초정밀가공분야는 국내 연구 경험이 많지 않은 분야로 가공장비, 가공공구, 가공공정, 측정 등 다수의 분야에서 개발된 기술이 현재까지는 극히 제한적이나, 적용분야가 광범위한 기술이다. 일본의 도시바, Mori-Seiki, 화낙, 독일의 DMG, 미국의 Moore 등 선진국에서는 다양한 형태의 초정밀가공시스템이 개발돼 세계시장을 독점하고 있으며, 특히 가공장비 뿐만 아니라 공정, 공구 등 핵심 요소가 일부 제조사에 독점 공급되고 있다.

 

초정밀가공분야의 기술이 확립되면, Fresnel 렌즈, Diffraction 렌즈, 비구면 렌즈 금형 등 기존의 산업을 고도화하는 부분과 HUD(Head Up Display) 렌즈, VR 렌즈, Hyper-Spectral 렌즈 등 신산업 분야에 활용이 가능하다. 최근에는 항공, 우주, 군사, 자동차, 신산업(AR, VR) 등의 분야에서 다양한 고정밀 광학렌즈 및 제품에 관심을 가지고 있다. 이에 국내 개발 현황과 함께 선진 장비의 기술동향을 분석함으로써 앞으로 국내 초정밀가공시스템의 개발 방향을 알아보고자 한다.

 

 

1. 초정밀가공기술 개요 및 특징

 

(1) 개념 및 정의
초정밀가공은 형상정도와 표면조도를 모두 만족시키기 위해 가공 정밀도의 한계를 추구하는 최고의 가공정밀도를 갖는 가공법이라 할 수 있다. 2000년대 들어서는 1㎚ 전후의 가공정밀도를 보이고 있으나, 절삭가공이라는 관점에서 보면 원자의 격자 간 간격인 0.3㎚까지가 최대 한계라고 볼 수 있다.

초정밀가공기술은 1960년대 미국에서 국가연구기관(LLNL: Lawrence Livermore National Laboratory)과 정밀기계 업체(유니온 카바이드, 랭크 뉴모)를 중심으로 군사목적으로 다이아몬드 절삭가공기를 개발하면서 시작됐으며, 공작기계에 ‘초정밀’이라는 개념이 처음 도입된 것은 1980년도에 미국의 Pneumo사가 시카고 공작기계 박람회(IMTS)에서 초정밀가공기(MSD325)를 발표하면서부터이다.

초정밀가공기술은 IT, 국방, 항공우주, 반도체 산업 등에 사용되는 광학렌즈 또는 이를 위한 금형 등을 제조하기 위해 복잡한 3차원 형상에 미세패턴을 가공하기 위한 기술을 의미하며, 이를 위해서는 가공장비 및 가공공정, 측정 기술 등이 복합적으로 요구된다.

 

 

(2) 필요성
IT, 의료, 항공우주산업의 발전과 함께 휴대폰, 디지털 카메라, 의료장비 등의 분야에서 저가격, 고성능의 초정밀 광학부품 요구가 지속적으로 증대되고 있으며 이를 대량 생산하기 위한 초정밀 금형의 수요 또한 증가하고 있다.

특히 최근 들어 곡면 상에 미세 구조를 생성하는 기술을 필요로 하는 응용 분야가 발생하고 있으며 이러한 미세구조는 그 구조에 따라 빛을 안내하거나 반사방지, 자체 세정 등 다양한 기능을 수행할 수 있어 하나의 제품으로 다양한 기능을 구현할 수 있는 장점을 가지고 있다.

미세구조 기술은 구조에 따라 빛을 안내하거나 반사방지, 자체 세정 등이 가능하면서 다양한 기능을 수행할 수 있는 형상 설계를 필요로 하고 있다.

 

 

이러한 제품의 대표적인 예로, 회절광학소자(Diffractive Optical Element)가 있다. 주기적인 미세 구조에 의해 발생하는 회절을 이용한 광학소자로 복수의 광학기능을 하나의 소자로 구현하는 것이 가능해 폭 넓은 분야에서 응용되고 있다.

