진공 펌프를 선택할 때 주의해야 할 점


산업 현장이나 연구실에서 진공 환경을 만들어내기 위해 꼭 필요한 것이 바로 진공 펌프입니다.

시장에는 다양한 사용 조건과 진공도 등에 따라 수많은 종류의 진공 펌프가 존재하기 때문에 우리는 그 중 우리에게 필요한 진공 펌프를 찾아내야 합니다.


이번 시간에는 진공 펌프를 선택할 때 주의해야 할 점에 대해 알아보도록 하겠습니다.


진공 펌프에서 확인해야 할 사양들

진공 펌프를 선택할 때 기본적으로 확인해야 할 사양들은 아래와 같습니다.



흡입 용량


사용하게 될 진공 챔버의 용량에 따라 펌프의 용량도 달라져야 합니다.

챔버의 크기에 비해 진공 펌프의 용량이 너무 작으면 기체를 흡입하는 시간이 오래걸리거나,

원하는 진공도에 도달하지 않을 수도 있습니다.

펌프의 용량은 펌핑 스피드나 펌핑 유량으로 표현되기도 하며,

100 liter/minute, 1,000 ㎥/hour 등과 같이 표시됩니다.



최대 진공도


최대 진공도는 진공 펌프를 최대한 가동할 경우 최대로 도달할 수 있는 진공도를 뜻합니다.

최대 진공도가 사용 환경에서 필요한 만큼 높지 않으면 챔버 내부에 원하는 만큼

진공도가 생성되지 않아 사용 조건을 달성할 수가 없습니다.

최대 진공도는 0.01 hPa, 0.001 bar, 0.00001 torr 등으로 표시됩니다.



사용 압력 범위


펌프의 사용 압력 범위는 주로 2개 이상의 진공 펌프를 조합해 사용할 때 확인해야 할 사양입니다.

로터리 베인 펌프(Rotary Vane Pump)나 터보 분자 펌프(Turbomolecular Pump),

크라이요 펌프(Cryogenic Pump) 등은 모두 사용 가능한 압력 범위가 다르며,

각 압력에 따라 펌프의 흡입 성능도 달라집니다.


사용 압력 범위에 맞지 않게 펌프를 사용하면 전체적인 흡입 효율이 나빠질 뿐만 아니라

펌프가 고장을 일으킬 수도 있습니다.

따라서 사용 환경의 압력을 잘 확인해 알맞은 펌프를 선택해야 합니다.


터보 분자 펌프의 내부 모습

(그림 제공 : Wikipedia)



사용 기체 종류


진공 펌프를 선택할 때는 사용 환경에서 흡입해야 할 기체를 파악하고 있어야 합니다.

챔버 내에 화학성 기체 또는 부식성 기체 등이 포함되어 있을 경우,

펌프의 고장 방지와 사용자의 안전을 위해 응축기나 집진기 등과 같은 추가 장치를

펌프의 흡입구에 설치하는 것이 필요할 수 있습니다.



여기서 놓치지 말아야 할 중요한 부분

우리가 위에서 살펴 본 진공 펌프의 사양들 중 한번 더 주의깊게 살펴 보아야 할 중요한 부분은

바로 흡입 용량과 최대 진공도입니다.


진공 펌프의 사양을 살펴볼 때 주로 가장 맨 위에 위치 하는 사양이 바로 흡입 용량입니다.

그래서 많은 이용들이 진공 펌프를 비교할 때 흡입 용량을 중요한 사양으로 생각하고

우선 순위로 두는 경우가 생기는데,

이 사양만 보고 진공 펌프를 선택할 경우 매우 곤란한 일이 벌어질 수 있습니다.



흡입 용량과 최대 진공도에 따른 진공 펌프 간 비교표

흡입 용량과 최대 진공도에 따른 진공 펌프 간 비교표




위의 표는 흡입 용량과 최대 진공도가 다른 A, B, C, 세 개의 진공 펌프를 비교한 표입니다.

A 펌프의 흡입 용량은 250 slm 이고, B 펌프는 200 slm, C 펌프는 150 slm 의 흡입 용량을

가지고 있습니다.


이 경우 흡입 용량만 단순 비교하게 될 경우,

높은 흡입 용량을 가진 A 진공 펌프가 성능 좋은 펌프라고 생각하는 오류를 범할 수 있습니다.

하지만 아래 표를 함께 비교해 최대 진공도까지 함께 비교 하게 되면,

A 진공 펌프는 10 torr 까지, B 진공 펌프는 0.1 torr 까지, 그리고 C 진공 펌프는 0.01 torr 까지

진공도를 만들 수 있다는 점을 알 수 있습니다.


만약 사용 환경이 챔버의 진공도를 0.01 torr 까지 만들어야 하는데

흡입 용량만 높은 A 진공 펌프를 선택해서 구매한다면 대참사가 일어났을 것입니다.



진공도에 따른 진공 펌프의 흡기량 변화 그래프

진공도에 따른 진공 펌프의 흡기량 변화 그래프




위의 그래프는 진공도에 따른 진공 펌프의 흡기량 변화를 그래프로 나타낸 것입니다.

대기압과 가까운 500 torr 이상에서는 125 slm 의 흡입 용량을 나타냅니다.

하지만 100 torr 를 지나고 0 torr 에 다가갈 수록 흡기량이 급격하게 떨어지고,

0 torr 밑으로는 내려가지 않습니다.



이 진공 펌프는 흡입 용량은 125 slm, 그리고 최대 진공도는 0 torr 라고 볼 수 있을 것입니다.

진공 펌프 사양에는 위와 같은 진공도와 흡입 용량을 표로 제공하는 경우도 있으니,

정확하게 확인해 사용 환경에 맞는 진공 펌프를 선택할 수 있어야 하겠습니다.


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참고

위키피디아 : https://en.wikipedia.org/wiki/Vacuum_pump



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