KR100900842B1 - 진공 열처리장치의 모니터링 시스템 - Google Patents

진공 열처리장치의 모니터링 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 진공 열처리장치의 모니터링 시스템에 관한 것으로, 초전도 토카막 장치에 사용되는 초전도 자석을 열처리하기 위한 진공 열처리장치의 모니터링 시스템에 있어서, 상기 초전도 자석이 수용되어 열처리가 이루어지는 열처리장치, 상기 열처리장치의 운전조건을 외부로부터 입력받아 제어하고, 운전정보를 수집하는 통합제어부, 상기 통합제어부에 수집된 운전정보를 제공받아 저장하며, 상기 통합제어부를 제어하는 중앙서버 및 네트워크망을 통해 상기 중앙서버와 연결되어 운전정보를 제공받는 클라이언트를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
Figure R1020070085135
진공 열처리장치, 중앙서버, 클라이언트, 모니터링, 단말기, 챔버

Description

진공 열처리장치의 모니터링 시스템{Monitoring system for device of vacuum heat treatment}
본 발명은 진공 열처리장치의 모니터링 시스템에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 토카막 장치에 사용되는 초전도 자석이 극저온에서도 초전도성을 유지하기 위해 필요한 30일간의 진공열처리 과정에서 열처리 과정을 네트워크 기반을 통해 실시간으로 감시할 수 있는 진공 열처리장치의 모니터링 시스템에 관한 것이다.
핵융합 실험장치인 토카막 장치에 사용되는 초전도 자석인 TF 및 PF 초전도 자석에는 극저온에서 초전도성질을 가지기 위하여 660℃의 온도로 30일간 진공 열처리장치에서 반응이 요구되는 Nb3Sn 초전도선재와 Incoloy908 재질의 자켓(jacket)으로 구성된 CICC(Cable in Conductor Conduit;관내연선도체) 초전도 도체를 기본재료로 사용한다.
연속 권선기를 이용하여 CICC를 코일 형태로 권선하여 그 코일을 진공 열처리장치 내부에 설치하고 660℃의 온도로 30일간의 반응처리가 요구된다. 이때 요구되는 온도 균일도는 공간적으로도 ±3℃ 이내이며, 시간적으로도 ±3℃ 이내이다. 또한, 자켓 재질의 특성 등을 고려할 때 내부 진공도는 산소분압을 기준으로 660℃ 고온상태에서 0.08 ppm이하를 유지하여야 한다. 이러한 온도와 산소분압의 조건은 Nb3Sn이 열처리 후 초전도화 되기 위한 조건이다.
한편 일반적으로 잔류응력이 200MPa 이상이고, 온도가 550℃이상에서 그리고 산소농도가 0.1 ppm이상인 조건에 니켈합금인 Incoloy 908이 노출될 경우 응력발생으로 인한 크랙이 발생하는 현상인 SAGBO(Stress Acceleration caused by Grain Boundary Oxidation) 현상이 발생한다. SAGBO 현상은 재료의 구조적인 안정성을 해친다. 상기의 3가지 조건이 동시에 충족되었을 때 SAGBO 현상이 발생한다.
그러나 KSTAR 초전도자석의 열처리시에는 잔류응력 및 온도조건은 구조적으로 피할 수 없는 상황이다. 잔류응력 250 MPa 이상은 Incoloy 908의 조관시에 주어지는 조건이고, 660℃ 이상의 온도조건은 Nb3Sn을 초전도화하기 위한 열처리조건이다.
따라서 Incoloy 908에 SAGBO현상이 발생되려면 잔류응력, 온도조건 및 산소농도의 조건이 동시에 충족되어야 하므로 산소농도의 조건을 SAGBO 현상의 발생조건에 충족되지 않도록 산소농도 0.1 ppm 미만의 진공도를 유지하도록 정밀하고 섬세한 제어가 요구된다.