회절광학소자 및 복잡형상 광학소자의 예는 그림 2와 같다. 복잡형상의 광학소자나, 구면/비구면/자유곡면 상에 미세패턴을 형성해야 하는 회절광학소자의 경우 기존의 Laser Writing 및 Lithography 공정으로는 가공형상의 자유도 및 표면 조도의 제약으로 인해 일반적으로 구현이 쉽지 않다.

 

이에 따라 초정밀 절삭이 필요한 차세대 분야로 인식되고 있으나 요구되는 회절 패턴의 크기가 서브 마이크로미터 급에 이를 정도로 매우 작고 이를 곡면을 따라 초정밀 가공해야하기 때문에 초정밀 절삭가공기에 요구되는 기술적 난이도가 매우 높고 도전적인 과제라고 할 수 있다.

 

 

그림 3의 경우는 다양한 렌즈들로써 다른 공정으로는 구현하기 힘든 제품들로 현재 초정밀가공기에서만 가공이 가능하다.

초정밀가공분야에서의 기술은 단순한 미세패턴에서 복합형상과 다기능 제품으로 변화하고 있으며, 패턴 사이즈는 수십 마이크로급 미세패턴에서 수백 나노급 이하의 패턴으로 초정밀화 되고 있다. 또한 다중 물리의 복합화와 하이브리드-융합화의 공정이 채용되고 있다.

 

 

특히 그림 4와 같이 최근 각광 받고 있는 VR(가상현실), AR(증강현실), HUD(Head Up Display) 등 다양한 렌즈 분야에서 초정밀 가공에 대한 요구는 지속적으로 증대되고 있다.
자동차 분야의 HUD 광학계 금형코어와 대부분의 요소 기술은 미국과 일본 등의 선진국에 의존하고 있으며 국내 기업에서 아직 경쟁력 있는 제품 개발에 성공한 사례 또한 매우 드문 것이 현실이다.

자동차의 차세대 기술인 능동형 안전시스템을 구성하는 주요 장비인 HUD, 환경감시 센서, 능동형 헤드라이트/조명 시스템은 높은 수준의 광학계 제조기술을 요구하는 고부가가치 광학부품으로서 다양한 형태의 자유곡면과 미세패턴을 사용하는 것이 특징이다. 이에 따라 높은 수준의 초정밀 가공기술이 요구되며 보수적인 자동차산업의 특성상 양산품의 전수 검사를 위한 빠르고 높은 신뢰성의 검사기술이 필요하다.

초기에는 미국과 프랑스, 독일에서 기술시장을 선도했으나 최근에는 미국이 주도적으로 선도해 미세광학패턴, 비파괴성, 비접촉성, In-Line 등과 같은 장점을 가진 측정 장비를 연구 개발 및 상용화해 사용 중에 있다.

미래 자동차 산업에서 첨단화된 부품은 시장에서의 경쟁력과 직결되며 그중 HUD와 Head Lamp가 최근에 관심 받고 있으며 점차 적용의 폭이 넓어지고 있다. 이러한 주요 부품에 고성능을 부여하며 생산비용을 낮추기 위해서는 고부가가치를 갖는 정밀가공기술의 국산화가 필수적이다.

 

 

한편, 초정밀 광학부품은 자동차, 군사, 우주 항공 등에서의 활용분야 및 시장규모가 급격히 증가하고 있으나, 이를 가공할 수 있는 초정밀 가공장비 기술은 국내에서는 대단히 취약해 현재 수요 장비의 전량을 수입에 의존하고 있다.

특히, 군사목적이나 환경, 식품분야에서 진행되고 있는 초분광학계는 기술적 난이도가 높아 그 필요성에도 불구하고 아직까지 국내에서 연구개발이 진행되지 않고 있다.

차세대 광학부품인 AR, VR 렌즈만으로도 2020년에 117조 이상의 시장규모가 예상되며, 군사용으로 사용되는 초분광 렌즈(Hyper Spectral Lens)의 경우 개당 가격이 4억 원에 이를 정도로 고부가가치 제품이다.

