연구용 진공 배관 피팅 선택 완벽 정리 — KF vs ISO-K 플랜지
연구실 진공 배관에서 KF는 소형(NW10~50) 배관에, ISO-K는 터보펌프 메인 인렛(DN63 이상)에, CF는 초고진공(UHV) 환경에 씁니다. 세 규격은 크기·진공 등급·조립 방식이 모두 달라, 연결 부위의 크기와 목표 진공도를 먼저 확인한 뒤 선택해야 합니다.
연구실에서 진공 배관을 연결할 때 "이 플랜지가 맞는 건지" 확인하다 시간을 허비한 경험이 있을 것입니다. KF, ISO-K, CF — 이름도 다르고 규격도 달라 처음에는 혼란스럽습니다. 이 글에서는 연구용 진공 시스템에서 자주 쓰이는 세 가지 플랜지 규격의 차이를 정리하고, 어댑터가 필요한 상황에서의 선택 기준을 설명합니다.
KF·ISO-K·CF 플랜지의 차이는 무엇인가?
진공 배관 피팅은 세 가지 기준으로 나뉩니다. 어디에 연결하느냐(크기), 얼마나 깊은 진공이 필요하느냐(진공 등급), 얼마나 자주 분리하느냐(조립 방식) — 이 세 가지를 먼저 정하면 플랜지 규격이 자연스럽게 결정됩니다.
| 규격 | 별칭 | 크기 범위 | 도달 진공도 | 조립 방법 |
|------|------|----------|-----------|---------|
| KF(NW) | QF, Klein Flange | NW10~NW50 | ~10⁻⁸ mbar | 클램프 1개 + O링 |
| ISO-K | DN63~DN500 | DN63~DN500 | ~10⁻⁹ mbar | 클램프 또는 볼트 |
| CF | ConFlat | CF35~CF200 | ~10⁻¹² mbar | 볼트 + 금속 개스킷 |
KF(NW) 플랜지 — 연구실의 기본 규격
KF 플랜지는 Quick Flange(빠른 플랜지)의 줄임말입니다. 별칭으로 NW(Nominal Width, 공칭 내경)나 QF로도 표기합니다. 모두 같은 규격입니다.
사용 규격은 NW10, NW16, NW25, NW40, NW50 다섯 가지입니다. 숫자는 플랜지 내경(mm)을 의미합니다. 조립은 O링이 들어간 센터링 링(Centering Ring)을 두 플랜지 사이에 끼우고, 클램프 한 개로 체결합니다. 공구 없이 손으로 조립·분리가 가능합니다.
KF를 쓰는 대표적인 경우:
- —로터리 펌프(RV 계열), 드라이 스크롤 펌프(nXDS 계열) 배출구 연결
- —소형 터보펌프(nEXT85 등)의 백킹 라인(NW16~NW25 포트)
- —로터리 펌프와 터보펌프 사이 배관
- —게이지 포트(피라니, 이온 게이지) 연결
주의할 점: KF는 NW50이 최대입니다. DN63 이상이 필요한 구간에는 KF를 쓸 수 없습니다. 터보펌프 메인 인렛(DN100 이상)에는 ISO-K나 CF를 써야 합니다.
ISO-K 플랜지 — 터보펌프 인렛 표준
ISO-K는 국제표준화기구(ISO) 규격의 진공 클램프 플랜지입니다. DN63부터 DN500까지 있으며, 연구용 시스템에서 자주 쓰이는 규격은 DN63, DN100, DN160, DN200입니다.
DN160 ISO-K 기준으로 실제 외경은 약 202mm, 볼트 구멍 피치원 지름(PCD)은 약 180mm입니다. 위 사진처럼 자로 직접 실측하면 DN(공칭 내경)이 아닌 외경을 확인할 수 있어 오주문을 방지할 수 있습니다.
소형(DN63~DN160)은 클램프 방식, 대형(DN200 이상)은 볼트 방식(ISO-F 타입이라고도 부름)이 일반적입니다. 클램프 방식은 KF처럼 빠른 분리가 가능하고, 볼트 방식은 진동 환경이나 대형 시스템에서 더 안정적입니다.