이에 따라 본 출원인은 위와 같이 요구되는 초전도 자석의 진공 열처리장치(등록번호 제732064호)를 출원한 바 있다. 상기 진공 열처리장치를 통해 SAGBO 현 상을 해소하고 초전도 자석을 진공 열처리 가능하지만, 잠재적인 요소에 의한 현상으로 열처리 과정에서 또 다른 문제점이 야기될 수 있다. 또한, 30일이라는 긴 기간 동안 열처리 과정이 진행되기 때문에 관리자에 의해 어디에서든지 열처리장치의 실시간 모니터링 가능한 시스템에 요구되는 실정이다.
이에 따라 본 발명은 30일간 진행되는 초전도 자석의 열처리 과정에서 열처리장치의 동작 및 열처리 상태를 어디에서든지 실시간으로 모니터링 할 수 있는 진공 열처리장치의 모니터링 시스템을 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.
또한, 관리자가 부재중일 경우에도 휴대폰, PDA 등 휴대단말기로 열처리장치의 정보를 제공하여 좀 더 정확한 열처리장치의 모니터링 시스템을 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 초전도 토카막 장치에 사용되는 초전도 자석을 열처리하기 위한 진공 열처리장치의 모니터링 시스템에 있어서, 상기 초전도 자석이 수용되어 열처리가 이루어지는 열처리장치, 상기 열처리장치의 운전조건을 외부로부터 입력받아 제어하고, 운전정보를 수집하는 통합제어부, 상기 통합제어부에 수집된 운전정보를 제공받아 저장하며, 상기 통합제어부를 제어하는 중앙서버 및 네트워크망을 통해 상기 중앙서버와 연결되어 운전정보를 제공받는 클라이언트를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 바람직한 한 특징으로는, 상기 열처리장치는, 초전도 자석을 수용하는 진공챔버와, 상기 진공챔버의 상하부에 개폐되는 상하부커버를 포함하여 구성된 열처리챔버, 상기 열처리챔버 내부를 진공으로 만드는 진공펌프부, 상기 열 처리챔버 내부에 구비되어 다수의 열선세트와 상기 열선세트를 독립적으로 제어하는 온도제어부 및 상기 초전도 자석 내부에 초순수 아르곤 가스를 연속적으로 흘려주어 아르곤에 포함된 산소 및 수분의 농도가 일정수준 이하로 유지되도록 구성된 가스퍼지부를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 바람직한 다른 특징으로는, 상기 클라이언트는, 인터넷망을 통해 외부 통신사를 이용하여 관리자에게 운전정보를 문자메세지 또는 이메일로 전송시켜주는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 바람직한 또 다른 특징으로는, 상기 통합제어부는, PLC 시스템인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 바람직한 또 다른 특징으로는, 상기 중앙서버는, 상기 통합제어부로부터 제공받은 운전정보가 저장되는 데이터베이스를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 바람직한 또 다른 특징으로는, 상기 중앙서버는, GUI 기반의 디스플레이부가 구비된 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 바람직한 또 다른 특징으로는, 상기 열처리챔버는, 상기 진공챔버를 지지하는 베이스 프레임과 상기 진공챔버 내측에 구비되어 열선이 설치되는 내측챔버를 포함하여 구성되고, 상기 내측챔버 내에서 초전도 자석이 열처리되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 바람직한 또 다른 특징으로는, 상기 열선은, 몰리브덴(Molybdenum)인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 바람직한 또 다른 특징으로는, 상기 내측챔버는, 상기 진공챔버와 소정간격 이격되어 구비되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 바람직한 또 다른 특징으로는, 상기 내측챔버는, 서스펜션에 의해 상기 진공챔버 바닥을 구성하는 하부커버에 지지되어 고정되는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 바람직한 또 다른 특징으로는, 상기 내측챔버는, 판재형상의 코일 받침부가 수직하게 설치되어 상기 코일받침부에 상기 초전도 자석이 안착되는 것을 특징으로 한다.
