일단 사상검증부터

 

나를 군대보낸 김일성 김정일 김정은 개새끼 씨발련 후장에 부틸리튬 부어버릴 돼지새끼들

 

쌀로 핵 만든 김대중 병신 노짱 개새끼 후쿠시마 원전 냉각수 먹고 부관참시할 시발련들

 

 

 

안녕? 나는 방사능국에서 화학을 전공하고있는 일게이야

 

방사능국이 좋은게 어디가서도 당당하게 일베를 할 수 있는게 노무노무 좋다!

 

지금도 학교 연구실 교수 바로 옆에서 일베하는중 ^오^

 

주변에 방사능 내부피폭 걱정해주는 사람들이 있는데, 나는 원래 무정자증이라서 자식들이 일베 정회원될 걱정은 없다 이기야

 

덤으로 여친도 없음 ^오^  스시국 와서도 고통받는 일게이를 살..

 

오늘은 이런 히키 일게이인 내가 화학 실험할때 주로 쓰는 진공펌프에 대해서 설명할거야

 

 

 

 

꼭 화학과가 아니더라도, 물리학과나 생물학과등등 다른 분야에서도 진공펌프는 많이 쓰이는데

 

그건 진공이라는 특수한 환경에서만 볼 수 있는 현상을 관측하려면 진공펌프가 필요하기 때문이야

 

나는 진공펌프가 전공은 아니므로 다른 분야에서 어떻게 쓰이는지는 모르겠지만, 나같은 경우에는 실험기구를 진공건조시키거나, 진공도에 따른 가이슬러 관 내부의 방전을 관찰할 때 사용했어

 

요렇게 생긴게 가이슬러 관이야

 

 

 

극과 극이 보라색 광선같은걸로 연결되어 있는게 보이지?

 

저게 가이슬러 관의 양 극에 고전압을 걸고 내부를 진공상태로 만들면 보이는 방전이야.  진공상태에 따라 방전의 형태가 바뀌게 되지

 

 

 

이런식으로.  밑으로 내려갈수록 가이슬러 관 내부의 공기가 희박한 상태야.  즉, 진공도가 높다는 거지.

 

이걸 보면 저 위에있는 사진은 대략 10000Pa상태에서 일어난 방전이라는걸 알 수 있지.

 

참고로, 진공이라는 말은 실생활에서는 어떤 용기 내부가 완전히 비어있다는 뜻으로 쓰이기도 하지만, 정확한 정의는 압력이 대기압보다 낮은 공간상태를 의미해

 

즉, 대기압보다 조금만 낮아도 진공상태라는 말을 쓸 수 있지.

 

근데 이렇게 정하자니 대기압에서부터 완전한 0기압(내부에 기체분자가 없는 상태) 을 전부다 진공으로 불러야 하잖아.

 

물론 공돌이 및 과학자들은 ~~ Pa, ~~ bar등등 진공도를 수치로 나타내겠지만, 편의를 위해 대략적인 진공상태를 명명함.

 

대기압 : 105  Pa 정도

 

저진공 : 100 Pa 이상

 

중진공 : 100～0.1 Pa

 

고진공 : 0.1～10-5 Pa

 

초고진공 : 10-5 Pa 이하  (JIS기준  한국은 다르더라. 근데 이게 국제적으로 정해진 기준은 없다고 하니 어디까지나 참고만 하자)

 

여기까지만 알고 있다면 이제 본격적으로 펌프의 종류와 작동원리를 대충 이해할 수 있어.

 

 

 

 

 

결과부터 말하면, 저 네가지 진공상태에 따라 가장 적합한 진공펌프가 존재해.

 

그러므로, 나는 각자 진공도에 따른 진공펌프를 소개하려고 해.

 

 

 

 

일단 저진공부터 가자.

 

저진공에서 자주 쓰이는 펌프는 아스피레이터 펌프가 있어.  (대응기압 :105  Pa  ~ 3000 Pa)

 

 

외관은 이렇게 생긴게 대부분이야.

 

이 펌프에서 제일 중요한 부분은 저 펌프안에 들어있는

 

이 부품이야. 

