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국내 연구팀이 나노 수준의 초정밀, 초미세 가공이 가능한 하이브리드 가공 시스템 기술을 개발하고 상용화에도 성공했다. 

한국기계연구원 초정밀시스템연구실 박종권 박사 연구팀은 기존보다 빠르고 경제적으로 IT와 BT, NT 등 첨단산업의 필수 기술로 꼽히는 초정밀 가공이 가능한 하이브리드 가공 시스템 원천 기술을 개발했다. 기존의 기계가공 공정인 밀링과 레이저 가공, 초음파 진동, 연삭, 방전 등을 복합적으로 수행해 가공이 어려웠던 공정을 단축하면서 단단한 재료도 원하는 크기에 가장 가깝도록 정밀하게, 또 마이크로미터 수준까지 미세하게 가공할 수 있는 것이 장점이다. 

일반적으로 금속 같은 기계재료는 강도를 높일 수록 가공이 어려워진다. 때문에 정밀가공을 위해서는 열처리와 연삭 등 여러 공정을 거쳐 강도를 높이면서 가공하다 보니 공정도 늘어나고 시간도 오래 걸리는 어려움이 있었다. 연구팀은 열처리를 마친 단단한 재료로도 밀링이나 초음파 진동 등 다양한 방법으로 가공이 가능하게 하는 방법을 개발한 것이다. 기존의 단일 가공공정에 다른 종류의 물리량을 적용해 가공 정밀도와 생산성을 향상시킨 '하이브리드' 가공이다. 

연구팀은 개발한 모든 장비의 가공오차를 머리카락을 2000가닥으로 쪼갰을 때 1가닥 정도에 불과한 50 나노미터 이하로 맞춰 세계 최고 수준의 정밀도를 확보했다. 이를 바탕으로 자동차 부품처럼 가공하기 어려운 재료도 가공정밀도 1 마이크로미터급으로 생산할 수 있는 '초정밀 하드터닝·연삭 하이브리드' 가공 장비도 개발했다. 원자재를 올려두는 테이블의 움직임도 10 나노미터씩 미세하게 조정할 수 있어 보통 강도가 높아 가공하기 어려운 직경 0.5㎜ 이하의 다이아몬드 공구도 가공할 수 있게됐다.

또 개발된 장비 중 하나인 '극초단 고에너지 빔을 응용한 초정밀 하이브리드 가공 시스템'은 국내 민간기업에 기술이전 돼 국내 최초로 약물을 전달하는 뇌혈관 스텐트 생산에 활용되고 있다. 뇌혈관 속에 삽입할 수 있는 수준의 초정밀한 튜브 형태의 가공이 가능한 기술력인 셈이다. 

연구책임자인 박종권 박사는 "이번에 개발된 장비들은 가공하기 어려운 난삭재도 정밀하게 가공할 수 있어 IT, ET, BT 산업에 필요한 고부가가치 첨단 제품의 생산이 가능하다"며 "상용화를 통해 관련 산업에 대한 국제경쟁력을 높이고 수출 증대와 수입대체 효과가 극대화되길 기대한다"고 말했다. 

이번 연구는 산업통상자원부 산업핵심기술개발사업의 '나노기반 초정밀,초미세 하이브리드 가공시스템 개발' 사업의 일환으로 개발됐으며 모두 119건의 특허를 출원하고 63건의 특허를 등록했다. 43편의 SCI(E)급을 포함 총 78편의 논문도 게재됐다. 이번 기술은 최근 기계의 날 행사에서 대한민국을 대표하는 올해의 10대 기계기술로도 선정됐다.

 

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