상기와 같이 구성되고 작용되는 본 발명은 30일간 진공열처리 되는 초전도 자석을 실시간으로 네트워크망을 통해 어디에서든지 접속하여 모니터링 할 수 있는 이점이 있고, 이에 따라 열처리 과정 중 발생되는 문제점을 용이하게 신속히 보완할 수 있는 효과가 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 진공 열처리 장치의 모니터링 시스템의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 진공열처리장치의 모니터링 시스템의 구성도, 도 2는 진공 열처리장치의 진공챔버와 진공펌프 시스템 구성도, 도 3은 열처리장치의 열처리챔버를 나타낸 부분 절개도, 도 4는 열처리챔버의 내측챔버 내부를 나타낸 상면도, 도 5는 진공 열처리장치의 구성도, 도 6은 초전도 자석의 열처리 시나리오, 도 7은 본 발명에 따른 클라이언트를 통해 확인되는 전체적인 열처리과정의 운전정보 모니터링 화면, 도 8은 본 발명의 일실시예로 진공 열처리장치의 모니터링 시스템의 구성도이다.
도 1은 본 발명에 따른 진공 열처리장치의 모니터링 시스템의 구성도이다.
도시된 바와 같이 본 발명에 따른 진공 열처리장치의 모니터링 시스템은, 초전도 자석을 수용하여 열처리하는 열처리장치(10)와, 상기 열처리장치를 통합 제어하고 상기 열처리장치(10)의 운전정보를 수집하는 통합제어부(20), 상기 통합제어부에서 수집된 열처리장치의 운전정보를 제공받고 저장하는 중앙서버(30) 및 네트워크망을 통해 상기 중앙서버(30)에 접속되어 운전정보를 모니터링하는 클라이언트(40)를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
열처리장치(10)는 핵융합로에 사용되는 관내연선도체의 열처리를 통한 초전도화 과정에서 진공도를 조절하여 관내연선도체의 크랙발생을 방지하는 장치로써, 열처리챔버(11), 진공펌프부(12), 온도제어부(13), 가스퍼지부(14)를 포함하여 구성된다.
도 2는 진공 열처리장치의 열처리챔버와 진공펌프 시스템의 구성도이다. 상기 열처리챔버(11)는 초전도 자석의 코일을 수용하는 진공챔버(11a)와, 진공챔버의 상하부에 개폐되는 상하부커버(11b, 11c)를 포함하여 구성된다. 진공챔버, 상하부 커버는 냉각수가 내재된다.
도 3은 열처리장치의 열처리챔버를 나타낸 부분 절개도이다. 도시된 바와 같이 열처리챔버(11)는 이중 구조를 가지고 있는 것으로, 외측의 진공챔버(11a)와 열선이 설치되는 내측챔버(11f)로 구성되고, 상기 진공챔버(11a)의 상하부에 개폐 가능한 상하부커버(11b, 11c)로 구성된다.
상기 내측챔버(11f)가 진공챔버(11a)의 내측에 설치될 때에는 소정간격 이격되어 설치되는데, 이것은 내측챔버에 설치된 열선(11g)에 의해 최대 900도까지의 초전도 자석의 열처리가 진행되기 때문에 안정성을 고려하여 외측 진공용기는 외부벽 온도는 60도 이하를 유지할 수 있도록 하기 위한 것이다.
또한, 상기 열처리챔버(11)가 설치되기 위해서는 우선 베이스 프레임(11e)이 바닥에 먼저 설치되고 그 위에 하부커버(11c)가 설치된 후 여기에 상기 진공챔버(11a)가 설치되며, 그 내측으로 내측챔버(11f)가 설치된다. 내측챔버가 설치될 때에는 상기 하부커버(11c)와 지지되는 서스펜션(11h)이 다수개 설치되고 상기 서스펜션(11h)에 내측챔버가 지지되어 설치되게 된다.
또한, 각 챔버는 전기, 온도센서, 가스배관, 기타 등을 설치하기 위해 ports, flange 및 blank flange(미부호) 등이 구비되어 있다. 내측챔버에 설치되는 열선(11g)은 몰리브덴(Molybdenum ; Mo)을 사용한 4세트의 열선이 설치되며, 3상 380V의 전원을 통해 독립적으로 운전된다.
도 4는 열처리챔버의 내부를 나타낸 상면도이다.
상기 내측챔버(11f)의 내측에 안착되는 초전도 자석을 지지하기 위해 코일 받침부(11i)가 구비되어 있는데, 초전도 자석이 안착되면 안착된 바닥면으로도 열처리가 원활히 이루어지고 하중을 견딜 수 있도록 판재형의 코일 받침부(11i)를 수직하게 세워 다각형 형상을 이루며 바닥에 설치되어 있다.