 

설계도 짤도 첨부할게

 

 

한쪽은 두껍고 한쪽은 얇은 관에 T자모양으로 튀어나온 부분이 보이지? 저 튀어나온 부분에서 공기를 빨아들여서 용기의 기압을 낮추지.

 

그 원리는 베르누이의 방정식에 근거해.

 

방정식이 의미하는 내용중 일부인 '유체가 가느다란 곳을 지나게 될때 유체의 속도는 빨라지는데, 이는 압력의 저하를 동반한다' 가 아스피레이터 펌프의 저 부품에 해당되는거야.

 

 

즉, 굵직한 부분인 점 1에서의 유속은 가느다란 부분인 점 2에서의 유속보다 느리게 되므로 점 2에서의 압력이 낮아지게 되는거지.

 

만약, 낮은 압력을 갖는 저 부분과 용기를 연결한다면? 용기 내부의 압력도 같이 줄어들겠지? 이게 아스피레이터 펌프의 원리야.

 

하지만, 이런 방식으로는 중 고진공에 도달하기 힘들어.  유체로 사용하는 액체가 보통 물인 이유도 있지만, 높은 압력차를 만들기위해선 저 T자관의 두께 차이를 크게 해야하는데 그게 한계도 있고, 이런식의 방법으로 만들기에는 중 고진공의 진공도가 너무 높기 때문이지.

 

그래서 아스피레이터로 만들 수 있는 진공도는 그리 크지않아.  나같은 경우에는 보통 여과를 빨리하기 위해서 저압상태를 만들때나, 유기용매를 빨리 날려버리고 싶을때 주로 사용하곤 해.

 

 

 

 

 

저 진공에서 쓰이는 아스피레이터 펌프를 보았으면 이제 중진공으로 넘어가야지.

 

중진공은 내가 사용한 펌프가 2종류 있는데 여기서는 그 중 하나인 오일식 진공펌프를 알아보자. (대응기압 : 105 Pa ~ 10-1 Pa)

 

 

외형은 이렇게 생겼어. 얘는 대기압부터 중진공까지 만들 수 있어.

 

참고로 우리 연구실에서는 이 모델을 사용해.  위로 솟은 노즐이랑 진공을 만들고싶은 용기를 고무관으로 연결하고 전원을 키면 용기를 진공으로 만들어줌.

 

 

내부는 이렇게 생겼는데,  저 하늘색 부분이 기름이야.  그래서 오일펌프라고 불려.  기름은 딱히 진공을 만드는데 직접적으로 관여는 안하고 그냥 밀폐용도로 넣는다고 하더라.

 

 

실린더 안에 축이 돌아가기 시작하면 밑의 그림처럼 되는데 보면 알겠지만, 축이 돌아가면서 용기와 연결된 부분의 부피가 증가하지.

 

용기와 밖은 제데로 밀폐되어있다고 한다면, 용기 안의 기체분자수는 그대로인데, 저압인 실린더 안에 기체분자가 빨려들어가잖아? 

 

빨려들어간 기체는 마지막 단계처럼 배출되고, 새로운 기체분자가 실린더 안으로 유입돼.

 

그에따라 압력이 점점 내려가게 되는거지

 

 

 

 

 

 

근데, 아스피레이터 펌프나, 오일식 진공펌프로는 고진공을 만들기 힘들어.

 

왜 그런걸까?   내가 이걸 설명못하고 엑윽엑엑 스미마셍 해대서 교수한테 갈굼받았음. ㅅㅂ 

 

교수가 알기 쉽게 비유하면서 설명했었는데, 그게 내가 생각하기에도 ㅅㅌㅊ비유라 여기서는 교수가 설명한대로 적어보려고 해.

 

 

 

 

 

일단, 지하철을 생각해봐.  전동차가 플랫폼에 서 있고, 안에는 사람이 타 있는거야.  여기서, 전동차 안의 사람을 진공으로 만들고 싶은 용기 안의 기체분자라고 하자.

 

저진공, 중진공용 펌프로 나온게 오일 진공펌프랑 아스피레이터 펌프지?  이 펌프의 작동원리를 잘 보면, 펌프와 용기를 연결한 후에 펌프 내의 어떤 공간을 저압으로 해서 용기 안의 기체분자를 배출하고 있어.

