기계연, 자기부상 기술 이용한 디스플레이·반도체 공정 이송기술 개발

기계연이 개발한 초정밀 자기부상 물류이송장치

자기부상 기술을 이용해 분진이나 수분 발생을 없앤 반도체·디스플레이 이송시스템 기술이 개발됐다.
한국기계연구원(원장 박천홍)은 박도영 기계시스템안전연구본부 자기부상연구실 박사팀이 진공 챔버 안에서 800㎏급 캐리어를 1㎜ 높이로 부상시켜 옮기는 ‘초정밀 자기부상 이송기술’을 개발했다고 지난달 26일 밝혔다.
기계연이 인천국제공항 도시형 자기부상열차 상용화 과정에서 확보한 자기부상 원천기술을 첨단 산업 공정에 적용해 개발한 이 기술은 전자석으로 금속 캐리어를 부상시키고 직선 방향으로 이송하는 방식이다. 캐리어에 부착한 영구자석, 부상 제어 전자석을 이용한다. 여기에 프레임에 부착한 선형 전동기, 측면 움직임을 제어하는 안내 전자석을 더해 물품이 마찰없이 움직이게 한다.
초정밀 자기부상 이송기술을 이용하면 그동안 이송 과정에서 불가피했던 분진 발생을 원천차단할 수 있다. 기존 공정은 바퀴, 베어링의 마찰 분진을 막을 수 없었다. 분진은 OLED 디스플레이, 반도체 기판 증착공정 중 발생해 제품 생산율을 떨어뜨리는 원인이다. 기판에 수분이나 먼지가 닿으면 불량품이 만들어진다.
연구팀은 초정밀 자기부상 이송기술로 공정 정밀제어를 구현하고 증착 안정성을 높였다. 1㎜ 부상 정지 시 간격 변동치가 약 ±7.65㎛에 불과하다. 지름이 10㎛인 미세먼지보다 작은 수준으로 움직임을 제어할 수 있다.
부상 간격을 실시간 측정하는 전용 센서도 함께 제작했다. 가격은 시중 제품의 5분의 1 수준이다. 시스템 모듈화를 적용하고, 여러 개의 캐리어를 동시 이동·제어할 수 있어 대량생산 시스템에 적용할 수 있다. 기계연은 이들 기술은 지난해 국내 중소기업에 이전, 기판 증착 이송기술에 적용할 계획이다.
박도영 박사는 “고청정 환경에서 정밀 이송 및 부상이 가능한 기술을 개발, 반도체 및 디스플레이 산업의 생산성을 향상시킬 수 있게 됐다”면서 “높은 신뢰도의 자기부상 원천기술, 응용 기술을 개발해 생산현장 적용도 곧 이뤄질 것”이라고 말했다.