07 m long accelerating columns and about 400 m long waveguide network. The configuration is adopted by the distributed pumping method to simplify the mechanical complexity from the manifold method. The vacuum system is designed to evacuate the accelerator to the pressure of 5×10^(-7) Torr at the center of the each column and of 5×10^(-8) Torr at the klystron output window. The main pumps are: one 60 l/s sputter ion pump for each accelerating column, two 120 l/s sputter ion pumps for the waveguide system and the energy doubler for each module.