생기원, '초정밀 광학렌즈용 절삭가공 원천기술' 개발

국내 연구진이 광학렌즈에 아주 미세한 패턴을 넣을 수 있는 초정밀 절삭 가공 기술을 국산화했다. 광학렌즈에 반사 방지, 선택 투과와 같은 다양한 기능을 더할 수 있어 미래 스마트 글라스 제조를 위한 기반 기술이 될 전망이다.

한국생산기술연구원(원장 이성일)은 최영재 IT융합공정그룹장이 이끄는 연구팀이 한국기계연구원, 한국표준과학연구원, 인덕대, 에스제이엔 연구팀과 함께 700㎚(나노미터) 이하 미세 패턴을 가공할 수 있는 '초정밀 광학렌즈용 절삭 가공 원천 기술'을 국내에서 처음 개발했다고 14일 밝혔다.

한국생산기술연구원이 개발한 초정밀 절삭가공장비로 렌즈를 가공하는 모습
한국생산기술연구원이 개발한 초정밀 절삭가공장비로 렌즈를 가공하는 모습

기존 절삭 가공 기술은 평면이 아닌 곡면 형태를 띤 다기능 공학렌즈를 구현하기가 어려웠다. 300~700㎚의 미세 패턴을 그려 넣어야 하지만 굴곡진 렌즈를 따라 가공해야 하기 때문에 정확도가 떨어졌다. ㎚급 움직임까지 제어할 수 있는 절삭 가공 장비 개발이 필수다. 기술 난도가 워낙 높아 일본, 독일, 미국의 일부 기업이 이 기술을 독점해 왔다.

연구팀은 지난 5년 동안의 연구 끝에 1㎚의 움직임까지 제어하는 절삭 도구를 개발했다. 절삭 과정에서 생기는 마찰을 없애 제어 불안정의 여지를 없앤 것이 주요했다. 절삭 도구에 '에어 베어링'을 적용, 마찰을 최소화했다.

미세패턴 가공을 한 렌즈의 모습
미세패턴 가공을 한 렌즈의 모습

또 절삭 도구를 300㎚ 이하로 연마해 미세한 절삭이 가능하도록 했다. 이온빔 공정을 이용한 연마법을 썼다. 기존의 국내 기술로는 1마이크로미터(㎛) 이하의 도구를 만들 수 없었다.

연구팀은 이 기술을 이용해 가상현실(VR)·증강현실(AR) 구현을 위한 스마트 글라스, 자율주행자동차용 적외선 카메라, 지형지물 투과가 가능한 초부광학계 렌즈 등 고부가 가치 제품을 만들 수 있다고 설명했다.

최영재 그룹장은 “다양한 산업에 활용할 수 있는 광학렌즈 분야의 핵심 원천 기술 개발에 성공했다”면서 “해당 분야의 수입 의존도를 낮추고 국내 기업이 세계 시장에 진출하는 기반을 마련할 수 있도록 적극 돕겠다”고 말했다.

대전=김영준기자 kyj85@etnews.com