초정밀 가공장비의 경우 현재 국내 시장규모는 크지 않으나 가공장비 시장에서 기술을 선도하는 장비로, 기술수준 및 진입장벽이 높아 현재 전 세계적으로도 몇 개의 기업만이 상품화한 제품이며, 기술의 파급성이 높아 기술개발에 성공할 경우 개발 기술의 대부분이 다양한 분야의 기초 원천기술로 활용 가능하다고 할 수 있다.

 

 

2. 최신기술 동향

초정밀 장비는 일반 범용 장비와 다르게 몇 가지 특징을 가지고 있으며, 주요 핵심부품의 해외의존도가 높은 High-End 고급 장비로, 기술경쟁력이 부족한 경우 새로운 장비를 개발하기 힘든 구조를 가지고 있다.

초정밀 가공기는 가공공정에 따른 영향을 제외할 경우 기본적으로 공구와 공작물 사이의 위치결정 성능에 의해서 형상정밀도가 결정되고, 위치결정 안정성에 의해 표면조도가 좌우되므로 두 가지 성능을 최우선적으로 고려해야 한다.

위치결정 성능의 초정밀화를 위해서는 우선 각 구동축 운동요소의 초정밀화가 이뤄져야 하고, 각 축의 기하학적 관계에 대한 측정 및 보정과 함께 제어성능을 향상시킬 수 있도록 가공기 구조 및 베어링 강성을 강화하는 노력이 필요하다.

위치결정 안정성의 확보를 위해서는 가공기의 감쇠특성 및 제어성능의 향상과 함께 바닥진동, 정압 베어링의 압력 변동 등 가진 성분들을 최소화하는 것이 필수적이며, 또한 장기간의 열적 안정성을 확보하기 위해서는 열원의 분리/냉각 및 가공기 주변 온도의 초정밀 제어가 필요하다.

초정밀 가공시스템은 3차원 자유곡면에 복잡한 미세패턴을 가공하거나 가공면적을 대면적화하는 방향으로 개발이 진행 중이며, 정밀도, 환경제어, 가공공정 등 요소기술 뿐 아니라, 신 공정 및 다중 공정들이 결합된 복합 하이브리드 공정에 대한 기술개발이 진행 중이다.

초정밀가공기 자체의 시장규모는 크지 않으나, 기술적 난이도가 높아 현재 전 세계적으로도 미국, 일본, 독일 등의 몇 개의 기업만이 시장을 선점하고 있다. Precitech(미), FANUC(일), Nagase(일), Kugler(독) 등 글로벌 선진업체를 중심으로 유정압 및 공기베어링을 채택한 5축 이상의 초정밀 자유곡면 가공기를 상용화해 시장을 주도하고 있다.

원천기술 측면에서 초정밀화를 위한 정압베어링 기반 운동요소, 환경제어, 능동방진 등은 기본적으로 갖추어야 할 기술이며, 최근에는 러닝 알고리즘을 적용한 적응제어, 표면조도 향상을 위한 LAM(Laser Assisted Machining), 플라즈마 가공기 등의 하이브리드 가공 공정기술, 기상 측정 및 보정 기술 등이 주로 개발되고 있다.

국내에서는 한국기계연구원과 두산공작기계 등을 중심으로 디스플레이용 광학필름 양산을 위한 대면적 초정밀 롤 금형가공기 및 Grooving 가공기를 개발해 국산화한 예가 있으나 해외 선진 장비와 비교할 때 지속적인 연구가 필요할 것으로 보인다.

 

(1) 미국
1) Moore

 

 

미국의 초정밀 장비회사 중에서 Moore사는 국내에 롤금형 가공기로 많이 알려져 있으며, 초정밀 장비에서 신뢰성을 인정받는 회사이다.

그림 6은 Moore사의 Nanotech 650 FG V2의 제품으로, 다축 자유곡면을 초정밀로 가공하는 장비이며, 12.5㎚의 Motion Error를 가지는 에어 스핀들과 0.01arc second 분해능의 C축을 가지고 있으며, 다양한 제품을 생산할 수 있는 Fast Tool Servo on B-axis, 60K Micro-Milling Spindle, HD Vertical Grinding Spindle을 보유하고 있고, 8picometer의 피드백 분해능을 보유하고 있다.

