Vacuum Safety

주장헌,Ju, Jang-Heon 한국진공학회 2015 진공 이야기 Vol.2 No.2

진공 배기 시스템에 위험한 환경을 초래할 수 있는 모든 가능성을 찾아 낼 수는 없지만 누적된 현장 경험과 연구 결과에 맞추어 최대한 필요한 안전 조치들을 취해야 한다. 진공 배기 시스템이나 그 구성품들에 대한 심각한 파손을 유발하는 공통적인 요인들은 발화성 물질의 점화나 진공 배기 시스템의 배기구 막힘에 의해 발생한다. 따라서, 진공 펌프와 진공 시스템의 안전한 가동과 사용을 위해서는 다음과 같은 것들을 반드시 준수하여야 한다. ${\blacksquare}$ 발화성, 폭발성 공정 물질을 사용하는 진공 배기 시스템은 정규 유지 보수 작업(PM) 후 첫 번째 배기 과정은 매우 천천히 진행하여 진공 배기 시스템 내부에 급격한 난류가 형성되지 않도록 해 주어야 한다. ${\blacksquare}$ 진공 배기 시스템 내에서 발화성 물질들의 농도가 발화 영역(flammable zone, potentially explosive atmosphere)에 들어가지 않도록 하여야 한다. 이를 위해서는 불활성 가스를 이용하여 진공 펌프와 진공 배기 시스템의 가동 예상 조건이나 고장 환경하에서 안전한 농도 이하로 희석시켜야 한다. ${\blacksquare}$ 진공 펌프와 진공 배기 시스템에 장착되어 사용되는 밸브 등의 기계적 부품들이나 공정에 사용되는 물질과 공정 부산물들(by-products)로 인하여 배관, 필터 배기구 등이 막히지 않도록 하여야 한다. ${\blacksquare}$ 공정에 사용되는 물질들, 특히 산소($O_2$), 오존 ($O_3$) 등의 산화제 농도가 높을 때는 오일 회전 배인 진공 펌프(Oil rotary vane vacuum pump)에 미네랄(mineral) 오일을 사용하지 말아야 하며, PFPE(Perfluoropolyether) 오일을 사용하여야 한다. 시판되는 진공 펌프 오일 중 비발화성(non-flammable)으로 표기된 오일이라고 하더라도 산화제(oxidant)의 농도가 체적비로 30 % 넘는 공정 환경에는 사용하지 말아야 한다. ${\blacksquare}$ 진공 펌프와 진공 배기 시스템에 의해 배기되는 물질들이 물($H_2O$)과 격렬하게 반응하는 경우는 물이 아닌 다른 냉각제를 사용하여야 한다. ${\blacksquare}$ 안전하지 않다고 판단되는 상황에서는 해당 전문가의 조언이나 해당 전문가의 직접적인 현장 도움을 통해 문제를 해결하여야 한다.

PLS 선형가속기 진공계의 운전특성

김임경(Y. K. Kim),박용정(Y. J. Park),김경렬(K. R. Kim),남궁원(W. Namkung) 한국진공학회(ASCT) 1996 Applied Science and Convergence Technology Vol.5 No.4

PLS 선형가속기 진공계는 콜라이스트론 첨두출력 54 ㎿, 펄스폭 4.1 ㎲, 반복율 10 ㎐의 마이크로파 전력 공급상태에서 2.6×10^(-6) Pa의 진공도를 유지하고 있으며, 45℃ 운전조건에서 마이크로파 전력이 공급되지 않았을 때 진공도는 2.4×10^(-6) Pa이다. 설치 초기에 30×10^(-11) Torr-l/sec-㎠ 이었던 가스방출율은 각 가속단위마다 약 140 GJ의 마이크로파 에너지가 전파된 현재 1×10^(-12) Torr-l/sec-㎠ 이다. 주 장비로 사용중인 이온펌프는 모두 포화된 상태이며 60 l/s, 120 l/s, 230 l/s 이온펌프의 유효배기속도는 운전 영역에서 각각 45 l/s, 65 l/s, 140 l/s 이다. 진공계 운전중 야기된 문제점들로는 이온펌프 및 진공 게이지 전원제어기의 오동작, 에너지 배가장치의 출력창, 전자총 및 가속관 종단부하의 진공누출 등이었다. 최근 일년간 총 41회에 140.8시간운전 중지를 경험하여 98%의 가용도 (availability)를 나타내었다. 추후 시험중인 도파관 밸브와 개발중인 가속관 종단부하가 설치된다면 가용도를 99.5% 이상으로 증가시킬 수 있을 것으로 기대한다. The vacuum system of PLS linac provides average pressure of 2.6×10^(-6) Pa under high power microwave loading of 54㎿ peak with 4.1 ㎲ pulse width and 10㎐ repetition rates. The base pressure of system is 2.4×10^(-6) Pa with 45°C cooling water. The outgassing rate of the system is decreased from 3×10^(-11) Torr-l/see-㎠ at the initial stage after installation to 1×10^(-12) Torr-l/see-㎠ at present. Total accumulated microwave energy dose is about 140 GJ per module. All ion pumps are working under saturated regime and effective pumping speeds of 60 l/s, 120 l/s, 230 l/s ion pumps are 45 l/s, 65 l/s, 140 l/s under the operating range. Main problems occurred in recent year are troubles of ion pump controller and vacuum gauge controller, vacuum leak of energy doubler window and electron gun ceramic, and water leak in the dummy load of accelerating columns. Total of 41 troubles with 140.8 hours down time give good system availability of 98%. Down time can be reduced by high power waveguide valves and water dummy loads under development, and then availability is expected to be increased up to 99.5%.