 

플랫폼에 서있는 사람을 펌프 내부의 기체분자라고 하자. 이제 전동차의 문을 열면, 전동차 안의 사람은 어떻게 될까?

 

만약 플랫폼과 전동차의 사람 밀도가 같다면 사람들은 설령 전동차와 플랫폼 사이를 이동하더라도 전동차 내부의 사람수는 변하지 않을거야.

 

근데, 플랫폼 안의 사람을 밖으로 내보내서 플랫폼의 사람 밀도가 전동차 안 보다 더 낮아진다면..  사람들은 전동차 밖으로 밀려나오겠지?

 

이게 위의 두가지 펌프의 이론이야.

 

실제로 대기압의 경우에, 한 전동차 안에 사람이 100명 넘게 있다고 생각하면 돼. 플랫폼이 전동차보다 한산하다면, 자동적으로 사람들이 플랫폼으로 빠져나가겠지?

 

이 방식의 장점은, 대기압부터 그 펌프의 한계인 진공도까지 다른 펌프를 병용하지 않아도 도달이 가능하다는 점이야.

 

플랫폼에 있는 사람만 빼내면 되는거니까, 다소 거칠게(빠르게) 진공을 만들어줌.

 

 

 

하지만, 이 방법으로는 한계가 존재해.  만약 전동차 안에 사람이 10명밖에 없다고 한다면 플랫폼에 사람이 아무리 적다고 해도, 전동차 안이 쾌적하기 때문에 궂이 플랫폼으로 나갈 생각을 안하게 돼. 

 

그리고, 그 정도 돼면, 플랫폼도 사람이 적어져서 펌프가 플랫폼 에서 사람을 더 빼내기도 힘들어져. 

 

아스피레이터 펌프에서는 중진공 진입할때 즈음 이런 상황이 오고, 오일진공펌프도 고진공 진입할때 즈음해서 이런 상황이 돼.

 

물론, 펌프의 크기를 아주 크게 만들면 고진공까지는 가능할지도 모르지만, 그 방법은 매우 비효율적이야.

 

이럴때, 다른 방식으로 진공을 만들어주는 펌프가 필요하게 되는거지. 바로, 전동차 안에있는 사람한테 물리적인 힘을 가해서 밖으로 내 쫒는거야

 

 

이런식으로.

 

전동차 내부에도 사람이 많고 플랫폼에도 사람이 많은 저, 중진공의 경우에는 펌프가 강한 힘으로 한명을 걷어차도 사람이 플랫폼 밖으로 밀려나기 힘들지만, 사람이 적어진 고진공의 경우라면 사람은 펌프로 부터 가해진 힘에 의해 깔끔하게 전동차에서 플랫폼으로 쫒겨날거야.

 

이게 고, 초고진공펌프의 작동원리야.

 

내가 사용한 고진공 펌프는 확산펌프, 초고진공까지 갈 수 있는 펌프는 터보펌프인데 두개 다 알아보자.

 

 

 

 

 

먼저 고진공펌프인 확산펌프부터 보도록 하자. (대응기압 : 1 Pa ~ 10-6 Pa)

 

확산펌프는 이렇게 생겼음

 

 

 

무슨 항아리같이 생겼盧? 

 

 

쪽국어 나온 사진이라 미안하盧.. 갖고있는사진이 이거라 이해 앙망한다.

 

저기 찍혀있는 하늘색 점이 기체분자를 의미해. 밑에 히터로 열을 가하면 펌프안의 오일이 기화해서 화살표 방향으로 분출돼.

 

그림에서는 이 기체오일을 제트(jet)라고 표현함.

 

이 기체오일이 빠른속도로 기체분자를 탁! 쳐서 기체분자를 밑으로 강제운지시키는거야. 그러면 운지하고 정신을 잃어버린 기체분자는 오른쪽으로 보이는 배기구로 배출됨.

 

보면 알겠지만, 고진공 이상의 펌프는 기체분자에 직접적으로 물리적인 힘을 가해서 기체분자를 배출시켜. 이 방법이 아까 설명한대로 진공도가 높아서 희박해진 기체분자를 배출하기에 효율적이기 때문이지.

