[논문]In-situ 진공게이지 교정장치 개발

홍승수; 임인태; 조문재; 정원호

문제 정의

그러나 사용자가 기준 기를 교정받기 위해서는 장치를 멈추고 게이지를 분리해야 하므로 적어도 3주 이상은 게이지를 사용할 수 없는 불편함을 감수하고 있는 실정이다. 따라서 산업체 교정 생산성 및 진공표준의 효율적인 소급성 유지를 위하여 KRISS에서 수행하고 있는 "산업측정신뢰도 제고사업” 으로 "산업체 보급형 in-situ형 진공게이지 직접 및 비교 교정장치 개발” 사업을 수행하였다. 그 결과 직접교정과 교정된 게이지를 이용하여 하급게이지를 교정할 수 있는 장치를 개발하게 되었다.

가설 설정

1) 스크롤펌프(scroll pump)가 off되어 있을 때 : RV2, RV3, RV4, FV1 가 열리지 않는다.
4) FV1 이 열려 있는 경우 : RV2, RV3, RV4가 열리지 않는다.
5) FV1 이 열려 있지 않은 경우 : GV1, GV2, GV3 밸브가 열리지 않는다.
6) 용기 (A), (B), (C) 사이에 있는 밸브를 모두 열 고용 기내의 잔류 가스를 배기한다.
8) RV1 이 열려 있는 경우 : RV5가 열리지 않는다.

제안 방법

따라서 산업체 교정 생산성 및 진공표준의 효율적인 소급성 유지를 위하여 KRISS에서 수행하고 있는 "산업측정신뢰도 제고사업” 으로 "산업체 보급형 in-situ형 진공게이지 직접 및 비교 교정장치 개발” 사업을 수행하였다. 그 결과 직접교정과 교정된 게이지를 이용하여 하급게이지를 교정할 수 있는 장치를 개발하게 되었다.
,e), PG(pirani gauge), RTD(resistance temperature device) 등을 의미한다. 기체저장고는 교정용 기체의 고순도를 유지하기 위하여 스테인레스 스틸로 제작하였으며 기체를 채우기 전에 진공펌프로 배기하고 굽기(bake- out)를 충분하게 하여 기체에 수분이나 오염 물질이 섞이지 않도록 하였다.
이 장치의 특성상 실험 중에 부피가 변하면 이 부피변화가 직접 불확도 요인이 되므로 용기 사이의 배관, 용기와 펌프의 배관, 밸브 및 계측기 부착 등 모든 배관에 가능하면 신축성이 있는 주름관(bellows)을 사용하지 않고 스테인레스 스틸 관으로 직접 배관하여 내부압력 변화에 따른 부피변화 오차가 없도록 하였다. 또한 용기의 내부 표면은 기체 방출량(outgassing rate) 을 줄이기 위하여 전해연마하여 표면적을 최소화 하였다. 피교정 게이지가 부착되는 용기 (C)의 중앙에는 지름이 10 mm인 오리피스(orifice)가 있는 판이 있어서 앞으로 교정영역을 고진공까지 확장하여 고진공게이지를 비교교정 할 때 기체흐름을 안정화시켜 교정이 쉽도록 설계되었다.
EMe 교정할 때 용기 (A) 에 채운 기체를 (B)에 팽창시킨 뒤 용기 (B)의 기체를 몇 번 반복해서 배기 했느냐에 따라 결정된다. 본 실험에서는 표 2에 보인 EM값처럼 기준압력 26.7 Pa를 기준으로 용기 (B) 의 배기수를 다르게 적용하였다. 용기 (B) 의 배기 횟수에 따른 EM값은 아래 식 (4)와 같이 결정할 수 있으며 Ne 교정압력을 만들 때 용기 (B)의 기체를 펌프를 통해 배출시킨 횟수가 된다.
이 장치의 부피율을 측정한 결과 용기 (A)/(A+B+C) 부피율은 7.607X 10-3이었고 용기 (a)/(A+B)의 부피율은 5.1824乂1(厂2이었으며, 장치의 성능평가를 위해서 133 Pa 용량의 CDG를 교정하였다. 그 결과 기준압력 0.
이 장치의 특성상 실험 중에 부피가 변하면 이 부피변화가 직접 불확도 요인이 되므로 용기 사이의 배관, 용기와 펌프의 배관, 밸브 및 계측기 부착 등 모든 배관에 가능하면 신축성이 있는 주름관(bellows)을 사용하지 않고 스테인레스 스틸 관으로 직접 배관하여 내부압력 변화에 따른 부피변화 오차가 없도록 하였다. 또한 용기의 내부 표면은 기체 방출량(outgassing rate) 을 줄이기 위하여 전해연마하여 표면적을 최소화 하였다.
만약 사용도중에 갑작스러운 공기압 변화로 인한 오동작으로부터 장치를 보호하도록 안전장치가 마련되어 있다. 장치의 보호를 위해서 일부 밸브에 연동장치(interlock)를 구성하여 한 곳이라도 연동장치가 작동하고 있을 경우에는 밸브가 구동하지 않도록 설계하였다. 장치의 이해를 돕기 위해 연동장치의 내용을 요약하여 설명하면 다음과 같다.
정적법 진공표준기와 진공게이지 비교교정기가 하나의 장치로 구성된 in-situ형 산업체 보급형 진공 게이지 직접 및 비교교정 장치를 개발하였다. 이 장치는 기존의 KRISS 정적법 표준기보다 외형이 3배 이상 작고 실험 중 전원 차단이나 오동작으로부터 장치를 보호하기 위하여 내부에 interlock 기능을 가지고 있으며, 장치 운용이나 교정에 완전 자동화가 가능하게 설계되어 교정효율을 극대화 할 수 있었다.
또한 용기의 내부 표면은 기체 방출량(outgassing rate) 을 줄이기 위하여 전해연마하여 표면적을 최소화 하였다. 피교정 게이지가 부착되는 용기 (C)의 중앙에는 지름이 10 mm인 오리피스(orifice)가 있는 판이 있어서 앞으로 교정영역을 고진공까지 확장하여 고진공게이지를 비교교정 할 때 기체흐름을 안정화시켜 교정이 쉽도록 설계되었다.

