진공 환경에서 기계 부품이 정상적으로 작동하려면 어떻게 해야 하나요

Question

우주 및 반도체 공정과 같은 진공 환경에서 기계 제품이 정상적으로 작동하려면 어떤 설계 및 소재 선택이 필요하죠? 윤활 방식이나 가스 방출문제는 어떻게 해결하는지 궁금합니다.

Answer 1

안녕하세요. 서종현 전문가입니다.

진공환경에서 기계부품이 정상적으로 작동하려면 다음과 같은 설계 및 소재 선택이 필요합니다.

1. 소재 선택 : 고온 및 고진공에 견딜수있는재료(예:스테인레스강,티타늄)를 사용해야 합니다 또한 비휘발성 및 낮은 가스 방출 특성을 가진 소재를 선택해야 합니다.

2. 윤활방식 : 진공에서는 일반 윤활유가 증발하므로 고체윤활제(예:그래파이트,MoS2)를 사용하거나, 진공 전용 윤활제를 선택해야 합니다.

3. 가스 방출 문제 : 기계부품을 제조할때 진공상태에서 가스를 방출할 수있는구조(예:포어구조)를 최소화하고 표면처리를 통해 가스 방출을 억제합니다

이러한 방법으로 진공 환경에서도 기계 부품이 안정적으로 작동할 수 있도록 설계할수있습니다.

Answer 2

안녕하세요. 김상규 전문가입니다.

우주환경은 단순한 진공이 아닌 초저압과 초저온의 상태라 보고

설계를 해야 하기에

일단 그외 비슷한 환경을 조성해야 합니다.

그러기 위해 기본적으로 열진공 챔버를 유지할 수 있어야 하며

유지 압력은 10 -5승 torr(= mmHg ) 이하 고진공 유지에

운영 온도는 영하 70도 ~ 영상 90도 까지 유지 가능합니다.

또한 챔버 내부는 모든 오염물질이 제거된 통제된 환경을 제공해야 합니다.

여기서 소재 선택은

내마모성과 내열성이 우수한 재료가 선택되어야 하고

진공에서의 내마모성 재료는 Viton, Copper Gasket, NBR 등이 있으며

그외 스테인리스 강 특수부품이 적용되는 경우가 많습니다.

또한

테스트는 진공환경에서 사용될 소자들이 진공에 적합한지 여부를 따지는

Collected Volatile Condensable Material 등 을 통해 확인하고

진공 상태에서 오염물질 방출 등을 검출하기 위해 베이크아웃 시험을 합니다.

Answer 3

안녕하세요. 조일현 전문가입니다.

진공 환경에서 가스 방출이 적은 소재를 선택해야 하며,고온에서도 안정적인 소재를 사용해야 합니다.

일반 윤활유는 진공 중에서 증발하기 때문에 우주기기에는 주로 고체 윤활유를 사용합니다.

최근에는 우수한 진공용 윤활유 및 그리스가 개발되어 있어 이를 사용할 수 있습니다.