진공도

진공도 (Vacuum Degree)는 특정 공간 내에 존재하는 기체의 압력이 대기압보다 낮은 상태, 즉 진공 상태의 정도를 나타내는 척도이다. 일반적으로 대기압은 1기압(atm) 또는 1013.25 헥토파스칼(hPa)로 정의되며, 진공도는 이 기준압력보다 얼마나 압력이 낮은지를 나타낸다. 진공도가 높을수록 공간 내 기체 분자의 밀도가 낮아지며, 이상적인 진공 상태는 이론적으로 기체 분자가 전혀 존재하지 않는 상태를 의미한다.

측정 단위

진공도를 나타내는 데는 다양한 압력 단위가 사용된다. 대표적인 단위는 다음과 같다.

• 토르 (Torr): 1기압의 1/760에 해당하는 압력이다. 과거에 널리 사용되었으며, 현재도 일부 분야에서 사용된다.
• 파스칼 (Pascal, Pa): 국제단위계(SI)에서 압력의 기본 단위이다. 1 파스칼은 1 제곱미터당 1 뉴턴의 힘이 작용하는 압력이다.
• 밀리바 (Millibar, mbar): 100 파스칼에 해당하며, 기상학 분야에서 주로 사용된다.
• 인치 수은주 (inch Hg): 주로 미국에서 사용되는 단위로, 특정 높이의 수은 기둥이 나타내는 압력을 기준으로 한다.

진공도는 절대압력으로 표현되기도 하지만, 게이지 압력(대기압을 기준으로 한 압력)으로 표현되기도 한다. 진공 게이지는 대기압보다 낮은 압력을 음수로 표시하기도 한다.

진공의 분류

진공도는 압력 범위에 따라 여러 단계로 분류될 수 있다. 일반적인 분류는 다음과 같다.

• 저진공 (Low Vacuum): 대략 1000 Pa ~ 100 Pa (약 7.5 Torr ~ 0.75 Torr)
• 중진공 (Medium Vacuum): 대략 100 Pa ~ 0.1 Pa (약 0.75 Torr ~ 0.00075 Torr)
• 고진공 (High Vacuum): 대략 0.1 Pa ~ 10⁻⁵ Pa (약 0.00075 Torr ~ 7.5 x 10⁻⁸ Torr)
• 초고진공 (Ultra-High Vacuum, UHV): 10⁻⁵ Pa 미만 (7.5 x 10⁻⁸ Torr 미만)

각 진공 단계는 특정 응용 분야에 적합하며, 필요에 따라 다양한 진공 펌프와 기술이 사용된다.

활용 분야

진공 기술은 다양한 과학 및 산업 분야에서 널리 활용된다. 주요 활용 분야는 다음과 같다.

• 반도체 산업: 박막 증착, 에칭 등 반도체 제조 공정
• 표면 과학: 물질 표면의 특성 분석 및 연구
• 우주 산업: 인공위성 및 우주 탐사 장비 개발 및 시험
• 분석 장비: 질량 분석기, 전자 현미경 등 고성능 분석 장비
• 식품 산업: 진공 포장, 동결 건조 등 식품 보존 기술
• 의료 산업: 진공 흡입, 의료 장비 멸균 등
• 물리학: 입자 가속기, 핵융합 연구 등

진공 펌프

진공을 생성하고 유지하기 위해서는 다양한 종류의 진공 펌프가 사용된다. 대표적인 진공 펌프는 다음과 같다.

• 회전 펌프 (Rotary Pump): 기계적인 방식으로 공기를 배출하는 펌프
• 확산 펌프 (Diffusion Pump): 고속의 증기 흐름을 이용하여 기체를 포획하는 펌프
• 터보 분자 펌프 (Turbomolecular Pump): 고속 회전 날개를 이용하여 기체를 배출하는 펌프
• 크라이오 펌프 (Cryopump): 극저온 표면에 기체를 응축시켜 포획하는 펌프
• 이온 펌프 (Ion Pump): 이온화된 기체 분자를 고체 표면에 흡착시키는 펌프

각 펌프는 특정한 압력 범위와 응용 분야에 적합하며, 필요에 따라 여러 펌프를 조합하여 사용하기도 한다.