로터와 하우징 사이의 간극이 루츠형 건식진공펌프 성능에 미치는 영향에 관한 수치해석적 연구
Computational Study on the Effect of Rotor-Housing Clearance on the Performance of a Roots Type Dry Vacuum Pump
- 주제(키워드) Roots Dry Vacuum Pump , Clearance , Pumping Speed
- 주제(DDC) 621.8
- 발행기관 아주대학교 공학대학원
- 지도교수 이정일
- 발행년도 2026
- 학위수여년월 2026. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 공학대학원 기계시스템공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000036058
- 본문언어 한국어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
반도체 및 디스플레이 제조 공정이 고집적화됨에 따라 진공 환경을 조성하는 건 식진공펌프의 중요성이 증대되고 있다. 그중 루츠형(Roots type) 건식진공펌프는 회전자(Rotor)와 하우징(Housing) 사이의 미세한 간극(Clearance)을 통해 기밀을 유지하며 배기 성능을 확보한다. 본 연구에서는 3-lobe 루츠형 건식진공펌프를 대상으로 수치해석(CFD)과 실험을 병행하여 로터와 하우징 사이의 간극 변화가 배기속도 및 내부 유동에 미치는 영 향을 분석하였다. 실험과 수치해석 비교 결과 평균 도달 압력(Average Inlet Pressure) 및 배기속도(Pumping Speed) 각각 약 3.5% 이내의 오차를 보여 해석 모델의 신뢰성을 확보하였다. 동일한 설계 조건에서 Radial Clearance와 Wall Clearance를 0mm에서 0.30mm까 지 0.06mm 단위로 변화시키며 성능 특성을 분석한 결과는 다음과 같다. 첫째, 간 극이 증가함에 따라 누설 유량의 증가로 인해 도달 압력은 상승하고 배기속도는 감소하는 경향이 나타났다. 둘째, 간극이 0.18mm 이상으로 증가할 경우, 펌핑 성 능 저하 폭이 상대적으로 커지는 현상을 확인하였다. 셋째, 동일한 크기의 간극 변화 시 Radial Clearance가 Wall Clearance보다 펌핑 성능에 미치는 영향이 다소 크게 나타났으나, 0.18mm 이상에서는 간극의 위치보다 크기 자체가 성능 저하의 지배적인 요인임을 확인하였다. 본 연구는 실험과 시뮬레이션을 통해 루츠형 진공펌프의 간극 변화에 따른 성능 변화를 정량적으로 규명하였으며, 구축된 해석 모델은 향후 펌프 개발 시 시제품 제작 횟수를 줄이고 최적의 설계를 도출하는 데 기여할 수 있을 것으로 기대된다.
more목차
제 1 장 서론 1
제 1 절 진공 기초 이론 1
제 2 절 연구 배경 1
제 3 절 연구 필요성 3
제 4 절 관련 연구 동향 4
제 5 절 연구 방법 5
제 2 장 수치해석 방법 6
제 1 절 지배 방정식 6
제 2 절 수치해석 모델 및 해석 변수 설정 7
제 3 절 난류 모델 및 수치해석 조건 9
제 4 절 격자 생성 및 검증 10
제 3 장 배기속도 측정 실험 및 수치해석 비교 14
제 1 절 건식 진공 펌프 배기속도 측정 방법 14
제 2 절 실험 방법 및 배기속도 측정 시스템 15
제 3 절 실험 결과와 수치해석 결과의 비교 및 검증 16
제 4 장 수치해석 결과 18
제 1 절 Clearance 변화에 따른 성능 분석 18
제 2 절 Clearance 변화에 따른 유동 분석 21
제 5 장 결론 33
참고 문헌 36
