▲ 한국기계연구원 광응용기계연구실 이제훈 박사가 ‘스테이지-스캐너 실시간 연동 제어 기술’이 적용된 장비를 소개하고 있다..

레이저 스캐너와 스테이지가 함께 움직여 대면적에서 정밀하게 레이저 가공을 할 수 있는 원천기술이 국내 연구진에 의해 개발됐다.

한국기계연구원(원장 최태인) 광응용기계연구실 이제훈 박사팀은 산업통상자원부 산업원천연구개발사업인 ‘초정밀/초고속 레이저 가공시스템 핵심요소기술 개발’을 통해 ‘레이저 스캐너-스테이지 실시간 연동 제어 기술(on-the-fly 기술)’을 개발했다고 17일 밝혔다.

현재 레이저 스캐너를 이용한 가공은 빠르고 정밀한 가공을 할 수 있지만, 가공할 수 있는 면적이 한정돼 있다. 이를 극복하기 위해 스테이지를 사용한 스텝&스캐닝(Step and Scanning) 방식이 사용돼왔으나, 연속 가공이 어려워 이음매 부분의 품질이 낮고, 생산성이 떨어지는 단점이 있었다.

이번 기계연의 온더플라이(on-the-fly) 기술은 스테이지가 연속으로 이동하면서 스캐너가 위치 오차를 보정하는 방식으로, 대면적에서 레이저 가공의 품질 및 가공시간을 획기적으로 개선했다. 연동오차도 10마이크로초(㎲)마다 새로 인식해 가공을 제어함으로써 세계 최고 수준의 정밀도를 갖게 됐다.

이번 기술 개발로 레이저 가공의 가장 장점인 정밀성을 대면적에도 적용할 수 있게 돼 기존의 가공에 비해서도 25% 이상의 생산성이 향상될 것으로 예상된다.

또한 스마트폰 및 태블릿PC 터치 패널 가공, 연성인쇄회로기판(FPCB)의 금형 및 라우팅 공정 대체, 대형 TV 패널 가공 등 활용범위가 매우 다양하며, 생산성 향상, 제조단가 절감, 환경성 및 효율성을 동시에 충족시켜 기존의 한정된 레이저 가공시장의 벽을 뛰어 넘을 것으로 기대된다.

특히 이 기술은 국내 기업인 AST젯택에 기술이 이전돼 향후 대면적 디스플레이산업에 크게 기여할 것으로 전망된다.

연구책임자인 이제훈 박사는 “지금까지는 스캐너를 활용한 레이저 가공은 빠른 가공이기는 하나 가공범위가 좁아 대면적이나 대량 가공 시 어려움을 겪어 왔다”며 “이번에 개발된 기술은 기존 레이저 가공시스템으로 가공할 수 없는 분야까지도 범위를 확대해 정밀가공 분야를 선도할 수 있을 것으로 기대한다”고 밝혔다.

한편 이번 연구결과는 레이저 분야의 권위 있는 저널인 ‘저널 오브 레이저 마이크로/나노엔지니어링’(Journal of Laser Micro/Nanoengineering) 온라인 판에 게재됐다.