진공펌프부(12)는 열처리챔버 내부를 진공상태로 만든다. 진공펌프부는 러핑펌프(Roughing pump)부와 크라이오펌프(Cryopump)부로 이루어진다. 러핑펌프부는 피스톤펌프(12a) 2대와 루트펌프(12b) 1대로 이루어져 대기압에서 1X10-3torr까지의 진공도(저진공)를 유지할 경우 사용된다. 피스톤펌프는 챔버를 진공배기 할 때 가장 먼저 가동하는 펌프로써 대량의 가스를 배기할 때 효과적이다. 루트펌프는 챔버의 진공도가 20torr이하가 됐을 때 진공배기시간을 단축시키기 위해 가동하며 최대 1X10-3torr 까지 진공 배기할 수 있다.
크라이오펌프부는 4대의 크라이오펌프(12c)로 이루어져 1X10-3torr 이하의 진공도(고진공)를 유지할 경우 사용된다.
온도제어부(13)는 열처리챔버 내부에 설치되어 온도를 각각 독립적으로 제어하도록 하나 이상의 열선세트가 포함된다. 온도제어부는 열처리챔버 내부에 설치되어 있는 4세트의 열선의 온도를 각각 독립적으로 제어할 수 있도록 구성된다.
열선에 공급되는 전원은 먼저 3상 380볼트의 전원이 PID온도조절기에 의해서 제어되는 SCR에서 조절된 후 변압기를 거쳐 열선에 적합한 전압으로 변환된다. 그런 다음 열선에 공급되어 충분한 열량을 낼 수 있도록 구성된다.
PID온도조절기는 각각 3 세트의 열선을 제어하고 있으며, 열전대를 통해서 열선의 온도를 입력받아서 PID제어를 통해서 SCR로 출력한다.
진공열처리로 내부의 온도 분포를 알기 위해 열전대(Thermo-couple)가 다량 설치된다. 이러한 열전대는 열처리로 내부의 고온의 온도를 측정할 수 있는 온도센서의 역할을 수행한다.
또한 내부의 온도를 원하는 온도로 유지하기 위해서는 열전대로 부터 신호를 받아 설정한 온도보다 온도가 낮으면 히터에 전류를 더 많이 인가해 온도를 올리고, 반대로 온도가 높으면 히터에 전류를 적게 인가하는 피드백 제어를 수행해야한다. 이러한 역할을 수행하는 제어기를 PID 온도조절기라고 한다. PID는 Proportional Integral & Differential 의 약자이며, 피드백 제어에 있어서는 가장 많이 사용하는 제어방식 중 하나이다.
SCR은 Silicon Controlled Rectifier의 약자이며, 앞서 PID 제어를 통해 히터의 전류를 늘렸다 줄였다함으로써 온도를 제어할 때, 전류를 늘였다 줄였다 하는 역할을 한다.
일례로 온도가 설정 값보다 낮다면(열전대로 판단) PID 온도제어기는 온도를 높여야 한다고 판단하여 SCR에 신호를 보내 전류가 더 많이 인가될 수 있도록 명령한다.
열선 및 챔버 내에 설치된 자석의 온도를 측정하기 위해서 열전대를 사용하고 있으며, 열처리장치의 가동온도 범위에서 가장 우수한 특성을 나타내는 K-type의 열전대를 사용하고 있다. 열선의 온도 측정 및 온도제어를 위해서 총 30개의 열전대가 사용 중이며, 내부에 설치되는 자석의 온도측정을 위해서 총 12개의 열전대 를 사용하고 있다.
가스퍼지부(14)는 진공챔버 내에 설치되는 초전도자석 코일내부에 초순수(99.9995%) 아르곤 가스를 연속적으로 흘려주어 아르곤에 포함된 산소 및 수분의 농도가 일정수준 이하로 유지되도록 구성된다.
