[대덕특구]국내 초정밀 가공기술 세계로 도약

[대표연구개발팀을찾아서]⑩기초과학연 초정밀 가공팀

측정분석 수준 탈피 최상의 정밀도 도출
우주 망원경 냉각시스템 등 국산화 성과
연구장비용 핵심부품 기술 확보 과제로


미래 성장동력 IT와 BT, ST, NT 분야의 핵심 부품을 개발하는 초정밀 가공기술은 선진국에서 기술이전을 가장 회피하는 분야로 손꼽힌다.

국내 초정밀가공 공정기술은 세계적 수준에 근접한 반면, 이를 구현할 핵심장비의 해외 의존도는 여전히 높은 상황이다.

국내 유일, 세계적 수준의 초정밀 적외선(IR) 광학센터로 도약을 통해 이를 극복하고자 구슬땀을 흘리고 있는 한국기초과학지원연구원 초정밀가공팀을 찾았다.<편집자 주>

▲ 초정밀가공팀을 이끌어가는 사람들.
앞줄 왼쪽부터 양순철 기술원, 김건희 실장, 김효식 선임기술기능원, 장기수 박사, 전영문 과제연구원, 뒷줄 왼쪽부터는 호선욱·이인제·길준덕·이상용·김명상 과제연구원.

▲초정밀가공기술이란=금속 또는 유리 등 가공대상의 모양과 크기, 재질 등에 따라 1~100 나노미터 범위의 가공정밀도를 제공하는 기술을 말한다. 기계 가공분야에서 최상의 정밀도를 도출할 수 있는 기술로써, 최근 정보통신(IT)와 생명공학(BT), 우주항공(ST), 나노(NT) 분야의 핵심 기반기술로 자리잡고 있다.

IT에서는 광 정보 저장기기와 컴퓨터디스크, 카메라 등에, BT에서는 근접장 광학현미경(NSOM)과 광자터널효과를 활용한 X-ray 현미경 개발 등에, ST에서는 위성용 카메라와 우주항공부품, 천체망원경, 자이로스코프(Gyroscope) 등에, NT에서는 반도체와 레이저, 첨단 계측 및 측정기기, 신소재 개발 등에 각각 활용되고 있다.

▲첨단 연구장비의 핵심부품을 가공하는 초정밀가공팀=초정밀가공팀은 지난 2005년부터 기존의 측정분석 수준의 장비지원을 탈피, 국가 미래동력 창출 수요에 대응하는 대형 첨단 연구장비의 국산화를 실현하기 위한 기술개발에 역점을 둔 사업을 진행하고 있다. 팀에는 김건희 실장을 비롯한 모두 10명의 연구원이 소속됐다.

국내 유일의 자유곡면 초정밀가공 장비인 Freeform 700과 Nanoform 600을 비롯해, 자유형상 폴리싱머신과 레이저 간섭계, Form Talysurf, NT2000 등 나노단위 형상측정시스템을 기반으로 활발한 연구활동을 진행하고 있다. 또한 초정밀가공 전문인력 양성을 통해 한국광학기술원과 생산기술연구원, 기업체 등에 인력을 지원하는 역할도 수행하고 있다.

▲ 로켓탑재용 적외선 광학계 개발 모습.

▲초정밀 적외선 광학계 공동연구 활발=가장 돋보이는 성과로는 우주 망원경 및 적외선카메라 등 초정밀 적외선 광학계 공동연구 사업이다. 우주개발 중·장기 계획에 따른 우주 및 지상 관측용 적외선 우주망원경 개발의 선행단계인 지상 테스트용 적외선 망원경 냉각시스템을 설계, 제작했다.

외국에서 완제품으로 수입하던 위성 탑재용 적외선 망원경을 국산화하고, 이를 산업 및 군사용 적외선 센서로 활용할 수 있는 기반을 마련했다는 데 의의가 있다. 또 천문연과 공동으로 지상용 광학망원경에 부착되는 근적외선 카메라인 카이닉스를 개발, 2006년 소백산 천문대에 설치해 시험 관측을 수행했다.

천문연과 미 항공우주국(NASA), 일본과 국제 공동연구를 통해 개발한 우주용 적외선카메라인 CIBER는 올 상반기 중 NASA의 로켓에 탑재돼 발사된다. 이밖에 기존 CCTV보다 가격은 5배 이상 낮고, 촬영각도 160도에 360도 전방위 보안감시 카메라 개발에 성공해 상용화를 추진 중이다.

최근에는 관심이 집중되고 있는 문화재 관리 및 보안에 사용가능한 전력감시용 열상 카메라를 비롯해, 과학위성용으로 광학부품 개발, 항공기용 대구경 비구면 광학계 기술지원 등을 수행하고 있다.

▲세계 최고 수준 초정밀 적외선(IR) 광학센터=초정밀가공팀의 최종 목표는 국내 유일, 세계적 수준의 초정밀 광학 적외선(IR) 센터로의 도약이다. 이를 위해 향후 초고압 전자현미경용 측정 탐침 시스템과 열상현미경, 핵융합실험로(KSTAR) 진단용 비(非)구면 광학계 등 연구장비용 핵심 요소기술 개발에 박차를 가할 계획이다.

또 지상 및 위성 카메라용 비구면 광학계 가공기술과 대구경 표준 비구면 시편개발 및 보급 등 항공우주 핵심 기반기술, 산자부 첨단부품소재 개발 및 중기청 초정밀 비구면 가공기술 개발 등 산업체용 초정밀가공 공동기술 개발에 매진할 방침이다.

김건희 실장은 “초정밀가공장비를 이용한 공정기술은 세계적 수준에 근접한 데 반해, 장비개발 분야는 여전히 핵심부품을 수입해 조립해야하는 한계를 지니고 있다”며 “가공장비 핵심부품 국산화를 통해 국가경쟁력 제고에 기여하는 한편, 우주시대를 선도하는 초정밀 광학기술을 선도하는 팀으로 거듭날 것”이라고 밝혔다./이희택 기자