진공의 정의, 펌프 그리고 측정

소개글

한국의 강점인 전자산업은 진공과학이라 할 수 있다.
반도체, 디스플레이, CPU, 태양전지, 원자력 등 거의 모든 산업 기반에는 진공장비의 역할이 내재되어 있기 때문이다.
이 같은 바 본 글에서 진공의 정의와 펌프 그리고 측정에 관해 정리했다.

목차

1. 진공이란?
2. 진공펌프
가. 진고펌프의 분류
나. Positive displacement 펌프
다. Entrapment 펌프
라. 그밖의 펌프

3. 진공게이지 (vacuum gauge)
가. 진공 게이지의 분류
나. 직접 측정 게이지(direct measurement gauge)
다. 기체의 열 특성을 이용한 게이지
라. 기체의 이온을 이용한 게이지

본문내용

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.

참고 자료

1. 안일신, ‘진공물리 및 진공기술’, 한양대학교 출판부, 1999
2. A.ROTH, 'VACUUM TECHNOLOGY', NORTH HOLLAND
3. 서울대학교 재료공학부 ‘박막공학'