스마트 폰을 비롯한 고성능/다기능/소형 모바일 기기를 중심으로 고밀도/다층/차세대 FPCB의 적용이 지속적으로 확대되고 있다. 이러한 고부가 FPCB의 생산 공정에서 드릴링, 절단, 트리밍, 리페어 등의 고정에 적용하기 위한 UV 레이저 기반 초정밀/초고속 드릴링 및 복합/유연 공정 및 장비 기술의 개발을 목표로 하는 청정제조기반 산업원천기술개발 과제가 한국기계연구원의 총괄로 2009년 6월 출범하였다. 본 고에서는 본 과제에 대해 간략하게 설명하고, 관련 국내외 시장의 최신 동향을 살펴보고자 한다.

초미세 레이저 가공기술은 미세화, 대면적화, 고속화의 방향으로 발전되고 있다. 이에 따라 이를 대응한 레이저의 사양도 파장의 단파장화 또는 펄스폭의 극초단화, 펄스 반복률의 고반복률화, 출력의 고출력화가 요구되고 있다. 극초단 펄스레이저는 사용자 편의성, 안정성 측면에서 산업체의 요구에 미흡하다. 이에 따라 산업용 초미세 레이저 가공을 위한 광원으로 고품질, 고출력의 단파장 자외선 레이저 활용에 집중하고 있다. 현재 고품질 자외선 레이지는 DPSSL 형태로 구성되어 출시되고 있고, 거의 대부분 수입에 의존하고 있다. 국내외 자외선 UV 현황을 간단히 기술하고, 광주과기원 고등광기술연구소에서 산업원천기술개발사업의 일환으로 개발중인 복합형 자외선 DPSSL에 대한 개발 계획 레이저 특성과 현재의 개발 진행 상황을 소개한다.

최근 휴대폰 등 모방일 전자기기 산업에서 차세대 고부가 PCB(MLB, HDI, FPC, 등) 및 고기능 PCB(COF, MOF, SOF)의 급속한 적용 확대로 직경$20{\mu}m$급의 비아홀(viahole) 및 interconnection 홀 가공을 위한 초정밀/초고속 레이저 드릴링 공정 및 장비기술 개발에 대한 시장의 요구가 급증하고 있다. 이에 반해 기존의 CO2 레이저 드릴링은 기술적 한계에 도달하여 시장의 요구에 대응이 불가하며, 선진업체에서는 최근 UV 레이저 드릴링 장비에 대한 시장 점유율을 높여가고 있다. 특히 국내시장은 미국의 ESI사가 독점하고 있어 기술개발 투자를 통한 국산화가 절실한 상황이다. 이에 당사에서는 초고속/초정밀 UV laser 시스템을 이용한 FPC iva hole drilling을 연구과제로 개발을 진행하고 있으며 국산화를 넘어서 세계시장점유를 목표로 공정장비개발을 진행중이다.

전자부품산업이 빠르게 발전하고 있기 때문에 고기능성 PCB의 수요 또한 많이 늘고 있다. 이러한 PCB는 전자제품의 굴곡성(flexibility) 있는 형태로 발전하여 전자제품의 소형화 및 고밀도화가 가능하고, 반복적인 굴곡에 높은 내구성을 갖는 연성(flexible) PCB(FPCB)의 사용이 증가하고 있으며, 이런 시장의 요구에 맞춰 연성 다층 구조의 FPCB에 대한 정밀 고속 가공 기술에 대한 수요도 급격히 확대되고 있다. 따라서 장비 운영의 효율성 극대화 및 설비 투자를 최소화하고 단일 장비로 절단(half cut, full cut), 제거, 트리밍, 리페어 고정 등을 수행할 수 있는 장비 개발을 위한 스캐너/스테이지 고정밀 제어, Z축 스텝가공, 멀티포인트 비전 인식을 통한 왜곡 최소화 등의 요소기술 개발관련 내용을 소개하고자 한다.

초고속 레이저 가공을 위한 스캐너 장비와 초정밀/대면적 가공을 위한 스테이지 시스템을 동기화함으로써 가공을 정밀도를 보장하고 대면적 가공 분야에 적용할 수 있는 핵심요소 기술을 소개하였다. 스캐너-스테이지 동기화를 위한 핵심요소 기술인 두 시스템 사이의 하드웨어적 동기 기술 및 스캐너-스테이지의 가공 경로 분할을 위한 연동 알고리즘 기술에 대한 내용을 수록하였다.

공작기계에서 가공정밀도를 저하시키는 가장 큰 요인은 열변형 및 채터진동이다. 본 고에서는 이 중 장시간 가공중 기계의 열변형에 따른 문제점을 자동으로 공작기계 CNC(Computerized Numerical Controller) 제어기상에서 실시간으로 보상하여 주는 장치 및 기술개발 사례에 대한 내용을 언급하고자 한다. 기계가공에서 온도신호의 실시간 데이터 취득 및 열변형에 따른 공작기계 원점(Work Offset)의 자율보정이 가공정밀도 향상 및 가동률 향상에 많은 영향을 끼친다 이에 따라 본 고에서는 온도 데이터의 취득부와 보상을 위한 보정값 추출을 위한 선형회귀법 및 신경회로망의 보정모델을 임베디드화한 디바이스와 CNC상에서 가공중 공작기계 원점 자동보정을 하는 시스템을 개발하였기에 관련내용을 소개하고자 한다.

