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초정밀 광학렌즈 국산 기술로 승부

생기원 등 산학연 공동 연구진, 미세패턴 절삭가공기술 구현
가상·증강현실 관련 첨단 제품에 응용 가능
미션임파서블, 아이언 맨 등의 SF 영화에서 볼 수 있는 스마트 글라스에 활용될 수 있는 초정밀 광학렌즈 기술이 개발됐다.

한국생산기술연구원(원장 이성일)은 최영재 IT융합공정그룹장이 이끄는 공동연구팀이 국내 최초로 700㎚ 이하의 미세패턴을 가공할 수 있는 초정밀 광학렌즈용 절삭가공 원천기술 개발에 성공했다고 14일 밝혔다. 

기존의 레이저 또는 전자빔을 활용한 정밀가공기술은 렌즈 표면의 구면·비구면·자유곡면 위에 미세 패턴을 구현하는데 한계가 있었다.

초정밀 광학렌즈는 광학소자 곡면에 300㎚~700㎚급 미세패턴을 구현해야 하는데 크기가 작은데다 곡면을 따라 가공해야 하기 때문에 '절삭' 가공으로만 구현이 가능하다는 특성이 있다.

이 기술은 난이도가 높아 그동안 일본, 독일, 미국 기업들이 독점해 왔다. 최영재 그룹장이 이끄는 산학연 공동 연구팀은 이를 국산화하기 위해 5년간 연구를 수행했다.    

한국기계연구원, 한국표준과학연구원, 인덕대학교, 에스제이엔 소속 전문가들로 구성된 공동연구팀은 자체 제작한 1㎚의 움직임까지 제어 가능한 절삭가공장비를 토대로 700㎚ 이하 크기의 미세패턴을 절삭가공 할 수 있는 기술을 개발했다.

인덕대가 공구개발을 담당하고 에스제이엔이 가공장비 설계·제작을 담당했다. 또 한국표준과학연구원이 광학소자 설계·평가를, 한국기계연구원이 정밀도 해석을 담당, 생기원이 주관기관을 맡았다.
  
생기원에 따르면 700㎚ 이하 크기의 미세패턴을 절삭가공할 수 있는 기술은 현재 세계 최고 수준으로 꼽힌다. 이 기술이 상용화될 경우 IT, 자동차, 군사, 항공우주 등 첨단산업 분야에 파급효과가 클 것으로 예상된다.

특히 국내 광학기술을 활용해 오는 2020년 117조 원 규모가 예상되는 가상현실, 증강현실 시장에서 글로벌 기업들과의 경쟁도 가능해질 전망이다. 

초정밀 광학렌즈는 가상·증강현실 기기뿐 아니라 자율주행 자동차용 적외선 카메라, 헤드업(HUD) 디스플레이, 지형지물 투과가 가능한 초분광학계 렌즈 등의 고부가가치 제품에 활용될 수 있다.  
    
최영재 그룹장은 “다양한 산업에 활용할 수 있는 핵심 원천기술을 개발한 만큼 상용화를 통해 수입의존도를 낮추고, 국내 기업이 세계 시장에 진출할 수 있도록 적극 도울 것”이라고 밝혔다.

한편 이 기술은 '2017년 올해의 10대 기계기술'에 선정됐으며, 총 23건의 특허를 출원해 8건이 등록된 상태다. 

초정밀 광학렌즈용 절삭가공을 위한 장비.<사진=한국생산기술연구원 제공>초정밀 광학렌즈용 절삭가공을 위한 장비.<사진=한국생산기술연구원 제공>
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