 

 

 

마지막으로, 초고진공 펌프인 터보펌프를 보고가자. (대응기압 : 1 Pa ~ 10-10 Pa)

 

터보펌프는 이렇게 생겼어

 

위쪽에서 기체분자가 오면, 펌프 안의 모터가 돌리는 회전날에 기체분자가 뒷통수를 세게 얻어맞아서 운지하는 방식이야.

 

제일 밑까지 운지를 마친 기체분자는 배출되는 방식이지.

 


 

좀 더 자세히 보자.  이 그림은 저기 무수히 달린 칼날중 두장을 예로 들은거야.

 

회색 칼날은 모터에 연결되어 있어서 분당 수십만회전이라는 초 고회전을 하고, 밑의 녹색 칼날은 정지해 있어.

 

기체분자는 고속으로 회전하는 회색칼날에 딲!하고 부딛쳐서 점선방향으로 운지하게 돼.  펌프한테 얻어맞고 운지하는 기체분자찡을 살...

 

정지해있는 칼날 때문에 위쪽으로 기체분자가 역운지하지 못하게 되어있음.

 

참고로 이 터보펌프의 경우, 매우 빠르고 조그마한 기체분자에게 힘을 가하기위해 초고속회전을 하는데, 사용중간에 회전하는 칼날이 어딘가에 걸리게 되면 회전관성에 의해 펌프가 엄청난속도로 튀어날라간다고 하더라. 교수가 그걸로 죽을뻔했다고 함.  그때 좀 죽지 ㅅㅂ  

 

는 심했나?  여튼 조심하라고 당부하더라.

 

이 터보펌프도 오일펌프가 대기압에서 중진공까지 대응 (105 Pa ~ 10-1 Pa) 하는 것 처럼 고진공에서 초고진공(1 Pa ~ 10-10 Pa)까지 대응이 가능함.

 

 

 

 

각 펌프의 대응기압을 보면 알겠지만, 실험환경이 고진공 이상이어야 하는 경우에는 중진공펌프인 오일진공펌프+고진공 혹은 초고진공 펌프와 같은 구성을 가져야함.

 

중진공 펌프만으로는 고진공 이상에 도달할 수 없고, 고진공, 초고진공 펌프는 대기압에서 중진공까지 진공도를 올리기 힘들거나 불가능하기 때문이야.

 

(숫자 5 밑이 오일진공펌프  숫자 4 왼쪽에 있는게 확산펌프)

 

이런식으로 대기압 ~ 중진공 까지를 담당하는 오일진공펌프와 고진공을 담당하는 확산펌프를 달아서 3번같은 콕으로 중진공까지는 오일진공펌프와 용기(여기서는  좌측상단에 있는 가이슬러 관)를 연결하고, 중진공에서 고진공 경계선까지 오면 확산펌프로 바꿔.

 

이렇게 두가지 원리를 가진 펌프를 이용해야 고진공 혹은 초고진공까지 효율적으로 도달할 수 있어.

 

 

 

 

나는 연구실에 배속되기 전까지 진공펌프라고 하면 크고 거대한 펌프 하나면 다 되는줄 알았는데 이렇게 다양한 원리로 구성된 여러가지 펌프가 있는줄 몰랐어.

 

물론 연구실 들어가도 막상 관심없으면 그냥 원리도 모르고 도구처럼 막 쓰기도 하는데, 내 공부하는셈 치고 일베에 글 한번 써봤어.

 

참고로 펌프처럼 진공도를 측정하는 진공계도 저, 중, 고, 초고진공에 따라서 다른 진공계를 쓰는데, 이건 다음에 기회가 되면 써볼게.

 

처음 쓰는거라 필력 ㅆㅎㅌㅊ인점 노무노무 미안하노

 

정보글 쓰는게 이렇게 힘들다는걸 깨달으니까 앞으로 정보글쓰는 일게이들을 더 응원하고싶어졌다 이기야

 

 

이 긴 글 봐준 일게이들 모두 발기찬 하루보내라 ^오^

 

 

3줄요약.

 

1. 초중고까지는 아스피레이터 펌프를 쓰고

 

2. 일반적으로는 오일진공펌프를 쓰며

 

3. 11을 생활화하자

 

사진출처 : 구글검색

 

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