공작기계의 고속화, 다축화, 복잡화에 따른 열변형 오차가 공작기계에서 발생하는 오차의 대부분을 차지하고 있다. 이러한 열변형 오차를 최소화 하기 위해 공작기계의 발열부에 차가운 오일을 공급하여 냉각함으로써, 열변형을 제거하는 장치가 오일쿨러이다. 오일쿨러는 제어 방법에 따라 On-off, 가스 바이패스, 인버터 방식 등이 사용된다. 초정밀 공작기계에는 주로 가스 바이패스 및 인버터 방식이 사용되는데, 인버터 방식의 경우 고가(高價)인 관계로 주로 옵션 형태로 사용된다. 가스 바이패스 방식 오일쿨러는 인버터 방식에 비해 가격이 저렴하고 구조가 간다하며 정밀한 온도제어를 할 수 있지만 부하가 낮은 경우 구조적인 한계로 인해 온도제어 불안정을 발생시킨다. 본 연구에서는 기존 바이패스 방식 오일쿨러에서 나타나는 문제점을 해결하고 보다 정밀한 온도제어를 위해 2개의 전자밸브를 갖는 듀얼 밸브 방식 오일쿨러 시스템을 개발하였다. 개발된 듀얼 밸브 오일쿨러 시스템의 성능검증을 위해 정격운전, DIN 8602 규격, ISO/DIS 230-3 운전모드에서 성능을 비교/분석하였다.

곡물선별기는 호퍼, 진동식 정량시료공급장치, 공급벨트 또는 슈트, 램프, 이미지 센서, 공기총, 제어장치로 이루어져 있고, 농산물 등의 제품속의 이물질이나 불량품을 선별해내는 장치로 최근의 국내외 식생활의 향상과 더불어 매우 부가가치가 높은 제품으로 평가받고 있다. 본고에서는 곡물선별기의 국내외 최신동향을 다루었으며, 곡물선별기에 있어 핵심부품인 이젝터 및 이젝터용 밸브를 집중적으로 조명하였다. 특히 솔레노이드 밸브를 대신하는 압전식 밸브의 타당성을 논하기 위하여 압전 액추에이터 설계/제작/실험결과 관련 정보를 수록하였다.

원자력발전소의 구조건전성 및 안전성을 확보하는데 있어서 격납건물의 중요한 목적은 방사성물질의 유출을 방지하는 최후의 보루 역할을 한다는 것이다. 또한 원전의 격납건물 선설에 있어서 고려해야 될 가장 중요한 인자는 안전성과 경제성이다. 이러한 목표를 달성하기 위해, 최근 국내에서 첨단 CLP(Containment Liner Plate) 공법이 개발되어 신월성 원전 2호기에 적용되었다. 이 공법은 기존의 CLP 2단 모듈화 공법에서 한 단계 발전한 CLP 3단 모듈화 공법으로 건설기간 단축, 비용 절감 및 구조건전성을 확보하는 계기가 되었다. 그리고 이러한 공법을 바탕으로 국내건설 뿐만 아니라 원전 수출에 커다란 기여를 하게 되었다. 이 글에서는 국내 원자력발전소 CLP 설치에 있어서, 기존의 방법과 새로운 공법에 대한 비교/분석, 공정, 장/단점 등을 연구, 조사해 보았다.

본 고에서는 소재분야의 기술수준을 정확히 파악하고, 앞으로 나아갈 R&D 정책방향을 설정하는 데 도움이 되도록 하기 위해 NS(National Science Indicators) DB와 Web of Science DB의 재료과학(Materials Science) 분야를 토대로 논문분석을 수행하였다. 최근 10년간(1999-2008년) 소재 분야에 대한 분석결과 양적 지표인 논문수는 연평균 12%로 지속적으로 증가하였으며, 세계순위는 1999년 9위에서 2008년 4위까지 상승하였다. 질적지표인 논문1편당 피인용횟수는 세계 평균 대비 1999년 94.7%(한국 9.35건, 세계 9.87건)에서 2008년 88.4%(한국 0.23건, 세계 0.26건)로 낮아진 것으로 나타났다. 최근 10년간 연구주체간 협력 논문수를 살펴보면 대학-대학간 이 4,337편(39.8%)으로 가장 많으며, 대학-공공연구기관간은 3,135건(28.8%), 대학-기업은 2,295건(21.1%)으로 전체의 약 90%를 차지하고 있다. 또한 해외 협력논문수는 전체 논문에서 약 26%를 차지하고 있다. 결과적으로 기초연구성과의 실용화 연계 지원책 마련, 질중심 논문평가의 강화, 국내외 협력주체간 협력 연수의 강화, 주기적 논문분석을 통한 소재 R&D 정책 수립 및 연구사업기획에의 활용강화 필요하다.