포항 지진과 일본 지진관리 업무 비교·분석

김수란,김혜원 한국지진공학회 2018 한국지진공학회논문집 Vol.22 No.3

This study aims to create a disaster management system after an earthquake. Japan’s earthquake disaster management system, including the Disaster Countermeasures Basic Act, addresses all of the disaster phases of prevention, mitigation, preparedness and emergency response as well as recovery and reconstruction with roles and responsibilities among the national and local governments clearly defined. Korea’s earthquake disaster management system are including the Disaster Countermeasures Basic, but when the 9.12 earthquake occurred, problems such as insufficient early response, study on the earthquake lack were revealed. This study conducted a field survey and analyzed coping process after Po Hang earthquake. Therefore, this study have found that Disaster Management Headquarters are operated rapidly. They are coped with urgent safety inspection for damage facilities and soil liquefaction with advanced equipment. And The headquarters interviewed with victims. So they found out What the victims needed. However, when carrying out relief activities, Research of temporary housing and allocation of donations was not rapid. Further, this study have found that earthquake specialists were lack and disaster information transfer was not working. This study will be utilized as fundamental data in planning disaster management system after an earthquake.

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 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.

진공표준의 국제비교 연구

홍승수(Seung-Soo Hong),신용현(Yong-Hyeon Shin),임종연(Jong-Yeon Lim),이상균(Sang-Kyun Lee),정광화(Kwang-Hwa Chung),David Simpson,Fiona Redgrave,Michael Perkin,Bernard Waller,M. Hirata$ 한국진공학회(ASCT) 1997 Applied Science and Convergence Technology Vol.6 No.4

Capacitance Diaphragm Gauge(CDG)를 전달표준기로 사용하여 한국과 영국의 저진공표준의 국제 비교를 수행한 결과 양국 표준기에서 교정한 CDG의 압력비의 차이는 0.05% 이었다. 또한 두 개의 Spinning Rotor Gauge(SRG)를 이용하여 한국과 일본의 고진공표준의 국제비교를 수행한 결과 양국 표준기에서 교정한 SRG의 accommodation coefficient(σ)의 차이가 0.4% 이내이었다. CDG와 SRG를 이용한 한국과 영국의 저진공표준기 및 한국과 일본의 고진공표준기의 국제비교 결과 CDG 및 SRG 자체의 고유오차범위 이내에서 결과가 일치함을 확인할 수 있었다. The international intercomparison of low vacuum standards between Korea and United Kingdom was performed using a Capacitance Diaphragm Gauge (CDG) as a transfer standards. The resultant difference in pressure of the CDG was 0.05%. Similialy, the difference in accommodation coefficient of a spinning rotor gauge (SRG) between Japan and Korea was verified within 0.4% for high vacuum standards. The intercomparisons of low and high vaccum standards of Korea, United Kingdom, and Japan using a CDG and SRG show that the vacuum standards agree within the inherent uncertainty limits.

A Study of Non-uniform Pressure Distribution in Vacuum Chamber during Dynamic Gas Flow

Wakil Khan(와킬 칸),K. S. Hong(홍기성),S. S. Hong(홍승수) 한국진공학회(ASCT) 2009 Applied Science and Convergence Technology Vol.18 No.6

