“‘세계 최고·최초’ 기술로 디스플레이·반도체 제품을 개발하는 것 만큼이나 장비 국산화는 중요한 과제입니다. 현재 상당 부분 외국산에 의존하는 장비를 국산으로 대체하는 데 일조하고 싶습니다.”
대형 디스플레이 검사 장비 국산화에 성공한 한국기계연구원 광응용장비연구팀의 노지환 책임연구원은 3일 서울경제와의 인터뷰에서 “패널 불량을 빠르게 잡아내는 기술 개발로 디스플레이 생산성과 공정 효율을 높일 수 있을 것으로 기대한다”며 이같이 말했다.
이날 기계연은 연구팀이 디스플레이 불량 검사에 필요한 머신비전(시각 정보 처리) 성능을 향상시키는 레이저 가공기용 ‘오토 포커스’ 장비를 국산화했다고 밝혔다.
60~80인치 대형 TV에 들어가는 패널은 육안으로는 매끄럽지만 생산공정 현미경으로 보면 표면이 완벽한 평면을 이루지 않고 10마이크로미터(㎛·1㎛=100만 분의 1m) 정도의 미세한 단차를 보인다. 패널 제품의 불량을 잡으려면 머신비전 카메라가 찍는 이미지가 선명해야 하는데 이러한 단차를 극복하고 이미지 초점을 빠르게 맞추는 기술이 오토 포커스다. 마치 카메라로 사진을 찍을 때 원하는 피사체가 또렷하게 보이도록 초점을 맞추는 것과 같은 원리다.
노 연구원은 “미세한 불량을 신속히 검사하는 데 오토 포커스 성능이 관건”이라며 “하지만 국내 패널 생산공정의 오토 포커스 모듈은 독일 등에서 전량 수입하고 있는 형편”이라고 설명했다.
디스플레이 업계에서 외국산으로 충당하는 오토 포커스 모듈은 연간 200~300대에 이를 것으로 추산되고 있다. 가격은 한 대당 3,000만 원 안팎에 달한다.
연구팀은 독일 기업 제품 등을 비교·검증하며 3년간 연구해 마침내 국산화에 성공했다. 디스플레이 검사 현미경에 반달 모양의 마스크를 적용한 ‘레이저 반달 마스킹 변위 측정 기술’을 개발했다. 레이저 빔을 조사할 때 반달 모양의 마스크로 대상 물체의 초점이 맞을 때는 또렷한 레이저 빔을, 맞지 않을 때는 반달 모양의 볼록한 부분이 좌우로 바뀌는 레이저 빔을 확인할 수 있다. 그는 “초점이 정확히 맞는 위치로부터 대상 물체가 위아래로 얼마나 멀리 있는지 확인해 빠르게 초점을 재조정하는 원리”라며 “이번 기술의 초점 재조정 속도는 0.05초로 기존 모듈보다 50배 정도 빠르다”고 설명했다.
생산공정 투입까지 아직 넘어야 할 산이 많지만 연구팀은 상용화되면 수입품보다 가격을 절반 수준까지 낮출 것으로 보고 있다. 노 연구원은 “성능 비교 실험에서도 개발한 모듈이 패널당 단차 정보를 초당 250번까지 도출했다”며 “이는 기존 제품의 5배 정도로 실제 공정에서도 생산 속도를 크게 높일 수 있을 것”이라고 강조했다.
한국과학기술원(KAIST)에서 기계공학을 전공하고 석·박사를 취득한 노 연구원은 삼성전자에서 연구원을 지낸 후 지난 2005년 기계연에 입사해 디스플레이 분야에서만 20년 가까이 한 우물을 판 장비 전문가다.
그는 “세계 최고의 디스플레이·반도체 기업들을 가진 우리나라에서 장비 산업은 투자·육성할 만한 가치가 충분하다”며 “‘소재·부품·장비(소부장)’으로 재조명을 받는 장비 국산화 연구에 매진할 것”이라고 덧붙였다.
/박현욱 기자 hwpark@sedaily.com
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