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.

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 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.

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.

얼음극 전리진공계 특성연구

홍승수(S. S. Hong),정광화(K. H. Chung),신용현(Y. H. Shin),임종연(J. Y. Lim),이상균(S. K. Lee) 한국진공학회(ASCT) 1998 Applied Science and Convergence Technology Vol.7 No.4

전달표준기(transfer gauge)로 사용되는 열음극 전리진공계의 교정을 위하여 초고진공표준기의 압력비(pressure ratio), 오리피스 콘덕턴스, 그리고 porous plug 콘덕턴스 측정에 대한 연구를 수행하였다. 이 표준기를 이용하여 제조회사가 다른 두 개의 전리진공계를 7×10^(-7) ~4×10^(-3) Pa 압력구간에서 아르곤 가스를 사용하여 교정하였다. 그 결과 extractor 전리진공계의 고진공과 초고진공 사이에서 압력에 따른 비직선성의 차이는 4%로 나타났고, stabil 전리진공계는 3% 정도로 나타났다. Extractor 전리진공계의 경우 기체의 감도를 적절히 조절해서 사용하면 진공계 자체 불확도인 10% 이내의 오차범위에서 사용이 가능함을 알 수 있었다. 또한 stabil 전리진공계는 별도의 감도 조절을 하지 않고도 최대 4% 오차범위에서 사용이 가능함을 알 수 있었다. To establish the calibration system of hot cathode ionization gauges as transfer gauges, researches were concentrated on measurements of the pressure ratio, the orifice conductance as well as the porous plug conductance of a ultrahigh vacuum standards system. Two ionization gauges obtained from two different vendors were calibrated in the pressure range of 7×10^(-7) to 4×10^(-3) Pa by injecting argon gas into the standards system. As a result, a 4% difference was revealed in non-linearity of the extractor ionization gauge due to the pressure difference between high vacuum and ultrahigh vacuum, and 3% for the stabil ionization gauge. It has been understood that the extractor ionization gauge is able to be used within the 10% error, the uncertainty of the extractor ionization gauge, if properly regulating the sensitivity of the gas. The stabil ionization gauge was also proved to be useable in the maximum error margin of 4% without the control of the gas sensitivity.

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.

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.

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

진공기술 발전의 역사

정광화 한국진공학회(ASCT) 1992 Applied Science and Convergence Technology Vol.1 No.3

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.