Edwards nEXT 터보펌프의 ISO-K 인렛 규격:
| 모델 | 메인 인렛 | 백킹 포트 |
|------|---------|---------|
| nEXT85 | DN63 ISO-K 또는 DN100 ISO-K | NW16 |
| nEXT240 / nEXT300 | DN100 ISO-K | NW25 |
| nEXT400D | DN160 ISO-K | NW25 |
| nEXT730D | DN160 ISO-K | NW25 |
| nEXT930D | DN200 ISO-K | NW25 |
nEXT400D를 예로 들면, 메인 인렛은 DN160 ISO-K이고 백킹 포트는 NW25입니다. 기존 배관이 KF 계열로 구성된 연구실에서 nEXT400D를 도입하면 메인 인렛 쪽에 KF → ISO-K 어댑터가 필요합니다. 백킹 라인은 NW25이므로 기존 KF25 배관을 그대로 연결할 수 있습니다.
CF 플랜지 — 초고진공(UHV)이 필요할 때
CF(ConFlat) 플랜지는 초고진공(UHV, 10⁻¹⁰ mbar 이하) 용도에 사용합니다. 나이프 엣지(Knife Edge) 구조의 스테인리스 플랜지가 알루미늄 또는 구리 가스켓을 파고들어 금속 대 금속 씰을 형성합니다.
O링이 없기 때문에 10⁻¹² mbar 수준의 초고진공과 250℃ 이상의 베이킹(가열)이 가능합니다. 단, 개스킷은 재사용이 어렵고, 볼트를 대각 교차 패턴으로 균일하게 조여야 해서 분리·재조립 작업이 KF·ISO-K보다 번거롭습니다.
표면분석(XPS, AES, LEED), 이온빔 시스템, 가속기 빔라인, 질량분석기 메인 챔버가 대표적인 CF 적용 사례입니다.
규격이 다른 배관을 연결할 때 어떤 어댑터를 써야 하나?
연구실에서는 기존 배관 규격과 새로 도입한 장비 규격이 달라 어댑터가 필요한 경우가 자주 생깁니다.
자주 쓰이는 어댑터 조합:
| 상황 | 어댑터 |
|------|-------|
| KF40 배관 → ISO-K63 포트 연결 | KF40-ISO-K63 어댑터 플랜지 |
| nEXT400D(DN160) → DN100 챔버 포트 | ISO-K160 → ISO-K100 리듀서 |
| nEXT400D 백킹(NW25) → 기존 KF40 배관 | NW25 → NW40 어댑터 |
| nXDS15i 배출구(NW40) → KF25 배관 | NW40 → NW25 리듀서 |
어댑터 선택 시 반드시 확인할 사항:
- 양쪽 플랜지 규격 — KF는 NW 숫자, ISO-K는 DN 숫자로 확인
- 센터링 링 포함 여부 — 어댑터 단품만 사는 경우 센터링 링이 별도인 경우가 있음
- 재질 — 일반 대기 포트는 Al 가능, 부식성 가스 환경은 SUS316L 권장
플랜지 실측 시 확인해야 할 3가지
현장에서 기존 플랜지 규격이 불확실할 때는 직접 측정해서 확인하는 것이 가장 정확합니다.
- 내경(Bore) 측정: 플랜지 중앙 구멍의 지름 → NW 숫자(KF) 또는 DN 숫자(ISO-K)와 일치 여부 확인
- 외경(OD) 측정: KF25=40mm, KF40=55mm, KF50=75mm / ISO-K63=114mm, ISO-K100=152mm, ISO-K160=202mm
- 볼트홀 패턴: KF는 볼트홀 없음(클램프만), ISO-K는 외경 원주상에 볼트홀 배치, CF는 내경 안쪽에 볼트홀
규격이 확인되면 센터링 링도 함께 준비합니다. 예를 들어 KF40 클램프 연결에는 KF40 센터링 링 1개, ISO-K160 클램프 연결에는 DN160 센터링 링 1개가 필요합니다.
KF·ISO-K 어댑터·센터링 링·클램프 국내 재고 보유. nEXT 터보펌프 도입 시 기존 배관 규격 알려주시면 어댑터 구성 제안 가능.