 

2) Precitech
다양한 분야를 융합한 형태의 장비 개발 사례도 보고되고 있다. Precitech의 Nanoform Xtc는 µ-LAM(Laser Assisted Machining) 기법을 기존의 다이아몬드 절삭공정과 융합해 텅스텐 카바이드(Tc), 실리콘(Si), 게르마늄(Ge) 등의 난삭재 가공을 연마가 아닌 다이아몬드 터닝을 이용함으로써 기존 연삭공정 시 수 시간 걸렸던 가공시간을 상당히 단축하면서도 회절소자와 같이 복잡한 금형에도 적용 가능하며 고정도 품질을 가능하게 한다.

 

 

µ-LAM은 레이저 빔이 광학적으로 투명한 다이아몬드 툴을 관통해 툴과 공작물의 접촉면에 작용함으로써 공작물의 경도를 부드럽게 만드는 작용에 의해 매우 고정도의 품질(표면조도 5㎚ Sa 이하, 형상정도 : 0.15㎛ P-V 이하)을 달성했다.

기구학적으로는 도브 테일(Dove Tail) 방식 유정압베어링 슬라이드를 채택해 경질 재료의 다이아몬드 터닝 가공에 필요한 충분한 동적 강성을 제공한다.

 

(2) 일본
1) FANUC

 

 

초정밀 가공 시스템 중에서 FANUC에서 개발한 ROBONANO는 그림 8과 같이 다양한 기능을 가지고 있다.

일본 FANUC에서는 회절격자, 프레넬 렌즈, Head-Up Display 금형 등의 나노급 3차원 미세형상 가공을 위한 5축(X-Y-Z-B-C) 초정밀 가공기(ROBONANO)로, 밀링, 선삭, 스크라이빙 등이 가능하다.

초정밀 가공장비에서 가장 중요한 요소는 초정밀이 가능한 구조인가와 시스템의 성능이며, ROBONANO는 에어베이링, 유정압베어링 등 기초적인 장비의 이송계, 1㎚ 이하의 분해능, 장비에서 직접 측정이 가능한 Nanochecker 등을 보유하고 있다.

모든 축에는 공기베어링 및 직접구동형 모터를 채택해 무마찰을 구현하고, 공기베어링 관로에서는 공기 흐름을 층류(Laminar Flow)로 제어해 미세 진동을 억제하며, 직선축의 경우 1㎚ 지령 분해능, 회전축의 지령 분해능은 0.000001도를 달성했다.

 

 

특히, 상품화를 위해서는 작업자의 편의성 부분과 높은 안정성이 요구된다. 국내 기업의 경우는 초정밀 가공장비의 요구사항 중 대부분 기능 위주의 Specification을 만족시키고 있다.

사용자의 요구에서 초정밀 가공장비에서 가장 중요하게 생각되는 부분인 장비의 초기 세팅과 측정에 대한 문제를 ROBONANO는 그림 9에서 보는 것과 같이 정밀한 컨택을 측정하는 방법을 사용하고 있다.

 

또한 초정밀 장비의 특징 중에 하나인 다양한 장비의 운영 형태와 관련하여 그림 10과 같이 Scribing, Milling, Turning 등 공작물의 형태에 맞게 장비를 운영할 수 있도록 하고 있다.
가공 사례로 제시된 제품을 살펴보면 피치가 1㎛ 단위의 Grating이 5만 개 정도 있는 Mold는 1㎛ 미만의 안정적 가공이 가능한 것을 보여주고 있다.

최근에 개발된 ROBONANO α-NMiA의 경우 유정압베어링으로 교체해 유체의 댐핑에 의해 미세진동을 억제하고 최신 CNC 기술을 최대한 활용해 0.1㎚까지의 분해능을 달성했다.

또한 가공하는 동안 툴을 포함한 주변장치들의 상태가 전용 스크린에서 확인가능하고, 지능형 로봇을 통해 가공물을 교체하는 등 설치시간을 단축해 대량생산이 가능해졌다.

