초정밀 제품 생산 가능한 하이브리드 시스템 개발

한국기계연구원 연구팀 내놓아

[아시아경제 정종오 기자] 초정밀 제품 생산이 가능한 하이브리드 가공시스템이 개발됐다. 두 가지 이상의 기계가공 공정 복합화를 통해 제품 정밀도와 생산성을 높였다. 센서로 가공오차를 자동 보정해 세계 최고 수준의 나노급 정밀도를 확보했다.

한국기계연구원(원장 임용택, 이하 기계연) 초정밀시스템연구실 박종권 박사팀은 재료에 관계없이 나노급 정밀도의 초정밀·초미세 가공을 가능케 하는 하이브리드 가공 시스템의 원천 기술을 개발하고 관련 장비를 실용화하는데 성공했다고 10일 발표했다.

▲극초단 고에너지 빔을 응용한 하이브리드 가공 장비로 가공한 스텐트.[사진제공=기계연]

초정밀 부품과 제품이 사용되는 IT, BT, NT 등의 첨단산업 육성을 위해서는 기존 단일공정의 한계를 뛰어넘는 하이브리드 가공 공정을 이용한 초정밀 가공시스템 실용화가 필수적이다. 연구팀은 나노미터급(1나노미터=10억 분의 1미터) 정밀도를 기반으로 기존의 기계가공 공정들인 밀링, 레이저 가공, 초음파 진동, 연삭, 방전 등을 복합적으로 수행했다. 가공이 어려웠던 단단한 재료들도 매우 정밀하고 미세하게 가공할 수 있는 하이브리드 가공 시스템을 개발했다.

이번 기술의 핵심은 초정밀, 초미세 가공이다. 연구팀은 이번에 개발한 모든 장비에 50나노미터(머리카락 두께의 1/2000) 이하의 가공오차를 갖는 모듈을 탑재해 센서를 통해 오차를 자동감지하고 바로 잡음으로써 세계 최고 수준의 정밀도를 확보했다.

가공할 때 사용하는 공구(tool)도 밀링, 방전, 초음파 진동 공정들을 동시에 진행할 수 있는 하이브리드 스핀들로 개발하고 기계 정밀도를 50나노미터 이하로 낮춰 기존 장비들보다 생산성과 정밀도를 모두 높일 수 있었다. 원자재가 놓이는 테이블인 '이송계'의 이동 정확도도 50나노미터 이하이다. 가공했을 때 0.01℃ 수준으로 미세 온도제어가 가능해 외부환경의 영향을 받지 않고서도 작업이 가능하다.

연구팀은 자동차 부품과 같이 가공하기 어려운 난삭재를 가공정밀도 1마이크로미터(㎛)급으로 생산할 수 있는 초정밀 하드터닝·연삭 하이브리드 가공 장비도 동시에 내놓았다.

박종권 박사는 "이번에 개발된 장비들은 가공하기 어려운 난삭재도 정밀하게 가공할 수 있어 IT, ET, BT 산업에 필요한 고부가가치 첨단 제품의 생산이 가능하다"며 "상용화를 통해 관련 산업에 대한 국제경쟁력을 높이고 수출 증대와 수입대체 효과가 극대화되길 기대한다"고 말했다.

정종오 기자 ikokid@asiae.co.kr