상기 열처리챔버(11) 내부에 설치되어 있는 초전도자석의 코일내부에 아르곤 가스를 연속적으로 흘려주는 것은 헬륨피드쓰루(Helium feed through)와 연결된 스웨이지락(swage lock)으로 흘려준다. 헬륨피드쓰루는 코일내부에 연결된 관이고, 스웨이지락은 외부로부터 아르곤 가스를 공급받는 배관과 헬륨피드쓰루를 연결시키는 연결수단이다.
KSTAR의 Nb3Sn 초전도자석의 CICC의 관재료는 Incoloy 908로써, 이 금속은 극저온에서 초전도체인 Nb3Sn가 가장 비슷한 열수축율과 강한 기계적인 강도를 나타내는 반면에 초전도자석 열처리시에 주의를 기울이지 않으면, 열처리 후 SAGBO(Stress Acceleration caused by Grain Boundary Oxidation)현상에 의해서 구조적으로 결함을 나타내는 치명적인 단점을 보여주고 있다.
일반적으로 이러한 SAGBO 현상은 잔류응역이 200MPa 이상이고, 온도가 550℃이상에서 그리고 산소농도가 0.1 ppm이상인 조건에 Incoloy 908이 노출되어 있을 때 발생한다고 알려져 있는데, KSTAR 초전도자석의 열처리 시에는 앞서 두 조건 즉, 잔류응력 및 온도조건은 구조적으로 피할 수 없는 상황이므로 최후의 조건인 산소농도 조건을 만족시키도록 반드시 시스템을 구성하여야만 한다.
상기 가스퍼지부(14)는 챔버내에 설치되어 있는 초전도자석의 CICC내로 초순수(99.9995%) 아르곤 가스를 연속적으로 흘려주어 출구에서의 아르곤 가스에 포함된 산소 및 수분의 농도가 0.08 및 0.4ppm 이하로 유지되도록 구성된다.
이와 같이 진공 열처리장치를 통해 초전도 자석의 열처리 과정을 간략하게 언급하자면, 진공 열처리장치(10)의 진공챔버 내에 초전도 자석을 배치하고, 자석의 주위에 열전대를 설치하며 가스퍼지부의 배관과 자석의 헬륨피드쓰루를 연결하는 초전도 자석 설치단계와, 열처리챔버 내부의 진공이 일정수준의 진공도에 도달하게 되면 메인 밸브를 열어서 진공배기 하는 진공배기단계와, 열처리챔버 내부의 진공도가 5×10-5 torr 이하로 유지되면, 열처리를 시작하되 온도 상승속도는 6℃/hr이며, 460℃에서 1차 가열하고, 570℃에서 2차 가열하고, 660℃에서 3차 가열하는 열선가동단계로 구성되어 초전도 자석의 열처리가 이루어진다.
통합제어부(20)는 진공 열처리장치(10)의 운전정보 수집 및 열처리온도, 진공도, 가스의 농도, 잔여가스분석기, 수온 등 열처리장치의 운전을 제어한다.
상기 진공 열처리장치(10)는 열처리챔버, 진공펌프부, 온도제어부, 가스퍼지부가 상호 유기적으로 연결되어 있어야만 실수 없이 열처리 반응을 완성시킬 수 있다. 이러한 조건을 충족시키기 위해서 상기 통합제어부(20)는 PLC(Programmable Logic Controller)를 기본 시스템으로 채용하여 이의 제어에 활용하고 있다. 여기서 PLC는 다양한 종류의 센서 신호를 받아 관련된 Actuator를 구동시킬 수 있는 제어기이다.
기본적으로는 사람의 판단에 우선한 제어를 가장 우선에 두었고, 실수에 의한 오조작을 방지하기 위해 중요한 제어사항에 대해서는 Interlock을 설정한다. 여기서 인터락은 열처리로 내부의 열전대 신호, 진공도 신호, 그리고 가스퍼지부의 신호를 받아 PLC 프로그램 루틴에 적용되어 있는 한계치 값을 벗어나게 되면 Alarm을 띄우거나, 혹은 Actuator를 구동하여 시스템을 보호하는 일련의 절차이다.
