누설(Leak)과 누설량(Leak Rate)의 계산

누설(Leak)은 진공 시스템에서 가장 일반적으로 나타나는 문제 중 하나로 진공을 다룰 때 항상 신경써야 하는 부분입니다.

진공 시스템에 누설이 일어나면 시스템이 최대 효율로 작동하지 못할 뿐만 아니라 단기적으로는 잘못된 데이터를 생성하며 장기적으로는 전체 시스템 고장의 원인이 될 수 있습니다.

이번 시간에는 누설과 누설량의 계산법에 대해 알아보도록 하겠습니다.

누설(Leak)이란?

누설이란 어느 한정된 공간에 보존되어 있는 유체가 그 공간의 외부로 유출되거나 또는 반대로 외부로부터 다른 유체가 유입되는 현상을 말합니다.

여기서 진공 분야로 한정한다면 유체는 기체가 되며, 진공 시스템의 내부와 외부 사이에 틈이 생겨 압력이 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 기체가 흐르는 것을 뜻합니다.

누설된 기체는 일반적으로 압력이 높은 쪽에서 낮은 쪽으로 이동하며, 내부와 외부의 압력 차이가 클수록 더 많은 누설이 발생합니다.

누설이 계속되어 양쪽의 압력이 거의 같아지게되면 더이상 누설이 발생하지 않습니다.

누설로 인해 물이 세는 모습

출처 : Wikepedia

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

누설은 다양한 원인으로 발생할 수 있습니다.

시스템을 처음 제조하면서도 발생할 수 있으며, 파이프나 튜브, 밸브, 피팅과 같은 구성 요소가 부적절하게 결합되거나 용접되어 유격이 일어나는 경우가 가장 많습니다.

또한 시스템의 지속적인 사용으로 인한 손상으로도 발생할 수 있는데, 가스켓이나 씰의 부식, 마모, 노화 등이 원인이 됩니다.

마지막으로는 탱크나 챔버, 파이프 등에 생긴 미세한 균열로 인해 누설이 일어날 수 있습니다.

누설의 원인이 구멍과 같은 경우에는 누설의 크기와 모양을 육안으로 확인할 수도 있지만 대부분 누설된 부분의 위치조차 찾는것이 쉽지 않을 수 있습니다.

특히 기체의 경우 고체나 액체에 비해 부피가 작기 때문에 아주 미세한 틈으로도 누설이 가능하기 하며, 누설을 탐지하고 복구하는데 더 많은 시간과 노력이 필요합니다.

진공 시스템에서 특별한 이유 없이 진공도가 낮아진다는 것은 누설이 발생하고 있다는 것이며, 시스템 내부와 외부 사이에 압력차가 생겨 기체의 흐름이 발생한다는 뜻입니다.

이 때 단위 시간 당 흐르는 기체의 양을 누설량(Leak Rate)이라고 합니다.

누설량을 계산하는 공식은 아래와 같습니다.

예를 들어 진공 챔버의 크기가 10 리터이고 진공도가 5분만에 1 torr에서 10 torr가 되었다면

(10-1) x 10 / 5 = 18 torr·Liter/min 이 될 것입니다.

만약 여기서 1분당 누설량이 아닌 1초당으로 계산하고 싶을 경우에는

(10-1) x 10 / (5 x 60) = 0.3 torr·Liter/sec 이 되며 그 외의 단위로 변경하고 싶을 경우에는 해당 값을 변경해서 계산하면됩니다.

또한 누설량의 단위는 '압력단위·부피단위/시간단위'로 압력단위 torr, bar, Pa 등과 부피단위 Liter, ㎥, cc, 시간단위 h, min, sec 등을 자유롭게 변환해서 사용할 수 있습니다.

다양한 단위에 대한 변환표는 아래를 참고하시기 바랍니다.

누설과 누설량에 대한 문의 또는 그밖의 진공 및 진공 제품 관련 문의는 아래 링크를 이용하시기 바랍니다.

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