보고서 정보
주관연구기관 |
양산대학 |
보고서유형 | 최종보고서 |
발행국가 | 대한민국 |
언어 |
한국어
|
발행년월 | 2012-06 |
과제시작연도 |
2011 |
주관부처 |
중소기업청 Small and Medium Business Administration |
등록번호 |
TRKO201200009333 |
과제고유번호 |
1425069191 |
사업명 |
산학연협력기술개발 |
DB 구축일자 |
2013-04-18
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초록
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1. 최종목표
● 임베디드 CPU 보드, 레이저 소스 컨트롤 보드, 갤보 스캔 헤드 컨트롤 보드, 인터페이스 보드, 메인 파워 보드 등으로 구성된 레이저 시스템 개발
● 플래시 메모리 어드레스 지정과 소프트웨어 배치도 및 보드와 WinCE 초기화하는 부트로더 설계, 윈도우즈 CE를 이용한 플랫폼 포팅
● 레이저 소스 컨트롤 보드와 갤보 스캔 헤드 컨트롤 보드의 하드웨어 제어용 미들웨어 개발
● 윈도우즈 CE 플랫폼을 기반으로 한 임베디드 보드에서 운영되는 레이저 가공 운영 프로그램을 닷넷을 이용하여 개발<
1. 최종목표
● 임베디드 CPU 보드, 레이저 소스 컨트롤 보드, 갤보 스캔 헤드 컨트롤 보드, 인터페이스 보드, 메인 파워 보드 등으로 구성된 레이저 시스템 개발
● 플래시 메모리 어드레스 지정과 소프트웨어 배치도 및 보드와 WinCE 초기화하는 부트로더 설계, 윈도우즈 CE를 이용한 플랫폼 포팅
● 레이저 소스 컨트롤 보드와 갤보 스캔 헤드 컨트롤 보드의 하드웨어 제어용 미들웨어 개발
● 윈도우즈 CE 플랫폼을 기반으로 한 임베디드 보드에서 운영되는 레이저 가공 운영 프로그램을 닷넷을 이용하여 개발
2. 개발내용 및 결과
● ARM9를 기반으로 한 임베디드 CPU 보드 회로 설계 및 보드를 개발
● 빔 품질을 일정한 수준으로 유지하기 위한 레이저 소스 컨트롤 회로 설계 및 보드를 개발
● X축과 y축의 좌표를 정확하게 제어하기 위한 갤보 스캔 헤드 컨트롤 회로 설계 및 보드를 개발
● 가공 시작과 종료, 경보 알람 등 가공에 필요한 외부 정보 처리 신호 및 에러 처리를 위한 인터페이스 회로 설계 및 보드를 개발
● 갤보 스캔 헤드와 인터페이스용 파워 5V와 12V, 레이저 소스용 파워 24V 출력이 가능한 메인 파워회로 설계 및 보드를 개발
● 임베디드 메모리 초기화를 위한 부트로더 설계와 윈도우즈 CE 운영체제의 플랫폼 포팅을 개발
● 레이저 소스 컨트롤 보드와 갤보 스캔 헤드 컨트롤 보드의 하드웨어 제어용 미들웨어 개발
● Microsoft Visual Studio와 OPENAPC SDK를 사용하여 가공에 사용될 편집메뉴 구성과 가공 속성 설계를 통한 마킹, 커팅, 미세홀 가공 운영 소프트웨어를 개발
● 레이저 시스템의 구성품들을 설치하는데 필요한 레이저 기구부의 제품 디자인 및 내구성 있는 기구를 설계
3. 사업성과
◦ 기술적 성과
● 자동차 부품, 금속 및 철강, 핸드폰 모바일, IC를 비롯한 전자 부품 분야 등에 다양하게 사용하기 위한 윈도우즈를 기반으로 한 레이저용 임베디드 CPU 보드, 인터페이스 보드, 메인 파워 보드, 레이저 소스 컨트롤 보드, 갤보 스캔 헤드 컨트롤 보드의 전자회로 설계 능력과 PCB 제작 기술 향상
● 임베디드 메모리 초기화를 위한 부트로더 설계 능력과 윈도우즈 CE 기본 구성 화면에서 마킹, 커팅, 미세홀 가공의 개발 환경에 적합한 플랫폼 포팅 기술 능력 향상
● 임베디드 CPU의 개발 환경, 전용 다운로드 소프트웨어 사용법, 컴파일 및 디버깅 기법 등의 향상 으로 레이저 소스 컨트롤 보드와 갤보 스캔 헤드 컨트롤 보드 제어용 미들웨어를 개발하는 능력 향상
● 윈도우즈 플랫폼을 기반으로 임베디드 보드에서 운영되는 레이저 장비 미들웨어 소스 프로그램을 닷넷을 이용하여 개발하는 능력 향상
● 저출력용 레이저의 마킹, 커팅, 미세홀 가공에 대한 특성 분석능력이 향상됨으로써 향후 고출력용 레이저를 개발할 수 있는 기술적인 토대를 마련
◦ 경제적 성과
● 소형화, 일체화된 저출력 레이저 장비를 개발하여 열악한 환경과 협소한 공간의 생산 라인이나 중소 임가공 업체에서도 레이저를 이용한 소량 다품종 생산 활동이 가능함으로 레이저 관련 시장의 활성화에 기여
● 레이저 마킹, 커팅, 미세홀 가공 등에 있어서 자동차, 철강, 모바일, 전자 업계에서는 기존 외국 레이저 브랜드가 시장 점유율 면에서 70% 이상을 차지하고 있었으나, 개발한 레이저 시스템은 국내 수요를 대체할 수 있고, 수입 대체 효과를 유발할 수 있음