중앙서버(30)는 상기 통합제어부(20)에 수집된 운전정보를 제공받고 상기 통합제어부(20)로 제어신호를 전송하여 진공 열처리장치(10)를 제어한다. 또한, 진공 열처리장치의 운전정보(운전기록)를 데이터베이스(미도시)에 저장한다.
상기 중앙서버(30)는 열처리장치의 현재 상태를 손쉽게 파악하기 위하여 GUI(graphic user interface)를 기본 바탕으로 한 그래픽 monitoring system을 구현한다. 여기서 GUI는 진공열처리로의 진행 상태를 모니터링하기 위한 디스플레이부(PC 혹은 Local panel)를 의미한다. 상기 통합제어부(20)와 중앙서버(30)는 일예로 RS232 인터페이스를 통해 통신하면서 운전정보를 받아들여 화면상에 출력한다.
도 7에 도시된 바와 같이 상기 통합제어부(20)를 통해 수집된 운전정보를 상기 중앙서버(30) 화면에 나타내도록 작성한 Monitoring 주화면의 모양이다. 도시된 바에서 알 수 있듯이 열처리온도, 진공도, 가스의 농도, 잔여가스분석기(RGA ; Residual Gas Analyser), 수온 등의 운전정보를 보여주고 있다.
도 8은 본 발명의 일실시예로 진공 열처리장치의 모니터링 시스템의 구성도이다.
중앙서버(30)는 진공 열처리장치가 설치되는 현장부근의 제어실 등에 설치되 어 현장에 위치한 관리자에게 운전정보를 제공하고 운전을 제어할 수 있도록 설치된다.
클라이언트(40)는 상기 중앙서버(30)와 네트워크망을 통해 연결되어 중앙서버에 수집된 운전정보나 저장된 운전정보를 제공받아 실시간으로 모니터링 한다.
상기 네트워크망은 일반적으로 인터넷망이 사용되는 것이 바람직하나, 자체 네트워크망(LAN)을 이용하여 중앙서버(30)와 연결가능하다. 대략적으로 30일간 열처리가 진행되는 초전도 자석은 관리자에 의해 실시간으로 모니터링이 되어야 하기 때문에 어디에서든지 상기 중앙서버(30)와 접속하여 열처리 상황을 모니터링 할 수 있다. 여러 관리자가 다수의 클라이언트(40)를 통해 상기 중앙서버(30)에 접속하여 운전정보를 모니터링 할 수 있는 것이다.
상기 클라이언트(40)는 도면에 도시하지 않았지만, 열처리장치의 운전정보를 모니터링 할 수 있는 디스플레이부와, 상기 네트워크망에 접속할 수 있는 인터페이스 및 각종 입력장치 등이 구비되는 PC가 일반적인 모델이 될 수 있다.
또한, 필요에 따라서는 상기 클라이언트(40)에서 상기 통합제어부(20)에 명령하여 진공 열처리장치를 제어할 수 있도록 원격제어 가능하게 구현할 수 있다.
한편 상기 클라이언트(40)는 네트워크망을 통해 외부 통신사를 이용하여 관리자가 휴대하는 휴대폰, PDA 등 단말기(50)로 운전정보에 관한 문자메세지(SMS)를 전송할 수 있으며, 이메일(E-mail)을 보낼 수도 있다. 문자메세지나 이메일은 상기 클라이언트(40)의 설정에 따라 설정(예약)된 시간에 제공하거나 관리자에 의해 선택적으로 제공할 수 있다.
이와 같이 구성되고 작용되는 본 발명은 진공 열처리장치의 열처리온도, 진공도, 가스의 농도, 잔여가스분석기(RGA ; Residual Gas Analyser), 수온 등의 운전정보를 네트워크망을 통해 어디에서든지 모니터링 할 수 있기 때문에 30일간 진행되는 초전도 자석의 열처리 과정에 발생되는 긴급 상황에 빠르게 대처할 수 있고, 또한, 관리자의 휴대단말기나 이메일을 통해 운전정보를 제공하여 열처리 과정의 정보를 편리하게 확인할 수 있는 이점이 있다.
