인류의 끊임없는 발전과 함께 고부가가치를 지닌 연구장비의 개발과 활용에 대한 수요가 높아지고 있습니다. 특히 초정밀 가공기술 및 장비분야는 선진국을 중심으로 운영되고 있으며 국내에서는 초정밀 가공장비의 대부분을 수입에 의존하고 있습니다.
이에 한국기초과학지원연구원 연구장비개발사업단에서는 초정밀가공 테크숍을 운영하여 첨단 연구장비개발을 위한 핵심부품개발 및 초정밀 가공센터 구축에 박차를 가하고 있습니다.

초정밀가공 테크숍을 대표하는 자유형상 초정밀가공 기술은 기존의 구면 및 비구면 형태의 광학면 가공기법을 뛰어넘어 비축비구면, 실린더, 토릭, MLA 등 다양한 형태의 광학면을 수 nm 이하의 정밀도로 가공하고 평가하는 기술입니다.
초정밀가공 공정을 살펴보면, 최종결과물에 대한 설계, 도면화 및 원소재 준비를 시작으로 1차 가공이 이루어집니다. 그 다음 3차원 좌표측정기를 통해 1차 측정 및 평가가 수행되어 초정밀가공을 위한 기틀이 마련됩니다. 초정밀가공은 소재에 따라 절삭, 연마가공이 이루어지며 자기유동식 표면형상 보정가공 및 피니싱을 통해 보다 정밀한 작업이 수행됩니다. 최종적으로 형상 측정 및 평가가 이루어지면 가공물이 완성이 됩니다.

공정에서 필요한 장비들은 크게 초정밀가공장비와 측정평가장비로 나누어집니다.
먼저 초정밀가공장비 중 하나인 초정밀 단인 다이아몬드 선반은 국내 최대 크기의 소재 가공이 가능하며 다축제어 및 고속공구이송시스템을 통해 나노미터급 3차원 자유형상의 가공이 가능한 장비입니다.
비구면 연마 장비는 유리소재의 비구면 및 자유곡면을 물리화학적 연마기법으로 정밀하게 가공할 수 있습니다.
마지막으로 MRF 보정가공 장비는 다양한 소재의 자유곡면을 자기유동식 연마기법으로 보정가공하여 초고성능의 표면조도와 형상정밀도를 얻을 수 있는 장비입니다.
대표적인 측정평가장비에는 다이아몬드 프로브를 측정면에 미세한 압력으로 접촉시켜 이동시키면서 표면의 3차원 형상을 측정하는 초고조도 원자간력 3차원 형상측정기가 있습니다.

또한 광학면을 수십여개의 부분구경으로 분할하여 레이저 간섭계로 측정 후 이어 붙임으로서 비구면의 3차원 형상을 복원하는 스티칭 간섭계 비구면 측정 장비와, 현미경 형태의 비접촉식 간섭 프로브를 이용하여 국부 표면의 3차원 형상을 획득하고 분석할 수 있는 비접촉식 3차원 표면형상/조도 측정기가 있습니다.

초정밀가공시스템을 통해 완성된 소재들은 IT,NT,ST 등 다양한 분야에서 활용되고 있습니다. 앞으로도 광분석장비개발 허브 구축을 통해 차세대 핵심광학요소부품을 개발하여 국가 경쟁력에 큰 힘이 될 것입니다.

(인터뷰 : 김건희 박사님)
‘한국기초과학지원연구원 초정밀가공 테크숍은 미래를 이끌어갈 광분석장비 개발 및 개방형 융합 플랫폼을 구축하기 위하여 끊임없이 노력하고 있습니다. 고출력레이저 광학부품, 항공우주용 광학기기, 자율주행차량용 핵심광학 모듈 등 다양한 분야에서 고부가가치 신산업 창출에 기여할 것입니다.’

초정밀가공 테크숍은 보다 넓은 세상을 바라보고 보다 먼 미래를 생각합니다. 인력·공간·장비 등의 기반을 구축하고 국내외 협력 네트워크를 구성하는 단계를 거쳐, 산·학·연 지원을 확대하여 테크숍의 기술 및 서비스를 강화하며, 국내 연구장비산업 자립화를 위한 생태계 구축에 선도적 역할을 수행하여 글로벌 대표기관으로 자리매김할 것입니다.

혁신적인 연구와 끊임없는 열정으로
풍요로운 미래를 향한 기술개발을 통해
초정밀가공분야의 글로벌 리더로서 자리할 그날까지!
초정밀가공 테크숍이 함께 하겠습니다!