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공학 업로드 진공물리 및 진공 기술 - 진공에 대한 분류 및 종류 자료

 

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공학 업로드 진공물리 및 진공 기술 - 진공에 대한 분류 및 종류

 

[공학] 진공물리 및 진공 기술 - 진공에 대한 분류 및 종류

 

진공물리 및 진공 기술 - 진공에 대한 분류 및 종류

 

목 차

 

1. 진공 펌프의 분류

2. Positive displacement 펌프

3. Entrapment 펌프

4. 그밖의 펌프

참고문헌

 

진공은 공간의 기체압력이 대기압보다 낮은 상태, 즉 분자밀도가 약 2.5×1019 분자/cm3 보다 적은 상태를 의미한다. 지상으로부터 고도에 따른 진공도의 비교는 아래 그림과 같다.

 

진공을 응용하기 위해서는 지상에 인위적인 진공을 발생시키고 제어해야 한다. 이런 진공기술의 요소는 발생기술, 재료기술, 가공 및 부품기술, 평가 및 제어기술로 대별되며 이 네 가지 요소가 합쳐져서 진공 응용기술이 성립된다.

 

진공은 다음과 같은 특성이 있으므로 전 과학기술 분야와 산업분야에서 진공기술이 응용되고 있다.

압력 차에 의한 힘의 발생, 극청정 환경 제공, 단열효과, 입자의 장거리 비행가능, 증발과 승화작용, 안정된 플라즈마를 유지, 생화학 반응 억제, 우주환경 제공 등의 특성이 있다.

 

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.

 

첨단산업 : 반도체, FED

미래산업 : 우주항공, 핵융합, 신소재 개발

산업응용 : TV브라운/모니터, 기계/광학부품 코팅, 보온병, 램프, 냉동기

의약 화학 식품 : 의약품 생산, 식품보관, 진공건조식품, 진공증류

첨단과학 : 가속기, 표면분석장치, 질량분석

 

진공 기술의 응용을 위해서는 진공 펌프를 이용하여 진공상태를 만들어야 되는데, 진공을 처음 대하는 사람은 우선 많은 종류의 펌프를 보고 놀랄 것이다. 또 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 맞는 펌프의 선정과 시스템의 구성이 무엇보다도 중요하다고 할 수 있는데, 이 장에서는 쉽게 사용되는 여러 가지 진공펌프의 특징과 사용법에 대해 간단히 정리하였다.

표1과 그림1에 여러 압력단위의 환산표와 진공펌프의 사용 가능한 압력 대를 구분하여 나타내었다.

표1. 여러 가지 압력단위의 환산

 

그림1. 여러 가지 진공펌프의 작업 가능 압력

 

 

1. 진공 펌프의 분류

 

펌프의 종류는 그림 1에서 나타낸 것과 같이 사용 가능한 압력에 따라 저진공, 고진공, 초고진공 등으로 나눌 수 있으나, 어떤 펌프를 어떤 압력에서 사용한다는 명확한 경계가 없고, 제조회사나 사용방법에 따라 조금씩 차이가 난다. 또한 작동 원리에 따른 분류로는 크게 positive displacement 펌프와 entrapment 펌프로 나눌 수 있다.

 

- positive displacement 펌프: 기체를 진공 용기 외부로 제거하는 펌프로 로터리 펌프 (rotary vane pump), 터보 분자 펌프(turbo-molecular pump) 등 대부분의 기계적인 펌 프가 이에 속한다.

- entrapment 펌프: 배기시킨 기체가 여전히 진공 용기나 펌프 속에 남아 있는 경우이다. ‘포획 펌프(capture pump)`라고도 부른다. 여하튼 진공 용기 내부의 공간으로부터 기체 분자 수를 제거하기만 하면 압력이 낮아지므로 이런 것들도 펌프라고 부를 수 있다. 흡 착 펌프(sorption pump)나 냉온 펌프(cryopump), 이온 펌프(ion pump)가 이에 속한다.

 

2. Positive displacement 펌프

2.1. 로터리 펌프(rotary vane pump)

 

그림2. 로터리 펌프의 내부구조 및 작동순서

 

그림 2에 일반적으로 실험실에서 저진공 용도로 가장 많이 사용되는 로터리 펌프의 구조와 작

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