큰 면적의 레이저 가공할 수 있는 기술개발

기계연구원 이제훈 박사팀, 온더플라이(on-the-fly) 기술개발…세계 최고수준 정밀도 갖춰

이제훈 한국기계연구원 광응용기계연구실 박사가 대면적 레이저 가공시스템을 설명하고 있다.

[아시아경제 이영철 기자] 레이저스캐너와 스테이지가 함께 움직여 큰 면적에서 정밀하게 레이저를 가공할 수 있는 원천기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

한국기계연구원(원장 최태인) 광응용기계연구실 이제훈 박사팀은 산업통상자원부 산업원천연구개발사업인 ‘초정밀/초고속 레이저 가공시스템 핵심요소기술개발’을 통해 ‘레이저 스캐너-스테이지 실시간 연동 제어기술(on-the-fly 기술)’을 개발했다.

레이저스캐너를 이용한 가공은 빠르고 정밀한 가공을 할 수 있지만 가공할 수 있는 면적이 한정돼 있다. 이를 극복하기 위해 스테이지를 스텝&스캐닝(Step and Scanning) 방식이 쓰였지만 연속가공이 어려워 이음매부분의 질과 생산성이 떨어지는 단점이 있다.

이번 기계연의 온더플라이기술은 최적경로생성 알고리즘을 통해 스테이지가 연속으로 옮기면서 스캐너가 위치오차를 잡아주는 방식으로 큰 면적에서 레이저가공의 품질과 가공시간을 크게 줄였다. 연동오차를 10마이크로초(㎲)마다 새로 인식해 가공을 제어해 세계 최고수준의 정밀도를 갖게 됐다.

고속가공을 할 수 있다는 점과 연속가공을 할 수 있어 불연속부위가 없다는 점도 큰 장점이다.

연구진은 이번 기술개발로 레이저가공의 가장 큰 장점인 정밀성을 큰 면적에도 적용할 수 있어 활용도가 높아졌고 기존의 가공보다 25% 이상의 생산성이 높아질 것으로 내다봤다.

이 기술은 또 ▲스마트폰 및 태블릿PC 터치패널가공 ▲연성인쇄회로기판(FPCB)의 금형 및 라우팅공정 대체 ▲대형 TV패널가공 등 활용범위가 넓다.

생산성 높이기, 제조단가 줄이기, 환경성 및 효율성도 꾀할 수 있어 기존의 한정된 레이저가공시장의 벽을 뛰어넘을 전망이다.

이제훈 박사는 “지금까지는 스캐너를 활용한 레이저가공은 빠른 가공이긴 하나 가공범위가 좁아 큰 면적이나 대량가공 땐 어려움이 컸다”며 “개발된 기술은 기존 레이저 가공시스템으로 가공할 수 없는 분야까지도 범위를 넓혀 정밀가공분야를 이끌 수 있을 것”이라고 말했다.

이 기술은 현재 국내 특허출원, 등록됐으며 국제특허출원을 앞두고 있다.

또 국내 기업에 기술이 넘어감에 따라 대면적 디스플레이산업에 크게 이바지할 것으로 점쳐진다.

한편 이번 연구결과는 레이저분야의 권위 있는 세계적 저널인 ‘저널 오브 레이저 마이크로/나노엔지니어링’(Journal of Laser Micro/Nanoengineering) 온라인판에 실렸다.

이영철 기자 panpanyz@