● 전세계 4,200억불 규모의 마이크로 전자산업(반도체, FPD, 태양전지, 고부가 PCB, 차세대 패키징 산업 등) 시장의 변화를 주도하고 신산업 형성을 유도하여 새로운 레이저 시장을 창출
● 레이저 마킹기, 레이저 커팅기, 호스트 컴퓨터 등으로 복잡하게 설치되는 장비들을 통합하여 외산 레이저로 제작한다면 1대당 판매가는 약 1억원 정도 될 것이다. 직접 개발한 본 제품의 레이저 시스템은 약 3,500만원으로 시중가의 35% 정도로 판매할 예정이므로 제품 가격 경쟁력이 있음
● 최악의 상태에서 안정적인 동작을 할 수 있는 레이저 시스템을 구축함으로써 기술적 국가 경쟁력을 확보하여 중국이나 동남아 등에 수출이 가능
◦ 사회적 성과(일자리 창출 등)
● 반도체, 디스플레이 산업, 철강 산업 등의 부품 고도화 및 클린 팩토리 환경을 위한 미세기술, 클리닝, 공정 단순화 등도 레이저 응용 영역이다. 이러한 레이저 기술의 장점으로 인하여 산업의 전분야에 적용되어 전체 제조 산업의 경쟁력 강화를 위한 대안으로 제시되고 있는데, 이는 고용창출 이라는 시너지 효과를 유발할 수 것임
● LED, 태양광 소자, 광학계, 로봇 등의 광학 센서, 카메라, 첨단의료 영상 진단장비, 유무선 광통신등의 분야뿐만 아니라 핵융합, 2차전지, 경량화 자동차, 연료전지 등 첨단 제조업에서 레이저가 핵심공정 장비 중의 하나로 부각되므로 향후 우리나라의 신성장 동력산업의 주역이 될 것임
● 저탄소, 녹색 성장의 핵심 기술들 중 하나가 레이저 기술이며, 녹색성장을 위한 원천 기술들은 대부분이 광학 관련 산업이고 레이저 기술은 이에 수반하여 동반성장이 가능한 무한한 잠재력을 보유하고 있어 산업 전반에 미치는 파급효과는 매우 커서 레이저 관련 기술 개발을 위한 인재 양성이 필요함
● 현재 레이저 관련 시장은 신장세를 보이고 있으며 포스코, 현대제철, 동국제강, 현대・기아 자동차, 삼성, LG, 노키아 등 다양한 업종에서 정품 인증과 제품 정보 관리, 물류관리, 생산관리 등을 위해 기존의 잉크젯 바코드를 대체하거나 제품 홍보 목적으로 2차원 QR 코드 마킹하므로 유비쿼터스 사회를 촉진시킬 수 있음
4. 기술개발결과 활용계획
● 핸드폰 모바일 분야에서 기존의 브릿지 커딩시 금속 나이프 대신 레이저로 활용하면 나이프의 충격에 의한 IC칩 등의 손상, 소음 등을 획기적으로 줄일 수 있어 불량률을 감소시키고, 패턴 디자인을 미세홀 가공하여 LED광을 주사함으로써 고급 제품 이미지가 각인되므로 레이저 시장 규모가 확대되어 가공 틈새시장을 공략하는데 유리함
● 철강 업계에서는 아직도 잉크젯 마킹기를 사용하는데 이를 레이저 장비로 대체함으로써 잉크나 기타 용제로 인하여 오염이 발생하는 원인을 근본적으로 차단함으로써 그린환경 조성에 기여할 수 있어 온라인과 오프라인 홍보를 통하여 시장에 진입할 계획임
● 자동차 부품에 로트넘버를 부여하여 부품의 이력관리 등에 활용하는 범위가 확대되고 있는데 이를 외산 레이저에 대치할 수 있는 가공 소프트웨어의 기능을 개선하면 제품 경쟁력이 있을 것임
● 한국형 레이저 장비 운용 소프트웨어를 개발하고 업그레이드함으로써 기존 외산 레이저 장비 소프트웨어에서 가지는 불편함을 개선하고, 제품 인지도를 향상시키기 위해 각종 산업기자재 전시회에 참가하여 제품 홍보 활동을 강화하며, 해당 업종의 업체에 DM을 발송하는 등 차별화 된 마케팅 전력을 수립할 것임
5. 기술개발자료의 보안관리
◦ 보안등급 분류기준에 따른 등급부여 및 관련 의견 기술
◦ 연구개발의 기술임치 및 특허 출원등록 실적
목차 Contents
- 산학연공동기술개발사업 최종보고서 ... 1
- 제 출 문 ... 2
- 산학연공동기술개발사업 간접비집행 내역 ... 3
- 산학연 공동기술개발사업 과제별 사업비사용실적보고서 ... 4
- 개발결과 의견서 ... 8
- 최종보고 요약서 ... 11
- 목차 ... 14
- 제 1 장 서 론 ... 15
- 제 1 절 레이저 시스템 개요 및 특징 ... 15
- 제 2 절 파이버 레이저 ... 25
- 제 3 절 국내ㆍ외 기술 현황 ... 30
- 제 2 장 과제개발 내용 및 방법 ... 33
- 제 1 절 레이저 개발 필요성 ... 33
- 제 2 절 개발 목표 ... 36
- 제 3 절 개발 공정 ... 37
- 제 3 장 사업성과 ... 69
- 제 1 절 기술적 성과 ... 69
- 제 2 절 경제적 성과 ... 70
- 제 3 절 사회적 성과 ... 71
- 제 4 장 결론 ... 72
- 제 1 절 레이저 시스템 개발 ... 72
- 제 2 절 레이저 성능 평가 ... 76
- 제 3 절 향후 계획 ... 82
- 부 록 ... 84
- 1. 설계 도면 ... 84
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