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        • KCI등재

          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.

        • 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.

        • KCI우수등재

          KSTAR 진공용기의 베이킹시 열응력해석

          인상렬(S. R. IN), 윤병주(B. J. Yoon), 조승연(S. Y. Cho) 한국진공학회(ASCT) 1998 Applied Science and Convergence Technology Vol.7 No.4

          KSTAR 토카막용 진공용기는 토러스형으로써 내부에 사람이 들어가 작업할 수 있는 큰 종단면을 갖고 있다. 이 용기는 불순물이 적은 깨끗한 플라즈마 발생을 위해 기저압력이 초고진공이어야 하며 각종 플라즈마 대향부품을 포함해서 용기전체를 350℃까지 베이킹하는 것으로 계획되어 있다. 진공용기의 형태가 삼차원적으로 복잡하고 토카막 가동중 용기에 걸리는 다양한 힘을 해소하기 위해 지지구조물이 설치되어 있으며 균일한 온도분포를 만들기 어려워서 베이킹시 큰 열응력이 발생할 것으로 예상된다. 이 논문에서는 진공용기의 불균일한 온도분포와 지지구조의 구속조건에 따라 열응력이 어떻게 변하는가를 살펴보고 가능한 해결책을 제시하려고 한다. The vacuum vessel of the KSTAR tokamak has a so large poloidal cross- section that workers can enter into the inside the vessel. To produce a clean plasma with low impurity concentrations it is planned that the whole vessel including plasma facing components will be baked out at 350℃ and the base pressure of the vessel will be kept in the range of ultra high vacuum. Large thermal stresses are expected during bake-outs due to a three-dimensionally complex structure of the vessel, consequent ununiformity of the temperature distribution and support systems to resist forces acting on the vessel. In this report variations of the thermal stress according to temperature gradients on the vessel and constraint conditions of supporting structures are studied and some possible counterplans are discussed.

        • KCI우수등재

          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.

        • KCI우수등재

          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.

        • KCI우수등재
        • KCI우수등재

          ECR - PECVD 장치의 제작과 특성

          손영호(Young Ho Son), 정우철(Woo Chul Jung), 정재인(Jae In Jeong), 박노길(No Gill Park), 황도원(Do Weon Hwang), 김인수(In Soo Kim), 배인호(In Ho Bae) 한국진공학회(ASCT) 2000 Applied Science and Convergence Technology Vol.9 No.1

          이온화율이 높고 저온 성막이 가능하며 넓은 진공도 영역에서 플라즈마 공정이 가능한 ECR-PECVD 장치를 제작하였다. 이 장치는 진공용기, 시료 스테이지, 진공 게이지, 진공 펌프, 가스 공급장치, 진공 실링밸브, ECR 소스, 제어창치 등으로 구성되어 있으며, microprocessor와 ROM program으로 제어할 수 있도록 설계하였다. 제작된 장치의 구성에 따라서 박막 성장시에 예상할 수 있는 특성 변화에 관심을 두고, 장치의 진공과 플라즈마 특성을 조사하였다. 본 창치로 가스 주입에 따른 진공상태의 안전성과 bias 전압으로 인한 이온 충돌 효과 등을 기대할 수 있음을 확인하였다. 플라즈마 밀도는 가스 유량과 ECR power를 증가시킬수록 높게 측정되었고 ECR 소스와 멀어질수록, 또한 진공용기 중심에서 수평 반경거리를 증가시킬수록 낮게 측정되었으며, 그 측정값의 범위는 9.7×10¹¹~3.7×10¹² ㎝-³이었고, 플라즈마 밀도 분포로부터 박막 두께의 균일성 등을 예측할 수 있음을 확인하였다. An ECR-PECVD system with the characteristics of high ionization rate, ability of plasma processing in a wide pressure range and deposition at low temperature was manufactured and characterized for the deposition of thin films. The system consists of a vacuum chamber, sample stage, vacuum gauge, vacuum pump, gas injection part, vacuum sealing valve, ECR source and a control part. The control of system is carried out by the microprocessor and the ROM program. We have investigated the vacuum characteristics of ECR-PECVD system, and also have diagnosed the characteristics of ECR microwave plasma by using the Langmuir probe. From the data of system and plasma characterization, we could confirmed the stability of pressure in the vacuum chamber according to the variation of gas flow rate and the effect of ion bombardment by the negative DC self bias voltage. The plasma density was increased with the increase of gas flow rate and ECR power. On the other hand, it was decreased with the increase of horizontal radius and distance between ECR source and probe. The calculated plasma densities were in the range of 9.7×10¹¹~3.7×10¹² ㎝-³. It is also expected that we can estimate the thickness uniformity of film fabricated by the ECR-PECVD system from the distribution of the plasma density.

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