 |
| 한국기계연구원 초정밀시스템연구실 박종권 박사(사진)팀은 재료와 관계없이 나노급 정밀도의 초정밀·초미세 가공을 가능케 하는 하이브리드 가공 시스템의 원천 기술 개발및 관련 장비 실용화에 성공했다.(사진제공=한국기계연구원) |
한국기계연구원(원장 임용택) 초정밀시스템연구실 박종권 박사팀은 재료와 관계없이 나노급 정밀도의 초정밀·초미세 가공을 가능케 하는 하이브리드 가공 시스템의 원천 기술을 개발하고 관련 장비를 실용화하는 데 성공했다고 10일 밝혔다.
초정밀 부품과 제품이 사용되는 IT, BT, NT 등의 첨단산업 육성을 위해서는 기존 단일공정의 한계를 뛰어넘는 하이브리드 가공 공정을 이용한 초정밀 가공시스템 실용화가 필수적이다.
이에 연구팀은 나노미터급(1㎚=10억 분의 1ｍ) 정밀도를 기반으로 기존의 기계 가공 공정들인 밀링, 레이저 가공, 초음파 진동, 연삭, 방전 등을 복합적으로 수행해 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 50㎚(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 50㎚ 이하로 낮추어 기존 장비들보다 생산성과 정밀도를 모두 높일 수 있었다.
또한 원자재가 놓이는 테이블인 ‘이송계’의 이동 정확도도 50㎚ 이하이다. 가공 시 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 개발했다. 또 이송계가 10㎚씩 미세하게 움직일 수 있는 ‘비전도성 방전·연삭 하이브리드 가공 장비’를 개발해 지름 0.5mm 이하의 다이아몬드 공구도 가공할 수 있다.
이번 연구과제를 통해 개발된 장비 중 하나인 ‘극초단 고에너지 빔을 응용한 초정밀 하이브리드 가공 시스템’은 국내 최초로 약물을 전달하는 뇌혈관 스텐트를 생산할 수 있다.
연구책임자인 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 밝혔다.
이번 연구과제를 통해 119건의 특허를 출원하고 63건의 특허를 등록했다. 또 43편의 SCI(E)급을 포함 총 78편의 논문을 게재했다. 이번 기술은 최근 기계의 날 행사에서 대한민국을 대표하는 올해의 10대 기계기술로도 선정된 바 있다.
