초정밀가공 및 검사장비의 직선운동용 장치의 정밀도를 이론적으로 예측하고, 그 정밀도를 효율적으로 개선할 수 있는 수정가공방법을 개발한 한국기계연구원 박천홍 박사가 이달의 과학기술자상 10월 수상자로 선정됐다.
이 연구성과는 지난 2001년 세계 최초로 정립한 이론을 바탕으로 실용기술로 완성되었다.
초정밀 위치결정 장치는 가공 또는 측정의 대상물을 적재하는 테이블과, 그 테이블의 이동경로를 안내해주는 가이드레일 및 테이블을 이동시켜주는 이동기구 등으로 구성되어 있으며, 테이블에 적재한 대상물을 장비상의 원하는 위치에 정확히 이동시켜주는 역할을 하는 각종 장비의 핵심요소로서, 원하는 위치에까지의 정확한 이동과 더불어 이동 과정에서의 직선이동경로도 정확히 유지할 필요가 있다.
현재 이러한 초정밀가공에 사용되는 장비들의 세계적인 수준은 200∼300mm의 이동경로에 대해 약 0.1∼0.2 마이크로미터(10-6) 이내의 직선운동 정밀도까지를 얻고 있다. 이러한 정밀도를 얻기 위해서는 장치의 운동을 안내하는 가이드레일의 가공오차가 최소한도 1 마이크로미터 이내가 되도록 초정밀가공을 할 필요가 있으며, 이 기술은 아직 이론적으로 정립되지 못한 실정이므로 선진국의 경우에도 숙련도가 높은 기능인의 장시간에 걸친 반복적인 가공 및 수정기술에 의해 정밀도를 얻어내고 있다. 그러나 국내에서는 이러한 숙련자의 부족으로, 초정밀장비의 상용화를 이루지 못하고 있으며, 이에 따라 생산기술의 핵심이 되는 고가의 초정밀장비를 해외 선진국에 의존하고 있다.
박 박사는 앞으로도 노동기피현상에 따라 이러한 숙련자 부족현상은 점점 심화될 것이라는 점에 착안하여, 일반적인 측정기술과 장치설계정보를 이용하여 가공된 상태를 추정하고, 그를 이용하여 장치의 운동정밀도를 향상시키기 위해 수정해야 하는 부분의 정보를 이론적으로 추정해냄으로써, 숙련자가 아니더라도 수정가공을 통해 세계적인 수준의 초정밀 장치를 제작할 수 있는 기술을 개발한 것이다.
현재, 이 기술은 렌즈가공용 초정밀가공기, 고정밀 연삭기 및 반도체장비등의 개발을 위한 산연 협동과제를 통해 실용화 및 기술이전의 단계를 밟고 있으며, 국가지정연구실사업을 통해 정압베어링을 이용한 장치뿐만 아니라, 일반적인 직선운동베어링에도 응용이 가능하도록 응용성 확장에 관한 연구를 계속 진행 중에 있다.
<문기현 기자> mun@krnews21.co.kr