▲ 박천홍 기계연구원 박사가 고정밀 롤 금형 가공기 앞에서 기념촬영에 응하고 있다..

LCD Back Light Unit(BLU)용 대면적 미세패턴 광학필름 생산을 위한 초정밀 가공기가 국내 최초로 개발돼 연간 100억원의 수입대체 효과를 거둘 전망이다.

한국기계연구원(원장 최태인) 첨단생산장비연구본부 박천홍 박사팀은 지식경제부 산업원천기술개발사업인 ‘대면적 미세 가공장비 원천기술 개발(참여기업: ㈜세스코)’ 사업을 통해 초정밀 롤 금형 가공기의 원천기술을 개발, 상용화에 성공했다고 11일 밝혔다.

초정밀 롤 금형 가공기는 LCD의 BLU를 구성하는 미세패턴 광학필름 생산을 위한 초정밀 롤 금형을 가공하는 장비로, 약 2m 길이의 롤 금형에 다이아몬드 공구를 이용해 20~100㎛ 주기의 미세패턴을 균일하게 가공할 수 있다.

미세패턴 광학필름의 성형공정을 살펴보면 PET 등의 베이스 필름에 UV(자외선) 경화형 광학소재를 코팅하고 프리즘 패턴, 렌티큘러 패턴 등 필요한 미세패턴이 미리 가공된 롤 금형을 코팅된 광학소재에 그대로 전사한 후, UV를 이용해 패턴을 경화시키면 베이스 필름 위에 광학필름이 생산된다.

해당 공정에 사용되는 미세패턴 마스터를 롤 금형이라 하며, 이 때 대면적의 롤 금형을 정밀하게 가공할 수 있는 장비인 초정밀 롤 금형 가공기가 필수적이다.

박천홍 박사팀이 개발한 초정밀 롤 금형 가공기는 전축에 유정압 베어링 및 리니어 모터 등의 무마찰 요소를 적용했으며, 2㎛/2m의 진직도 및 최대 온도상승 0.5℃ 이내의 냉각성능을 가지는 등 기술적 측면에서 선진국 수준의 성능을 달성했다.

그간 초정밀 롤 금형 가공기는 대당 10~20억 원에 이르는 고가 장비로 국내 기업들이 투자하는 데 어려움을 겪어왔으나 이번 국산화 개발을 통해 해외장비 대비 60~70% 수준으로 공급이 가능하게 됐다. 또한 신제품 개발 및 양산과정에서의 협력을 통한 국내 광학필름 산업 분야의 가격 경쟁력 확보 및 기술력 향상 등 수입대체 효과가 연 100억원 이상에 달할 것으로 예상된다.

연구팀은 개발과정에서 설계·조립·구동·평가의 개발 전주기에 걸친 원천기술을 독자적으로 확보했다. 개발 기술은 참여기업인 ㈜세스코를 통해 상용화에 성공했으며, 현재 총 5대의 가공기가 판매, 양산현장에 사용되고 있다.

기계연구원은 이번 성과를 바탕으로 기존 다이아몬드 선삭에 초정밀 밀링 및 레이저 가공 기능을 복합한 차세대 초정밀 롤 금형 가공기 개발에 착수했으며, 광학필름뿐만 아니라 차세대 유연소자 생산에도 해당 기술을 응용할 수 있을 것으로 기대하고 있다.

연구책임자인 박천홍 박사는 “이번 초정밀 롤 금형 가공기 개발은 그간 전량 수입에 의존해왔던 국내 초정밀 가공기 분야 최초의 국산화 사례라는 점에서 큰 의미가 있다”며 “개발된 원천기술은 향후 다른 초정밀 가공기의 독자 개발에도 긍정적인 영향을 줄 것”이라고 밝혔다.