이상, 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 설명하고 도시하였지만, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 오히려, 첨부된 청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능함을 당업자들은 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 진공열처리장치의 모니터링 시스템의 구성도,
도 2는 진공 열처리장치의 진공챔버와 진공펌프 시스템 구성도,
도 3은 열처리장치의 열처리챔버를 나타낸 부분 절개도,
도 4는 열처리챔버의 내측챔버 내부를 나타낸 상면도,
도 5는 진공 열처리장치의 구성도,
도 6은 초전도 자석의 열처리 시나리오,
도 7은 본 발명에 따른 클라이언트를 통해 확인되는 전체적인 열처리과정의 운전정보 모니터링 화면,
도 8은 본 발명의 일실시예로 진공 열처리장치의 모니터링 시스템의 구성도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 : 진공 열처리장치
20 : 통합제어부
30 : 중앙서버
40 : 클라이언트
50 : 단말기

Claims (11)

  1. 초전도 토카막 장치에 사용되는 초전도 자석을 열처리하기 위한 진공 열처리장치의 모니터링 시스템에 있어서,
    상기 초전도 자석이 수용되어 열처리가 이루어지는 열처리장치;
    상기 열처리장치의 운전조건을 외부로부터 입력받아 제어하고, 운전정보를 수집하는 통합제어부;
    상기 통합제어부에 수집된 운전정보를 제공받아 저장하며, 상기 통합제어부를 제어하는 중앙서버; 및
    네트워크망을 통해 상기 중앙서버와 연결되어 운전정보를 제공받는 클라이언트;를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 진공 열처리장치의 모니터링 시스템.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 열처리장치는,
    초전도 자석을 수용하는 진공챔버와, 상기 진공챔버의 상하부에 개폐되는 상하부커버를 포함하여 구성된 열처리챔버;
    상기 열처리챔버 내부를 진공으로 만드는 진공펌프부;
    상기 열처리챔버 내부에 구비되어 다수의 열선세트와 상기 열선세트를 독립적으로 제어하는 온도제어부; 및
    상기 초전도 자석 내부에 초순수 아르곤 가스를 연속적으로 흘려주어 아르곤에 포함된 산소 및 수분의 농도가 일정수준 이하로 유지되도록 구성된 가스퍼지부; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 진공 열처리장치의 모니터링 시스템.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 클라이언트는,
    인터넷망을 통해 외부 통신사를 이용하여 관리자에게 운전정보를 문자메세지 또는 이메일로 전송시켜주는 것을 특징으로 하는 진공 열처리장치의 모니터링 시스템.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 통합제어부는,
    PLC 시스템인 것을 특징으로 하는 진공 열처리장치의 모니터링 시스템.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 중앙서버는,
    상기 통합제어부로부터 제공받은 운전정보가 저장되는 데이터베이스를 구비하는 것을 특징으로 하는 진공 열처리장치의 모니터링 시스템.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 중앙서버는,
    GUI 기반의 디스플레이부가 구비된 것을 특징으로 하는 진공 열처리장치의 모니터링 시스템.
  7. 제 2항에 있어서, 상기 열처리챔버는,
    상기 진공챔버를 지지하는 베이스 프레임과 상기 진공챔버 내측에 구비되어 열선이 설치되는 내측챔버를 포함하여 구성되고,
    상기 내측챔버 내에서 초전도 자석이 열처리되는 것을 특징으로 하는 진공 열처리장치의 모니터링 시스템.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 열선은,
    몰리브덴(Molybdenum)인 것을 특징으로 하는 진공 열처리장치의 모니터링 시스템.
  9. 제 7항에 있어서, 상기 내측챔버는,
    상기 진공챔버와 소정간격 이격되어 구비되는 것을 특징으로 하는 진공 열처리장치의 모니터링 시스템.
  10. 제 7항에 있어서, 상기 내측챔버는,
    서스펜션에 의해 상기 진공챔버 바닥을 구성하는 하부커버에 지지되어 고정되는 것을 특징으로 하는 진공 열처리장치의 모니터링 시스템.
  11. 제 7항에 있어서, 상기 내측챔버는,
    판재형상의 코일 받침부가 수직하게 설치되어 상기 코일받침부에 상기 초전도 자석이 안착되는 것을 특징으로 하는 진공 열처리장치의 모니터링 시스템.
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