대상 데이터

진공용기 사이에 있는 밸브들은 개폐에 따른 부피 변화가 작은 공기압 다이아프램 밸브(swagelok 회사)를사용하였다. 이 장치의 특성상 실험 중에 부피가 변하면 이 부피변화가 직접 불확도 요인이 되므로 용기 사이의 배관, 용기와 펌프의 배관, 밸브 및 계측기 부착 등 모든 배관에 가능하면 신축성이 있는 주름관(bellows)을 사용하지 않고 스테인레스 스틸 관으로 직접 배관하여 내부압력 변화에 따른 부피변화 오차가 없도록 하였다.

이론/모형

정적법 진공표준기는 용기 내 온도가 일정한 상태에서 기체를 팽창시키면 용기의 부피와 기체 압력의 곱이 일정하다는 보일의 법칙 (Boyle's law)을 이용한다. 이 원리는 표준기에서 기준압력(reference pressure)의 발생이 다른 방법에 비해 비교적 간단하고 제작이 쉽고 자동화 가용 이할 뿐 아니라 기술이 잘 알려져 있으므로 많은 나라의 표준기관에서 진공표준기로 활용되고 있다.

성능/효과

그림 5는 표 2의 교정 결과를 수평 죽을 기준압력 (reference pressure) 으로 수직죽을 압력비 (pressure ratio) 로 놓고 그린 것이다. 그 결과 1.3 Pa 이하의 낮은 압력에서는 반복측정의 분산이 크고 압력비도 낮게 나타났는데 이 주요한 이유는 낮은 초기압력에서 DPI 515 압력계의 분해능과 정확도가 충분하게 좋지 않기 때문인 것으로 추측된다. 이와 반대로 기준압력 55 Pa 이상에서는 압력비가 상대적으로 높게 나타났는데 이 이유는 표 2에 보인 것처럼 expansion mode(EM)가 다른 압력에서와 다르기 때문일 것으로 추측된다.
1824乂1(厂2이었으며, 장치의 성능평가를 위해서 133 Pa 용량의 CDG를 교정하였다. 그 결과 기준압력 0.238 Pa에서 133.87 Pa까지의 압력비가 0.9859부터 1.0107 사이로 기준압력 1.3 Pa 이하에서는 압력비가 낮았고 55 Pa 이상에서는 압력비가 높은 것을 알 수 있었다. 여기에서 낮은 압력에서 압력비가 낮은 것은 초기압력 측정에 사용된 DPI 515 콘트롤러의 분해능이 충분하지 않기 때문이고 높은 압력에서 압력비가 높은 것은 expansion mode가 다르기 때문인 것으로 주 즉 된다.
및 비교교정 장치를 개발하였다. 이 장치는 기존의 KRISS 정적법 표준기보다 외형이 3배 이상 작고 실험 중 전원 차단이나 오동작으로부터 장치를 보호하기 위하여 내부에 interlock 기능을 가지고 있으며, 장치 운용이나 교정에 완전 자동화가 가능하게 설계되어 교정효율을 극대화 할 수 있었다.

후속연구

여기에서 낮은 압력에서 압력비가 낮은 것은 초기압력 측정에 사용된 DPI 515 콘트롤러의 분해능이 충분하지 않기 때문이고 높은 압력에서 압력비가 높은 것은 expansion mode가 다르기 때문인 것으로 주 즉 된다. 따라서 이 장치의 성능을 향상하기 위해서는 용기 자체의 부피율을 바꾸거나 낮은 압력에서 초기압력 측정의 정확도를 높여야 하며 특히 expansion mode 차이에 의한 기준압력 발생 오차를 줄여야 할 것으로 판단되므로 이를 개선하기 위한 연구가 지속적으로 이루어져야 한다.
이 기술은 이미 한국, 미국, 일본에 특허를 출원하였으며 이 장치가 본격적으로 보급되면 비교교정 장치의 수입대체는 물론 개발도상국의 표준기관에 KRISS 진공표준 보급도 가능하게 되므로 많은 기술적 파급효과가 있을 것으로 판단된다.

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증

[국내논문] In-situ 진공게이지 교정장치 개발
Development of an Apparatus for In-situ Vacuum Gauge Calibration 원문보기

초록
AI-Helper

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

가설 설정

제안 방법

대상 데이터

이론/모형

성능/효과

후속연구

참고문헌 (10)

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

[국내논문] In-situ 진공게이지 교정장치 개발 Development of an Apparatus for In-situ Vacuum Gauge Calibration 원문보기

초록 용어보기논문에서 용어와 풀이말을 자동 추출한 결과로, 시범 서비스 중입니다. AI-Helper

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

가설 설정

제안 방법

대상 데이터

이론/모형

성능/효과

후속연구

참고문헌 (10)

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

홍승수 (36) 임인태 (14) 조문재 (17)

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

[국내논문] In-situ 진공게이지 교정장치 개발
Development of an Apparatus for In-situ Vacuum Gauge Calibration 원문보기

초록
AI-Helper

AI 본문요약
AI-Helper