고강도 물질 가공 쉽게...기계연, 레이저·워터젯 융합가공기 개발

레이저·워터젯 융합가공기로 레이저를 발산하고 있는 모습 [한국기계연구원 제공]

레이저와 수압을 이용해 자동차 반도체의 핵심 부품을 가공하는 장비가 국내 최초로 개발됐다.

한국기계연구원 광응용장비연구실의 안상훈 책임연구원 연구팀은 가공이 어려운 고강도 물질을 자유롭게 가공할 수 있는 레이저·워터젯(높은 수압을 이용한 소재 가공 장비) 융합가공기 개발에 성공했다고 8일 밝혔다.

차량용 반도체는 전자장비, 엔진 등을 제어하는 핵심 부품으로, 전기장치가 많은 전기차나 자율주행차의 등장으로 그 수요도 늘어났다.

이에 최근 차량용 반도체 기판으로 주목 받는 ‘실리콘 카바이드’를 국내에서도 가공할 수 있게 됐다. 실리콘 카바이드는 높은 경도로 가공이 까다로워 수입 가공기에 의존해왔다. 실리콘 카바이드는 실리콘보다 고온에서 안정적이고, 높은 전기 전도성을 갖추고 있어 쓰임새가 폭넓은 소재다.

연구팀은 그동안 해외에 의존했던 200W급 그린 나노초 레이저를 국내 최초로 개발에 성공했다. 또 제품 가공 시 해외 제품 대비 9배 긴 시간 동안 가공 위치를 정밀하게 유지할 수 있는 안정적인 광학 시스템을 개발했다.

또 연구팀은 고압 펌프를 통해 만들어진 고압수로 가공 장치 내부에 50㎜ 이상 길이로 층류가 형성되도록 했다. 그 후 레이저 빔을 층류 내부 한 군데로 모아 워터젯 물줄기를 따라 레이저로 제품을 가공할 수 있도록 장비를 설계했다. 이영기 기자

20ki@heraldcorp.com