고진공 저진공 펌프에 대해 조사한 레포트 입니다

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고진공 저진공 펌프에 대해 조사한 레포트 입니다에 대한 보고서 자료입니다.

목차

-서론
-본론
-결론
-참조

본문내용

프는 오일의 산화 등을 방지하고, 배기 효율을 높이기 위하여 로터리 펌프를 이용하여 보조 배기를 해주면서 사용하게 되는데, 이때 로터리 펌프의 용량은 오일확산펌프의 흡입구의 압력과 배출구의 압력, 그리고 오일 확산 펌프의 용량에 의해 결정되는데 이때의 관계식은 다음과 같다.
(SMP: 로터리펌프 배기 속도, SDP: 오일펌프 배기속, PMP: 배출구압력, PDP: 흡입구압력)
(2) Turbo molecular pump [터보 분자 펌프]
▲ 회전하는 블레이드에 부딪힌 분자가 튀겨나가는 모습
[Turbo molecular pump 의 원리]
터보 분자 펌프는 블레이드의 회전에 의해 분자에 momentum transfer가 일어나고 이때 분자가 원하는 방향으로 튀어 나감으로써 배기가 이루어 지는 간단한 원리다.
그러나 실제 상황에서는 진공용기의 압력에 따라 다른 각도에서 이해를 하는 것이 필요하다.
▲ 블레이드 상태에 따른 충돌 후 분자 흐름의 변화 모습
[진공용기의 압력이 높은 경우]
기체분자의 량이 많기 때문에 기체 분자들은 독립적으로 움직이지 못하고 서로 영향을 받게 되는데, 이처럼 분자의 평균자유행로(mean free path)가 짧고 분자들 사이에 힘이 작용하는 경우를 viscous flow라고 한다. 이때 기체 분자는 완전 탄성 구 처럼 작용하여 충돌이 일어나면 그대로 다시 튀어나가게 되고 또한 압력 구배에 따른 자연스러운 흐림을 갖게 되는 것으로 알려져 있다. 따라서 이 경우 역류(back stream)에 대한 우려가 없고, 그림에서처럼 블레이드에 부딪힌 분자는 자연스럽게 배기될 것이다.
[진공용기내의 압력이 낮은 경우]
기체는 분자들 사이에 서로 영향 미치지 않고 독립적으로 운동하는 molecular state 바뀌게 되는데, 이때 기체 분자가 표면에 부딪히게 되면 탄성충돌에 의해 바로 튀어나가지 않고 흡착(absorption), 대기(residence time), 탈착(desorption)의 과정을 거치는 것으로 알려져 있다.
[분자들의 흡착(molecular absoption)]
고정되어 있는 블레이드에는 양쪽 방향에서 균일한 충돌에 의해 분자들이 흡착되고 또한 코사인 분포(cosine distribution)에 따라 균일한 방향으로 탈착이 진행되므로 블레이드의 각도만으로 원하는 방향으로 기체의 순흐름(net flow)을 바꾸기는 어렵다. 따라서 압력이 낮은 경우 위 그림6의 오른쪽 경우처럼 블레이드를 충분히 고속으로 움직여서 위쪽으로 접근하는 분자들의 흡착을(absoption) 막게 되면, 기체의 순흐름을 원하는 방향으로 바꿀 수 있을 것이다.
결국 이상과 같은 일련의 과정을 반복적으로 거치면서 분자의 순흐림이 유지되고 배기가 이루어지게 된다.
▲ 터보 분자 펌프의 구조와 회전자와 고정자의 작동에 따른 분자 경로의 변화
위의 그림은 일반적인 터보 분자 펌프의 구조를 나타내었다.
날의 각은 배출구 쪽으로 갈수록 더 많이 기우는데 이는 흡입구에서는 진공용기와의 압력차가 크지 않고 또한 많은 기체를 받아들일 수 있도록 하기 위함이고 배출구 쪽에서는 압력차가 커지기 때문에 이를 유지하기 위함이다. 고정자는 역류를 방지하는 baffle의 역할과 함께 회전자에서 튀어나온 분자를 아래쪽을 향하도록 각을 유지하고 있다.
터보 분자 펌프는 고속(10,000～100,000)으로 회전하는 날이 작은 입자나 부스러기에 의해 쉽게 손상을 입을 수 있고, 또 고속 회전 시 각 속도가 회전축으로 크게 걸려 작은 충격에도 망가질 수 있으므로 사용에 각별히 주의해야 한다.
결론
진공기술의 응용범위는 전 산업에 걸쳐 있으며 반도체의 집적도가 높아지고,
양자소자 개발 등 첨단기술이 발전하면서 그 중요성은 날로 증가하고 있다.
다음은 진공기술이 응용되고 있는 대표적 분야들이다.
(1)첨단산업 : 반도체, FED
(2)미래산업 : 우주항공, 핵융합, 신소재 개발
(3)산업응용 : TV브라운/모니터, 기계/광학부품 코팅, 보온병, 램프, 냉동기
(4)의약 화학 식품 : 의약품 생산, 식품보관, 진공건조식품, 진공증류
(5)첨단과학 : 가속기, 표면분석장치, 질량분석
(6)일상생활에서의 이용: 진공주사기, 착유기, 이불 보관 팩, 청소기
진공 기술의 응용을 위해서는 진공 펌프를 이용하여 진공상태를 만들어야 된다.
진공 시스템을 보면 적어도 두 종류 이상의 펌프가 사용됨을 보고 의문을 가질 수 있는데, 이는 무엇보다도 모든 압력 영역에서 또는 원하는 작업 환경에서 작동되는 이상적인 펌프가 없기 때문이다. 따라서 이상적인 작업환경을 만들기 위해서는 작업조건에 모두 부합되는 새로운 펌프의 개발과 시스템의 구축이 무엇보다도 중요하다고 할 수 있다.
참조
[네이버 지식백과] 진공 펌프 [眞空-, vacuum pump, Vakuumpumpe]
안일신, ‘진공물리 및 진공기술’, 한양대학교 출판부, 1999
Harland G. Tompkins, 'Pumps Used in Vacuum Technology', American Vacuum Society(AVS), 1991
Donald M. Mattox, 'Handbook of Physical Vapor Deposition Processing', Noyes Publication, 1998
[위키백과, 우리 모두의 백과사전]
엔하위키
진공과학입문 / 정석민교수,이진원교수,박종윤교수 著 / 청문각 출판부
진공의 기초 ‘진공의 기본원리 및 응용’ / 김홍배, 손상희 著 / 전자 재료사
Vacuum Technology and Applications '진공의 원리, 발생, 계측, 리크테스트,
시스템, 응용’/ D. Hucknall
진공공학 / 배석희, 인상렬 외 3인 著 / 한국 경제 신문 출판부
진공물리 및 진공기술 / 안일신 著 / 한양대학교 출판부
http://metal.or.kr/new/college/lecture/heattreat/heat09-09.htm
http://www.pvdworld.net/
http://kr.softwise.yahoo.com/bin/query
http://www.yik.co.kr/pds/view.asp

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