기계연 연구진, 800㎏급 캐리어 자기부상 이동 기술 개발

 

자기부상 기술을 이용해 반도체나 디스플레이 제조환경 같은 진공상태에서 대형 물품을 정밀하게 이송할 수 있는 초정밀 자기부상 시스템 기술이 개발됐다. 

26일 한국기계연구원에 따르면 기계시스템안전연구본부 자기부상연구실 박도영 박사 연구진은 진공 챔버 안에서 800㎏급 캐리어를 전자석을 이용해 1㎜ 부상시킨 후, 선형 전동기(Linear Motor)를 이용하여 왕복으로 이동시키는 기술을 개발했다.

이 기술은 지난 1989년부터 연구에 착수, 2016년 인천국제공항에 도시형 자기부상열차를 상용화하는 과정에서 기계연이 확보한 자기부상 원천기술을 첨단산업 공정에 적용한 것이다.

책상처럼 ⊓형 구조로 된 프레임에 부착된 전자석을 이용해 동력원이 없는 금속성 캐리어를 부상시키고 직선 방향으로 이동시킬 수 있다. 캐리어에 부착된 영구자석과 프레임에 부착된 선형 전동기, 부상을 제어하는 부상 전자석, 측면 움직임을 제어하는 안내 전자석이 반응해 마찰 없이 정밀한 간격을 유지한 채 이동한다.

연구진이 개발한 자기부상 이송기술로 물체를 이송시키면 바퀴 및 베어링 등에서 발생하는 분진이 없을 뿐 아니라 정밀제어로 균일한 속도로 이동해 안정적인 증착이 가능하다. 이번에 개발된 초정밀 자기부상 이송을 적용하면 자기부상하여 정지했을 때 1㎜에서 간격 변동이 최대 ±7.65 ㎛에 불과하다. 캐리어가 1㎜ 부상했을 때 움직임을 미세먼지 1개보다도 작은 정도로 정밀하게 제어할 수 있는 것.

연구진은 부상 간격을 실시간으로 측정하는 전용 센서도 제작했다. 시중 제품의 5분의 1 가격이다. 동시에 시스템을 모듈화하고, 여러 개의 캐리어를 동시에 이동 및 제어할 수 있어 대량생산 시스템에도 적용할 수 있다.

박도영 자기부상연구실 책임연구원은 "고청정 환경에서 정밀한 이송과 부상이 가능한 기술로, 시장 확대가 예측되는 반도체 및 디스플레이 산업의 생산성을 향상시키는 데 기여할 것"이라고 내다봤다.

한편 이번 기술은 2012년부터 2014년까지 과학기술정보통신부의 ‘자기부상 무동력 이송자 시스템 기술 개발’ 사업으로 기초연구에 착수했다. 2014년부터 2017년까지 산업통상자원부와 한국산업기술평가관리원이 추진하는 ‘신성장동력장비경쟁력강화사업’의 지원을 받아 사업화의 기반을 다졌다.