진공 더 알아보기 3. 리크(LEAK)와 탈가스 그리고 리크탐지

요즘 이래저래 바쁘다보니(게을러서입니다) 글을 정기적으로 많이 안올리고 있는데 여러모로 죄송합니다. 어찌되었건 오늘은 계속해서 진공에 대해 더 알아보려고 합니다. 우리는 진공시스템을 이용하고 원하는 압력을 맞추기위해 노력합니다. 물론 비용이 같다면 더 고진공일수록 효과적이지요. 신기한건 맨날 똑같은 작업을하고 나름 잘 닦고 잘조여두는데 어느순간 시간이 지나다보면 예전만큼 빨리 고진공으로 넘어가지 못하고 base Pressure라고 하나요. 기본 공정시작 진공까지 시간도 더 오래걸리게 됩니다.

 

보통 이런경우에는 챔버에 리크가 생겼다고 하는데 이 리크는 아주 작은 리크부터 순식간에 압력이 치고들어와 펌프를 끄자마자 대기압까지 가버리는 왕리크(제가 임의로 부르는겁니다)까지 여러 종류가 있습니다. 챔버에 사용하는 펌프나 연결된 벨브에따라 매우 다양하게 리크를 유추하게 되는데요. 여기서 유추라는 말은 정확한 리크포인트를 찾기 어렵다는겁니다. 물론 왕리크는 어딘가 피팅이 풀려있거나 구멍이 뚫린것처럼 그냥 육안으로도 확인하거나 피팅을 조였다 다시 풀면 되는 식별이 쉬운 리크라서 상관이 없지만 대부분 리크는 아주 미세한 결함부터 시작됩니다. 그래서 대부분 유추를 하고 리크 식별 방법을 도입하지요.

 

그리고 많은 경우 아주 작은 리크는 단순히 원하는 진공까지 시간이 느려지는거 외에는 별다른 영향을 주지 않으므로 무시하고 쓰는 경우가 상당히 많습니다. 그래도 여러분들은 이렇게 글까지 찾아보고 문제를 해결하기 위한 분들이므로 더 나은 대안을 찾으시겠죠. 우선은 리크의 종류에대해 먼저 보겠습니다.

 

1.Air leak 

공기의 리크는 아주 일상적인 일입니다. 밀리거나 살짝 찢어진 오링이나 피팅에서 살짝씩 들어오는 경우가 많습니다. 그러나 대부분 무시될정도로 아주 작은 리크라 찾기도 어려울뿐더러 대부분 그냥 사용합니다.

 

2.virtual leak

가상의 리크는 위의 공기의 리크보다 더 일반적입니다. 우리가 챔버 내부에 나사를 조여도 나사 틈에는 분명히 공기가 차 있습니다. 그리고 이러한 나사나 피팅들은 챔버에 무수히 많습니다. 이런것을 통틀어서 가상의 리크라 합니다. 이러한 가상의 리크는 배기시간을 늘리고 생산성을 감소시키는데 PM작업 시 노력을 기울이면 줄일 수 있습니다. 세정할때 쓰는 용액을 사용하고 챔버에 들어갈 소재들을 베이킹하는 작업들도 여기에 포함됩니다.

 

3.Water leak

이거는 뭐 완전히 난리가 난 상황입니다. 우리가 고진공을 뽑아도 가장 마지막에 챔버에 남아있는것은 바로 수증기입니다. 챔버 벽면에 붙어 고온으로 히팅을해야만 제거가되기 시작하죠. 챔버는 기본적으로 여러곳에서 냉각수를 쓰기때문에 필요한 부분들에 대해서 항상 확인을 하는 작업이 필요합니다.

 

여기까지 주로 발생하는 리크들이고 더 많고 세분화되어 리크가 발생할수도있습니다. 나중에 시간이 되면 추가로 다루도록 하고 이제는 그 리크들을 발견하는 방법들에대해 알아보겠습니다. 우선 그 전에 앞서 항시 장비가 들어오고나서부터 진공도를 계속해서 시간에 따라서 측정해보면서 챔버에 얼마만큼의 리크가 발생했는지 항상 알고있어야합니다.

 

원하는 진공까지 걸리는 시간이 늦어진다면 단순한 공기나 가상적 리크일 가능성이 높고 애초에 원하는 진공까지 뽑히지 않는다면 분명히 어딘가 큰 리크가 있다는것이지요.

 

리크 탐지에는 아주 간단한 방법부터 여러가지 장비가 들어가는 경우가 있습니다. 그중에서도 가장 일반적이고 많이 사용되는 방법은 바로

 

반응하지않는 용액을 의심부위에 뿌리는 방법입니다. 예를들어 챔버 용접부위가 리크 포인트라고 생각되면 거기에 IPA나 기타 휘발성 용액을 뿌려보는겁니다. 거기에 리크가 있다면 용액은 순식간에 기화되면서 빨려들어갈것이고 이는 예민한 진공게이지에 포착됩니다. 범위가 넓거나 너무 미세해서 압력에 변화가 없을정도가 아니면 대부분 이 방법으로 해결이 됩니다.

 

다음으로는 헬륨을 통한 리크 탐지기입니다.

 

장비가 들어가는 아주 제대로 된 리크탐지 방법인데 가장 감지력이 높으면서도 사용하기도 편해 범용으로 많이 쓰인다. 그렇다면 왜 많은것중에 헬륨이냐하면 헬륨은 반응성이 없는 불황성기체 중에서도 가장 가벼워 아주 작은 리크를 통해서도 쉽게 진공시스템 내부로 들어가게 된다. 또한 대기중에 아주 적은 양이여서 유입되는 헬륨과 대기중의 헬륨을 구별하기도 쉽다. 마지막으로는 헬륨은 안전하다.

 

간단하게 연결부위나 예상 리크부위에 헬륨을 넣어주면 된다. 여기서 TEST PORT즉 헬륨을 측정할 수 있는 장치를 펌프에 연결하여 사용하면된다. 만약 예상부위에 리크가 있다면 펌프로 가는 길목에서 헬륨이 검출될것이다. 

 

이상으로 리크와 그 검출법에대해 알아보았습니다.

 

질문은 언제나 환영입니다.

 

감사합니다.