 

2) Mori Seiki

 

 

일본 Mori Seiki의 초정밀 5축 가공기인 NM1000의 경우, ROBONANO와 마찬가지로 전축에 공기베어링 및 직접구동형 모터를 채택했으며, 일반적인 T자형 구성의 초정밀 가공기와는 달리 DCG(Driven at the Center of Gravity) 형태의 대칭형으로 구성해 가공위치에서의 열변위를 최소화했다.

DCG 설계를 통해 이송구조물을 무게 중심 위치에서 제어함으로써 구동모멘트에 의한 진동을 최소화하고, 툴과 공작물간의 Force Loop를 갠트리 타입과 비슷한 폐루프 구조를 택해 정강성 및 동강성을 향상시켰다.

밀링, 선삭, 연삭, 스크라이빙 등 다양한 가공이 가능하며, 직선축과 회전축의 지령 분해능은 각각 1㎚와 0.000001도이다.

 

3) 도시바

 

 

일본의 도시바는 초정밀 장비의 라인업을 가장 많이 보유하고 있는 회사이며, 다양한 절삭, 연삭장비를 공급하고 있다.

세계 최고 수준인 1㎚의 스케일 피드백 컨트롤과 높은 정밀도를 가진 다양한 장비를 보유하고 있는 것을 그림 12에서 볼 수 있다. 이러한 다양성과 신뢰도로 고객의 수요를 충족하고 있다.

특히 장비를 사용해 제작한 시편의 경우 Ra가 0.7㎚, PV 0.046㎛로 제품의 정밀도가 높아 다양한 광학소자를 제작할 수 있다.

 

4) Nagase

 

 

그림 13의 일본 Nagase의 NIC Series는 기존의 5축에 툴의 스윙 축을 추가로 도입해 자유곡면에 대해 항상 툴의 위치가 직각이 되도록 하는 6축(X-Y-Z-A-B-C) 동시제어를 통해 대면적 자유곡면 가공이 가능하다.

이 장비는 대칭구조에 의한 열적 안정성 및 엄밀한 구조해석을 통한 고강성화를 달성하고, 고속 고정밀을 위해 비접촉의 유정압베어링 및 리니어모터를 채택했으며, 0.001도씨의 매우 엄격한 오일 온도제어를 통해 나노미터 수준의 반복능을 달성했다.

 

또한, 외부 진동을 차단하는 능동방진 시스템(Nano Stabilizer), 대기온도 제어 시스템(Nanoenviror), 툴 형상 측정장치(Nanoeye) 및 CAD/CAM 소프트웨어 등 미세가공을 달성하기 위한 토탈 솔루션을 제공하고 있다.

 

(3) 한국
해외 선진국은 각 요소기술부터 부품, 설계기술 등 다양한 분야에서 오랜 기간 연구를 해왔으나 국내에서는 상품화를 위한 연구에 집중해 End Item 위주로 일부 개발돼 왔다.

국내에서는 카메라 렌즈 등의 광학부품 가공에 필요한 초정밀 가공장비를 전량 선진제품에 의존해 왔으며, 1990년대 들어서야 몇몇의 연구기관 및 대학에서 초정밀 가공기에 대한 연구를 시작했다.

디스플레이용 광학필름 양산을 위한 초정밀 대면적 롤 금형 가공시스템에 대한 원천기술이 연구소와 민간기업의 협력으로 상당 수준 확보됐으나, 최근에 우주항공, 군사용 등으로 사용되는 극초정밀 미세패턴을 위한 복잡한 3차원 광학부품용 5축 초정밀 가공시스템에 대한 기술은 사실상 거의 전무한 상태이다.

 

1) 한국기계연구원

 

 

국내에서는 2012년에 한국기계연구원을 중심으로 디스플레이용 광학필름 양산을 위한 대면적 초정밀 롤 금형가공기가 개발돼 국내 최초로 상용화에 성공했다.

