한국생산기술연구원, 세계 최고 미세패턴 절삭가공기술 구현
최윤지 기자 2017-11-15 09:42 0

‘미션 임파서블’, ‘아이언 맨’ 등의 SF 영화에는 공중에 투명한 모니터를 펼쳐 가상·증강현실로 정보를 보여주는 스마트 글라스가 등장한다. 스마트 글라스 제조에는 렌즈 구조에 따라 빛을 조절하고 반사방지, 선택투과 등의 다양한 기능을 구현할 수 있는 초정밀 광학렌즈가 필요하다.

 

한국생산기술연구원(이하 생기원) IT융합공정그룹 최영재 그룹장이 이끄는 공동연구팀이 국내 최초로 700㎚ 이하의 미세패턴을 가공할 수 있는 초정밀 광학렌즈용 절삭가공 원천기술 개발에 성공했다.

 

한국생산기술연구원이 자체 개발한 초정밀 절삭가공장비(사진. 한국생산기술연구원)

 

기존의 레이저 또는 전자빔을 활용한 정밀가공기술은 렌즈 표면의 구면·비구면·자유곡면 위에 미세패턴을 구현하는 데 한계가 있었다. 광학 소자 곡면에 300㎚~700㎚급 미세패턴을 구현해야 하는 초정밀 광학렌즈는 크기가 극히 작은 데다 곡면을 따라 가공해야 하는 특성 때문에 현재 기술로는 오직 ‘절삭’ 가공으로만 구현할 수 있다.

 

생기원, ‘초정밀 광학렌즈용 절삭가공 원천기술’ 개발
최영재 그룹장은 기술적으로 어려워 일본, 독일, 미국 기업이 독점해 온 이 기술을 국산화하기 위해 산학연 공동 연구팀을 꾸려 5년간의 연구 끝에 결실을 얻었다. 한국기계연구원, 한국표준과학연구원, 인덕대학교, (주)에스제이엔으로 구성된 공동연구팀은 자체 제작한 1㎚의 움직임까지 제어 가능한 절삭가공 장비를 토대로 700㎚ 이하 크기의 미세패턴을 절삭가공 할 수 있는 기술 개발에 성공했다.

 

한국생산기술연구원이 자체 개발한 초정밀 절삭가공장비의 가공 모습(사진. 한국생산기술연구원)

 

이 기술은 인덕대학교가 공구개발을, (주)에스제이엔이 가공 장비 설계·제작을, 한국표준과학연구원이 광학 소자 설계·평가를, 한국기계연구원이 정밀도 해석을 담당, 생기원이 주관기관을 맡아 공동개발했다.


700㎚ 이하 크기의 미세패턴을 절삭가공할 수 있는 기술은 현재 세계 최고 수준이며, 상용화될 경우 IT, 자동차, 군사, 항공우주 등 첨단산업 분야에 파급효과가 클 것으로 기대된다. 특히 국내 광학기술로 2020년 117조 원 규모가 예상되는 가상현실(VR), 증강현실(AR) 시장에서 글로벌 기업들과의 경쟁이 가능해질 전망이다.

 

비구면에 미세패턴을 가공한 제품(사진. 한국생산기술연구원)


초정밀 광학렌즈는 가상·증강현실 기기뿐 아니라 자율주행 자동차용 적외선 카메라, 헤드업(HUD) 디스플레이, 지형지물 투과가 가능한 초분광학계 렌즈 등 고부가가치 제품에 활용도가 높다.

 

비구면에 미세패턴을 가공한 제품 단면(사진. 한국생산기술연구원)

 

최영재 그룹장은 “다양한 산업에 활용할 수 있는 핵심 원천기술을 개발한 만큼 상용화를 통해 수입의존도를 낮추고, 국내 기업이 세계 시장에 진출할 수 있도록 적극적으로 도울 것”이라는 뜻을 밝혔다.


한편 이 기술은 ‘2017년 올해의 10대 기계기술’에 선정됐으며, 총 23건의 특허를 출원해 8건(미국 특허 2건)이 등록된 상태다.

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