안녕하세요. 훈릴스입니다.
오늘은 진공을 형성하는 vacuum pumps에 대해 알아보는 시간을 가져보고자 합니다. 앞 포스팅에서는 진공의 기초적인 개념에 대해 알아보았습니다. 이번 포스팅에서는 진공을 형성하는 여러가지 원리와 방법에 대해 알아보고자 합니다.
진공을 형성하는 방법은 무척이나 다양합니다. 진공의 종류에 따라서 수십가지나 시중에 진공 펌프가 출시되어 있으니 말이죠. 이런 진공펌프를 하나하나 분석해보도록 합시다. 가장 우선적으로 알아볼 것은 Rotary Pump입니다. Rotary Pump의 스펙은 다음과 같습니다.
- 압력 범위 : 760 ~ \(10^{-3}\) torr
- 비교적 저압에서 기계의 효율이 우수합니다.
- trap을 설치하지 않으면 펌프를 통해 역으로 공간 안 속에 공기가 유입될 수 있습니다.
- 저렴합니다.
- Pumping speed : 1~500 \( l / sec \)
- 발생할 수 있는 문제 :
1. 사용하는 oil은 반드시 낮은 증기압을 가져야 좋은 진공을 형성할 수 있습니다.
2. 사용하는 오일이 기체화되어 유입되면 진공을 망칠 수 있습니다.
3. 한 번에 너무 큰 양의 공기를 빼어내면 기계가 고장날 수 있으니 서서히 작동해야합니다.
다음으로 알아볼 것은 Diffusion Pump입니다. Diffusion pump의 스펙은 다음과 같습니다.
- 압력 범위 : \(10^{-2}\) ~ \(10^{-10}\) torr ( 보통 \(10^{-4}\) ~ \(10^{-7}\) torr 사이의 진공을 잡을 때 사용)
- 고압에서 효울적으로 작동합니다.
- 오일이 증발되어 내부의 공기를 가지고 배출되는 원리입니다.
- 비교적 저렴한 가격입니다.
- 움직이는 부분이 없다는 것이 큰 장점입니다.
- 다른 펌프와 함께 사용하여야 합니다. 그렇지 않으면 진공을 망칠 수 있습니다.
- 가능한 문제
1. 진공 공간과 외부의 압력 차이가 크면 공기가 역유입 될 수 있습니다.
2. 냉각수가 떨어지면 과열될 수 있으니 주기적 확인이 필요합니다.
3. 오일은 낮은 증기압을 가진 것을 사용하여야 합니다. 그렇지 않으면, 진공을 망칠 수 있습니다.
세 번째로 알아볼 것은 Liquid Nitrogen traps / baffles 입니다. 보통 다른 진공 펌프와 함께 사용되는 장치입니다. 그 스펙은 다음과 같습니다.
- 위 Liquid Nitrogen trap은 공기의 역유입을 현저히 줄여줍니다.
- 100mTorr이상의 압력에 노출되어서는 안됩니다. 진공을 망칠 수 있습니다.
- 기존의 공간에 물 입자가 있으면 얼어 붙을 수 있으므로, 기체 질소를 이용하여 진공을 잡기에 앞서 공간의 청소가 필요합니다.
- 지속적인 충전이 필요한 장치입니다.
다음으로 알아볼 것은 turbomolecular pump입니다. 스펙은 다음과 같습니다.
- 압력 범위 : 1 ~ \(10^{-12}\) torr
- mechanical pump
- 오일과 trap을 사용하지 않습니다.
- 단독으로 사용이 어렵습니다. 다른 장치의 설치가 필요합니다.
- 값이 비쌉니다.
- pumping speed : \(10^{3} l/sec\)
- 발생 가능한 문제
1. 빠른 속도로 날이 정교하게 돌아갑니다.
2. 부드럽게 하는 것은 기계 각각의 문제입니다.
3. 너무 높은 고압은 날을 휘게 만들 수 있으니 다른 장치의 적극적 사용이 필요합니다.
다음으로 알아볼 것은 cryogenic pump입니다.
- 압력 범위 : \(10^{-3}\) ~ \(10^{-10}\) torr
- 오일을 사용하지 않습니다.
- 단독 사용이 불가능합니다. 다른 장치가 필요합니다.
지금까지 다양한 진공펌프에 대해서 알아보았습니다. 고정된 이론이 아니라, 지금도 계속해서 진공장치들이 개발되고 있기에 꾸준히 공부하는 것이 중요하다고 생각되네요. 이상으로 포스팅 마치겠습니다.
감사합니다.
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