모든 축에 유정압베어링 및 직구동 모터 등의 무마찰 요소를 적용하며, 장축 안내면의 가공/조립오차를 측정해 안내면의 진직도 및 평행도 오차를 교정하고, 이로부터 수직, 수평 방향 모두 2㎛/2,600㎜ 이내의 높은 운동정밀도를 실현했다.

그림 15와 같이 가공된 롤 금형의 원통도 확보에 가장 중요한 회전축의 상대동심도를 측정하기 위해 동심회전 반전법을 고안하고 이를 제품에 적용해 2㎛/2,000㎜ 이내의 상대동심도 확보했다.

 

2) 두산공작기계

 

두산공작기계는 3D 형상의 광학부품 가공을 위한 5축 초정밀 미세형상 가공기를 유정압베어링 기반으로 개발한 사례가 있으나 정밀도 면에서 세계 수준에 미치지는 못하고 있는 것이 현실이다.

 

루프강성 분석 및 가압에 의한 구조물의 변형량 등을 분석해 최적의 설계 및 소재를 개발 했으며, 수직축의 정밀도 향상을 위해 공기베어링 방식의 카운터 발란스 실린더를 고안하고, 수직축 위치 및 변동하중에 따른 실린더 공기압력을 제어해 모터 부하를 최소화했다.

 

3) 한국생산기술연구원
국내 자체브랜드의 연마장비는 고전적 연마방식(Oscar 방식)을 채용한 장비가 유일하며, 국제적 경쟁력을 갖춘 연마장비가 전무하므로 신개념 광학면의 제작 수요가 발생하면 연마장비를 해외에서 전량 수입하고 있는 상황이다.

 

 

국내에서 개발된 절삭 가공 장비 중에서 1㎚의 가공 분해능이 가능한 개발 사례로는 한국생산기술연구원과 기업이 공동 개발한 그림 17의 5축 초정밀 장비가 거의 유일한 실정이다.

회절광학소자용 700㎚급 미세패턴 가공을 위한 초정밀 가공기 개발을 목표로 해 다이아몬드 가공공구, 미세패턴 측정 장비, 초정밀 가공기의 설계 및 제작과 서브마이크로 가공 공정을 개발했다.

 

 

운동축 5개 모두 에어베어링으로 구성돼 있으며 최소이송 분해능이 1㎚급으로 개발됐다. 가공 공구는 FIB Milling을 이용해 다이아몬드로 제작됐으며 이를 이용해 비구면에 서브마이크로급인 최소 피치 700㎚이하의 미세패턴을 그림 18과 같이 가공했다.

 

 

3. 기술개발 발전방향 및 정책적 시사점

 

(1) 기술개발 발전방향
초정밀가공기술의 활용을 위해서는 우선적으로 가공기술의 정밀도 및 생산성이 고려돼야 한다. 가공기술의 정밀도는 가공된 초미세 구조물이 원하는 치수 및 형상을 갖기 위한 필수 조건이며, 생산성은 개발된 초정밀가공기술을 산업에 적용하고자 할 때 대량생산이 가능해야만 생산원가를 낮출 수 있다는 사실에 근거한 것으로 경제적인 측면에서 매우 중요한 지표이다.

그러나 현재의 기술수준으로는 수~수십 나노미터 정밀도의 가공기술을 대량생산에 적용하기 곤란하거나, 대량생산에 적용 가능한 기술은 정밀도면에서 상대적으로 불리한 등 장단점이 혼재된 양상을 띠고 있으며 이런 문제의 개선을 위한 연구개발 노력은 지속적으로 이루어질 것으로 예상된다.

일본의 ROBONANO, 미국의 Moore 등 다양한 초정밀 장비를 제작하는 선진사의 경우, 지속적으로 정밀도의 목표가 상향하고 있으며 피코단위의 제어를 시작한 것으로 보인다.

다양한 분야에서 요구사항이 커지고 있으며, 장비와 제품은 대형화, 초정밀화, 고신뢰성화, 작업자의 편의성, 융합기술 채용 등 다양한 방향의 연구가 진행되고 있다.