진공챔버는 진공게이지 교정, 산업에서의 재료처리 등 여러 가지 다양한 용도에 맞게 적용이 가능하다. 이 진공챔버 내부에서 가스가 유입되는 과정에서의 진공도는 일정하게 유지하기가 힘들다. 산업체 응용에서뿐만 아니라 연구과정에서도 진공챔버 내부에 가스가 유입되는 동안의 내부압력분포와 최대도달 평형압력을 아는 것이 매우 중요하다. 이러한 진공챔버 내부의 압력 불균형을 감소시키기 위해서 가스 주입구 부분에 baffle을 이용하는 방법이 있다. 현재 지속적인 기체흐름이 있는 진공챔버 내부의 기체흐름의 작용에 관해 0.1 Pa~133 Pa 영역에서 불규칙한 압력을 최소화하기 위한 baffle plate의 효과에 대해 연구하였다. 최대편차는 가스 주입구 부분에서 나타나는 압력으로 baffle plate가 전환흐름영역에서 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다. Vacuum chambers have wide application for a variety of purposes such as material processing, vacuum gauge calibration, etc. As the dynamic pressure generated in such chamber is non-uniform, in many industrial as well as research processes, it is vital to know the non-uniform gas distribution with associated gas flow regimes and the ways of minimizing these pressure non-uniformities. In the present work, the behavior of gas flow in a vacuum chamber, during continuous gas flow, is described in the pressure range 0.1-133 Pa and the effect of baffle plate in minimizing the pressure non-uniformities is investigated. It was observed that maximum deviations in the pressure occur near the gas inlet point and that the effect of baffle plate in minimizing the pressure non-uniformities is more obvious in the transitional flow regime.

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

남.북한 지진 목록을 이용한 한국지진위험도

김소구,이승규 한국지진공학회 2000 한국지진공학회논문집 Vol.4 No.1

본 연구에서는 서기 2년부터 1977년까지 남.북한 역사지진(A.D 2-1904)과 초기 계기 지진(1905-1977) 목록을 이용하여 남한 지진 규모로 재조정된 지진목록을 작성하였다 역사 지진은 과거의 협소한 인구분포로 인해 지진 기록의 누락이 많앗다 지진 위험도를 작성하기 위해 지진 발생분포와 지체구조의 특성을 고려하여 4개의 지진구(seismic province)를 설정하였다. 각 지진구에서 최대 잠재 지진결정은 Gumbel의 최대치 이론을 이용하였다 제 1수정 점근 함수 분포에서 유한 상한 값(finte upper boundary) 의 존재는 각 지진구에서 발생할 최대 잠재 지진의 진원(source)이 유한하다는 사실과 잘 일치한다. 따라서 이를 근거로 각 지진구에서 10년 , 20년, 30년, 50년 이내에 2% 5% 10% 초과 확률을 갖는 최대 규모지진을 추정하였다 또한 각 지진구에서 유한 지진원은 과거에 발생했던 큰 규모의 특정 지진과 지진 지체구조 정보에 근거하여 결정하였다. 연구결과 조선시대(1392-1904) 의 지진위험도에서는 경주 울산지역과 서울과 평양지역을 따라 높은지반 가속도 값을 보이며 경주지역에서 0.24g의 최대 지반 가속도 값으로 나타났다 계기 지진목록(1905-1998)을 이용한 한반도의 지진 위험도에서는 경주, 울산, 대구 지역에서 0.10-0.12g 의 최대 지반가속도 값을 보였다. 그리고 계기 지진 목록(1905-1998) 만을 이용하여 작성한 서울.경기 지역의 지진 위험도에서는 김포, 잠실 , 성남 지역의 한강을 따라 분포하는 충적층과 강남지역의 지반 운동이 한강 이북의 대보 화강암 지역에 비해 비교적 높은 0.09-0.10g의 지반 가속도를 보이는 것이 특징이다.해석결과에 미치는 영향을 알아보았다.한 소비자 의견은 미국과 한국노인 모두 유니버셜 디자인된 새 설비의 장점을 인정하였다. 욕조와 세면조가 매력적이라 평하였고 샤워조작기가 색상구분으로 도운물과 찬물인지가 편하며, 접이식 의자가 유용하며, 문 달린 욕조의 안전 손잡이와 욕조가장자리를 잡고 안전하게 출입한다고 했다. 그러나 욕조길이와 높이에서 두 나라간에 차가 있어 앞으로 치수에 대한 것이 연구과제로 지적되었다. 3) 욕실 설비 개발 시 유니버셜 디자인 용품에 요구되는 목표는 안전하게 쓸 수 있고, 가령에 따른 신체장애요소가 커버되어 스스로 사용가능하고, 사용상 번거로움이 없어 정신적 스트레스를 주지않는 것이어야 하겠다. 4) 선택된 유니버셜 디자인 욕실설비는 표준치수의 현 욕조위치에 장착이 가능하여 앞으로 현 주택에의 교체가 가능하였다. 5) 선택된 유니버셜 디자인 욕실설비는 인체치수와 문화가 다른 두 나라 노인 모두 긍정적으로 평가하여 앞으로의 국제적 보급이 기대되었다.ction factor has been suggested with decreasing power law as a function of rainfall rate. This proposed model uses the entire rainfall rate distribution as input to the model, while the ITU-R and DAH model approaches only use a single 0.01% annual rainfall rate and assume that the attenuation at other probability levels can be determined from that single point distribu

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.