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건식 진공펌프의 상태진단 및 예지보수 기법
Predictive Diagnosis and Preventive Maintenance Technologies for Dry Vacuum Pumps 원문보기

진공 이야기 = Vacuum magazine, v.2 no.1, 2015년, pp.31 - 34  

정완섭 (한국표준과학연구원 기반표준부, 연합대학원 측정과학, 한국음향학회)

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

This article introduces fundamentals of self-diagnosis and predictive (or preventive) maintenance technologies for dry vacuum pumps. The state variables of dry pumps are addressed, such as the pump and motor body temperatures, consumption currents of main and booster pumps, mechanical vibration, and...

AI 본문요약
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문제 정의

  • 본 논문에서는 진공펌프의 상태진단의 기본개념과 상태변수들을 제 2절에서 소개한다. 그리고 시간 경과에 따른 상태변수들의 측정치의 변화 유무를 정량적으로 환산하여 진단을 수행하는 과정을 제 3절에서 소개하며, 제 4절에서는 상태진단 및 예지보수의 적용 사례를 소개한다.
  • 본 연구에서는 2종의 상태진단 평가 지시치 즉, Hotelling T2와 잔차 제곱 합 Q를 같이 이용하는 진단기법을 제안하고 있다. 특히 상태변수의 통계적 분포가 확연히 다른 가스부하 (gas loaded) 운전 상태와 무부하 (idle) 운전 상태를 반드시 분리하여 상태진단을 수행하는 효과적인 방법을 본 논문은 제안한다.
  • 위 그림 1은 진공펌프의 다중 상태변수의 측정 개념도를 보이고 있다. 본 연구팀은 동적 상태변수를 대표하는 진공펌프의 진동성분을 상태진단에 항상 포함하고 있다는 점이다. 사실 진공펌프는 모터에 의해 구동되는 회전 기계라는 점과 그리고 회전 기계류의 상태진단에는 진동 신호가 반드시 포함된다는 점이다.
  • 사실 진공펌프는 모터에 의해 구동되는 회전 기계라는 점과 그리고 회전 기계류의 상태진단에는 진동 신호가 반드시 포함된다는 점이다. 본 연구팀은 진공펌프에 진동센서를 부착하여 회전 로터의 고주파 성분, 베어링 고주파 성분, 그리고 gear meshing 성분에 대응되는 진동을 측정하여 진공펌프의 요소 부품들의 운전 상태를 정량적으로 평가하는 방법을 이용해 오고 있다.
  • 와 잔차 제곱 합 Q을 이용한 상태진단 기법에 수반되는 연산량을 획기적으로 줄이기 위한 연구를 진행하고 있다. 이는 개별 진공펌프 내에 장착된 저가형 32-bit DSP 로도 제안된 2종의 상태진단 평가치를 실시간으로 수행할 수 있는 상용 제품화 모델 개발에 목표를 두고 있다.
  • 와 잔차 제곱 합 Q를 같이 이용하는 진단기법을 제안하고 있다. 특히 상태변수의 통계적 분포가 확연히 다른 가스부하 (gas loaded) 운전 상태와 무부하 (idle) 운전 상태를 반드시 분리하여 상태진단을 수행하는 효과적인 방법을 본 논문은 제안한다.
  • 현재 진행 진행 중인 과제는 Hotelling T2와 잔차 제곱 합 Q을 이용한 상태진단 기법에 수반되는 연산량을 획기적으로 줄이기 위한 연구를 진행하고 있다. 이는 개별 진공펌프 내에 장착된 저가형 32-bit DSP 로도 제안된 2종의 상태진단 평가치를 실시간으로 수행할 수 있는 상용 제품화 모델 개발에 목표를 두고 있다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
진공 펌프의 상태진단 및 예지보수 관련 국가지원의 과제는 무엇인가? 진공 펌프의 상태진단 및 예지보수 관련 국가지원의 과제는 “차세대 반도체용 진공공정의 실시간 측정, 진단, 제어 기술 개발” 중 “스마트형 진공 배기 진단 제어 시스템 개발”로 수행된 바 [1,2] 있으며, 본 과제의 주요 실적은2 건의 PCT 특허 [3,4]로 국내외에 등록되어 있으며, 우리 진공학회 논문 [5]으로도 소개된 바 있다.
진공펌프의 상태변화 측정의 한계는 무엇인가? 진공펌프의 상태변화를 어떻게 평가할 것인가는 아직도 표준화된 방법이 완성되지 않은 실정이다. 그러나 본 연구팀의 경험에 의하면, 진공펌프 운전 시 최소한 측정 가능한 물리량, 즉 부위별 온도, 모터 소비전류, 배기부 압력, 모터 회전속도, N2 가스 유량 등에 의존할 수 밖에 없다는 점이다. 그리고 이들 상태변수 측정치를 이용한다변량 통계 분석 (multi-variable statistical analysis)[1,2,5] 기법을 이용하면 진공펌프의 상태진단 뿐만 아니라 예지보수 또한 부분적 성공을 경험할 수 있었다는 점이다.
최근 10년 사이 건식 진공펌프 시장에서 가장 큰 기술적 과제는 무엇인가? 최근 10년 사이 건식 진공펌프 시장에서 가장 큰 기술적 과제는 저소비 전력의 신 모델 출시였다. 이들 저소비전력의 펌프들이 실 공정에서 이전 모델보다 향상된 생산성과 내구성을 제공할 지는 아직 시간적 검증이 필요한 상태이다.
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참고문헌 (5)

  1. 정완섭, "스마트형 진공 배기 진단 제어 시스템 개발," 1단계 최종보고서, 2011. 

  2. 정완섭, "스마트형 진공 배기 진단 제어 시스템 개발," 2단계 최종보고서, 2013. 

  3. 정완섭, 임종연, 정광화, 이수갑, "진공펌프 트렌드 관측 및 진단 분석 기법", PCT Pub. No: WO2006/064990, 대한민국 특허 10-0882887 (2009), 미국특허 7,664618 (2010), 중국특허 ZL2004.8.0044627.1 (2007), 일본특허 2008-54492 (2008), EU 특허 (영국, 프랑스, 독일) 1, 151 (2012). 

  4. 정완섭, 임종연, 정광화, 이수갑, "진공펌프 고장방지 및 에지보수를 위한 정밀진단 기술", PCT Pub. No: WO2006/064991, 대한민국 특허 10-0905235 (2009), 미국특허 7,653,512 (2010), 중국특허 ZL2004.8.0044628.6 (2007), 일본특허 2008-54493 (2008), EU 특 허 (영국, 프랑스, 독일) 1, 576 (2012). 

  5. 이규호.이수갑.임종연.정완섭, 한국진공학회지 20, 165 (2011). 

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