헬륨을 이용해 진공 누설을 감지하는 방법

진공을 다루다보면 항상 신경써야 하는 부분이 기밀과 누설입니다.

진공 시스템의 기밀이 유지되어야 진공이 유지될 수 있고, 정확성과 효율성, 안전 등을 위해서는 시스템의 높은 기밀성이 요구되기 때문에 가장 기본적이면서도 중요한 요소라고 할 수 있습니다.

그럼 기밀의 발생은 어떻게 확인할 수 있을까요?

물론 시스템의 진공도가 눈에 띄게 내려가면 바로 확인이 가능하지만, 시스템의 완성도를 높이기 위해서는 누설 테스트를 진행하는 것이 바람직합니다.

누설 감지에는 비눗물의 거품을 이용한 방법부터 초음파나 헬륨을 이용하는 방법 등, 다양한 방법들이 이용되는데, 이번 시간에는 헬륨을 이용한 진공 누설 감지 방법에 대해 알아보겠습니다.

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헬륨 누설 테스트

누설 테스트는 시스템의 누설 여부를 검증하기 위한 비파괴 검사 방법 중 하나로 시스템에 액체나 기체가 새는 곳이 있는지 사전에 검사해 불량을 찾아내는 것입니다.

헬륨 누설 테스트는 수소 다음으로 가벼운 원소인 헬륨을 이용해 시스템의 기밀성을 확인하는 방법으로, 높은 정확도와 안전성을 보장합니다.

하지만 높은 투자 비용과 고가의 헬륨 가스가 필요하기 때문에 주로 하이테크 산업 분야에서 사용되었으나, 고품질과 안전, 환겨에 대한 시장의 요구가 높아지고 있어 다른 분야로도 빠르게 확대되고 있습니다.

또한 자동차 제조 분야의 경우, 헬륨을 이용한 누설 테스트를 품질 검사 규격으로 요구하며, 다른 제조 산업 분야에서도 점차 헬륨 누설 테스트의 요구가 늘어나는 추세입니다.

헬륨이 누설 테스트에 사용되는 이유는 다음과 같습니다.

1. 헬륨은 비활성과 비반응성, 불연성을 가진 기체로 밀폐된 곳이 아니라면 공기 중에 살포되도 인체에 해롭지 않습니다.

2. 헬륨은 대기 중 약 5.2ppm 정도로 매우 소량이기 때문에 누설이 있을 경우 디텍터를 이용해 감지하기가 쉽습니다.

3. 헬륨의 분자 크기는 매우 작기 때문에 다른 기체들이 통과하지 못하는 작은 틈을 통과할 수 있어 최대 E-09mbar.l/s의 초미세한 크기의 누설도 탐지가 가능합니다.

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헬륨 누설 테스트 방법

헬륨 누설 테스트를 하기 위해서는 헬륨을 탐지할 수 있는 디텍터가 필요합니다.

헬륨 디텍터는 기체 중 헬륨을 인식할 수 있으며, 장비에 따라 단순 포함 여부만 알 수 있는 것에서 부터 헬륨의 농도까지 측정할 수 있는 것 까지 다양한 종류가 있습니다.

헬륨 누설 테스트는 크게 헬륨을 시스템 내부에 직접 넣는 방법과 외부에서 도포하는 방법 2가지로 나눌 수 있습니다.

첫 번째 방법은 진공 시스템 내부를 헬륨으로 가압시킨 후, 외부와의 압력 차로 인해 누설되는 헬륨을 디텍터로 탐지하는 것입니다.

시스템 내부를 헬륨으로 가압한 후 누설되는 헬륨을 탐지하는 방법

출처 : vacuumscienceworld.com

https://www.vacuumscienceworld.com/blog/finding-vacuum-leaks-using-helium

두 번째 방법은 시스템 내부를 진공으로 만든 후, 연결 부위와 같이 누설이 의심되는 지점에 헬륨을 도포하는 것입니다.

만약 누설이 있다면 내부와의 압력 차로 인해 헬륨이 시스템 내부로 흘러들어갈 것이고, 시스템과 연결된 디텍터에서 헬륨을 탐지합니다.

시스템 내부를 진공으로 만든 후, 헬륨을 도포해 누설되는 헬륨을 탐지하는 방법

출처 : vacuumscienceworld.com

https://www.vacuumscienceworld.com/blog/finding-vacuum-leaks-using-helium

위의 두 방법이 제공하는 이점은 유사하지만, 첫 번째 방법은 두 번째 방법에 비해 테스트 환경이 간단하며, 두 번째 방법의 경우 검사 시스템이 자동화 되어 있기 때문에 인적 오류의 가능성이 줄어든다는 장점이 있습니다.

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인포라드는 기체 유량을 측정하는 Mass Flow Meter / Controller와 진공도를 측정하는데 사용되는 Vacuum Sensor를 비롯한 여러 측정 장비들을 공급하고 있으며, 고객의 요청에 따라 OEM 방식으로 다양한 종류의 제품을 제작해 제공하고 있습니다.

문의사항은 아래 링크를 이용하시기 바랍니다.

https://www.inforad.co.kr/

출처

https://en.wikipedia.org/wiki/Helium_mass_spectrometer

https://en.wikipedia.org/wiki/Helium

https://www.vacuumscienceworld.com/blog/finding-vacuum-leaks-using-helium