5축 이상 자유형상 연마·연삭 장비, 스마트 자동차용 핵심 광부품 공정기술, 플라즈마 가공공정 기술은 현재 이론적 연구 및 기술 개념 적립이 완료됐으며, 기술적 요구 수준의 상향으로 인한 새로운 실험, 도전적인 연구가 필요한 상태이다.

융합기술 채용의 한 예인 ‘이온빔 가공공정 기술’은 국내기업의 사업화가 미진한 상태이나, 기존의 폴리싱 기술이 가지는 단점을 극복할 수 있는 차세대 기술로 λ/20 수준의 형상정밀도 가공 시 기존 기술 대비 절반 이상의 가공시간 단축효과를 가질 수 있어 산업현장의 기술 개발 요구가 매우 크다.

한편, 국내 광학 가공 장비 시장은 LED, 스마트폰, HUD 등의 대형 수요를 배경으로 성장을 거듭하고 있으며, 최근의 자동차 전장부품의 대두, 면조명, 무인기 탑재체, 적외선 카메라 등 새로운 시장이 계속적으로 나타나는 추세로써 보다 많은 연구가 집중돼야 할 것이다.

또한, 초정밀 영역의 한 축인 측정의 경우, 현재까지 자유곡면의 측정 기술은 명확히 확립돼 있지 않고, 최고 사양의 상용 측정기도 직경 300㎜ 수준의 회전대칭 비구면의 측정을 수행하는 정도에 그치고 있어 노력에 따라 해외 기술과 동등한 수준까지 개발할 수 있어 시장에 초기 진입이 가능한 분야라고 할 수 있다.

 

(2) 시사점 및 정책제안
초정밀가공분야는 산업기술 R&BD 전략에 지속적으로 포함돼 있고, 그 어플리케이션은 국가 R&D 전략 등에 포함돼 국가적으로 중요한 기술임을 인식하고 있으나, 원천기술의 확보가 힘들고 위험요소가 많아 기업에서 개발을 꺼려하고 있는 분야로 기존에 많은 연구가 되고 있지 못한 바, 향후 국가 원천기술개발을 중심으로 추진할 필요가 있다.

초정밀가공분야의 기술이 확립되면, Fresnel 렌즈, Diffraction 렌즈, 비구면 렌즈 금형 등 기존의 산업을 고도화하는 부분과 HUD 렌즈, VR 렌즈, Hyper-Spectral lens 등 신산업 분야에 활용이 가능한 분야로 향후 어플리케이션과 기초 연구가 병행하여 추진될 필요가 있다.

국내 초정밀 장비, 공정 등 연구분야는 몇몇 연구자에 의해서 명맥을 유지하고 있다. 또한 지속적인 연구가 진행되지 못하고 대부분의 연구자가 바이오, 나노분야로 연구방향을 전환하고 있어 향후 초정밀 연구자뿐만 아니라 전문인력의 부재 문제가 나타날 수 있다. 심할 경우 국내 초정밀 기술이 해외 기술에 예속돼 생산, 개발의 여력을 완전히 상실할 수 있기 때문에 장기적인 연구개발 과제로 추진할 필요가 있다.

초정밀 장비를 개발할 때 필요한 장비의 설계 기술, 조립 기술, 평가 기술 및 장비를 운영할 때 필요한 환경(온도, 습도, 진동 등) 제어, 공구자세 제어, CAM 등 다양한 기술은 일반 공작기계, 일반 범용 생산장비 등에 쉽게 적용되는 기초기술이다.

 

이를 보유할 경우 그 파급력이 크기 때문에 선진국에서는 시장의 필요보다 먼저 기술을 개발하고 있으나, 국내에서는 상품화에 맞춰 단위 장비를 개발하는 중복적 연구가 지속적으로 나타나고 있어 이를 기초원천 위주로 개선할 필요가 있다고 여겨진다.

 

* 자료 : 한국산업기술평가관리원(www.keit.re.kr)
* 필자 : 남성호 PD(KEIT 첨단장비PD실) / 최영재 수석(한국생산기술연구원) / 김건희 책임(한국기초기술지원연구원) / 오정석 책임(한국기계연구원)