초록 ▼

□ 핵심기술
자동 정렬 및 인압 제어가 가능한 자기베어링이 적용된 초정밀 지능형 인쇄 전자 롤러

□ 최종목표
회전진동 2μm 이내 초정밀 구동을 위한 인쇄전자용 롤러 개발

□ 개발내용 및 결과
1. 초정밀 구동 인쇄전자용 롤러 시스템 설계 및 제작
- 하이브리드 자기베어링 설계 및 제작 완료
- 자중 보상 장치 설계 및 제작 완료
- 초정밀 제어를 위한 제어기 제작 완료
- 자기베어링 부하지지능력 평가 장치 설계 및 제작 완료
- 인쇄 전자용 롤러 성능 평가 장치

□ 핵심기술
자동 정렬 및 인압 제어가 가능한 자기베어링이 적용된 초정밀 지능형 인쇄 전자 롤러

□ 최종목표
회전진동 2μm 이내 초정밀 구동을 위한 인쇄전자용 롤러 개발

□ 개발내용 및 결과
1. 초정밀 구동 인쇄전자용 롤러 시스템 설계 및 제작
- 하이브리드 자기베어링 설계 및 제작 완료
- 자중 보상 장치 설계 및 제작 완료
- 초정밀 제어를 위한 제어기 제작 완료
- 자기베어링 부하지지능력 평가 장치 설계 및 제작 완료
- 인쇄 전자용 롤러 성능 평가 장치 설계 및 제작 완료 (1차, 2차)

2. 초정밀 롤러 진동저감, 자동 정렬 및 인압 제어 알고리즘 개발
- 진동 저감 알고리즘 개발 (DOB, FeedForward 적용)
- 정밀 자동 정렬 메커니즘 및 알고리즘 개발

3. 인쇄 전자용 롤러 성능평가 실시
- 회전속도 30RPM, 회전 진동 Run-out 2μm 이내 달성(최대 1.75μm)
- 반경 방향 자기베어링 부하지지력 250N 달성
- 축 방향 자기베어링 부하지지력 100N 달성
- 롤러 인쇄부 폭 125mm 이상, 직경 125mm 이상 달성
(실제 측정치 → 폭 : 300.13mm / 직경 170.01mm)
- 롤러 저널부 표면 거칠기 변화율 10% 이하 확인(비접촉 구동 검증)

4. 사업화를 위한 제품 설계 및 제작
- 1-2차 인쇄 전자용 롤러 성능 평가 장치를 통해 개발된 사업화 제품 설계 및 제작 완료
- 사업화 제품 개발 및 한국기계연구원 인쇄 전자 연구실 인쇄전자 장비 적용 완료

□ 기술개발 배경
- 인쇄 전자란 기존의 신문이나 잡지, 포스터 등의 인쇄물을 제작하는데 사용해온 프린팅 공정 기법을 반도체 등의 전자소자 혹은 전자제품에 적용한 인쇄법을 말함
- 친환경 생산 기술로써 저비용-대량 생산이 가능한 차세대 유연/투명전자소자 생산 시스템 기술로 각광 받고 있음
- 인쇄 장비 기술의 경우 대면적 롤투롤 정밀 중첩 인쇄 기술의 한계로 인쇄전자 소자들의 성능 개선 및 상용화의 걸림돌로 작용 하고 있음
- 국내에서 연구/개발 중인 인쇄장비의 경우 볼베어링을 사용한 롤러가 적용되어 있으며, 볼베어링에 의한 비반복적인 회전진동오차는 10μm~20μm 수준임
- 이러한 요인은 인쇄전자 장비의 정밀도 향상의 한계로 작용
- 이러한 기존 인쇄전자용 롤러의 정밀도 한계를 극복하고 인쇄전자 장비의 성능을 획기적으로 개선하기 위하여 베어링에 의한 회전 진동을 크게 감소시키고 반복성있는 정렬작업을 용이하게 할 수 있는 새로운 개념의 초정밀 구동 인쇄전자용 롤러의 개발이 시급
- 본 과제에서는 기존 볼베어링 대신 자기베어링을 적용하여 롤러를 지지하고 회전 진동 감소 및 지능형 롤러 정렬이 가능한 초정밀 구동 인쇄전자용 롤러를 개발하고자 함

□ 핵심개발 기술의 의의
- 국내에서는 자기베어링을 적용한 인쇄 전자 롤러 개발은 전무한 상태였음. 본 과제를 통해 개발하는 자기베어링이 적용된 인쇄 전자롤러는 국내 최초로 수행되는 사례임
- ‘회전진동 2μm 이내 초정밀 구동을 위한 인쇄전자용 롤러 개발’은 기존 회전 진동에 비하여 약 5~10배 개선된 정밀도이며, 제어 기술 측면에서는 제어 노이즈 저감 및 진동 저감 알고리즘 등이 구현되어야 가능한 기술임.
- 해당 개발품의 기구부는 모두 국산 제품이며, 자기베어링 제어기는 특정 하드웨어(센서, 전류드라이버)를 제외하고 모두 국산 제품으로 구성되어 있음
- 인쇄 전자 기술은 한국기계연구원 인쇄전자연구실이 세계 기술을 선도하고 있으며 현재 본 과제를 통해 개발된 사업화 제품이 인쇄 전자연구실 측에서 상용화 가능성을 검증하기 위한 필드 테스트가 진행중임
- 필드 테스트 결과에 따라서 인쇄 전자 분야를 선도하고 있는 한국기계연구원 인쇄전자연구실 측에서 자기베어링이 적용된 인쇄전자 롤러를 적극 도입한다면, 세계적으로 파급력이 있을 것으로 예상됨

□ 적용 분야
- 초정밀 인쇄전자 분야
- 반도체 생산 및 이송 분야
- 코팅 기술 분야

(출처 : 초록- 4. 개발결과 요약 7p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 기술개발사업 최종보고서 초록 ... 3
• 기술개발사업 주요 연구성과 ... 11
• 목차 ... 16
• Ⅰ. 사업개요 ... 17
• 1. 개발제품의 개요 ... 20
• 2. 비즈니스협력 컨소시엄 ... 28
• 3. 수행기관별 수행내용 ... 29
• 4. 기관 간 협력내용 ... 30
• 5. 참여인력 현황 ... 31
• Ⅱ. 기술개발 목표 및 추진현황 ... 33
• 1. 개발목표 및 성과 ... 33
• 2. 연차별 기술개발 목표 및 추진내용 ... 35
• 3. 연차별 사업화지원 목표 및 추진내용 ... 86
• 4. 협력지표 목표 및 달성도 ... 110
• 5. 성과 목표 및 달성 ... 116
• 6. 시장현황 및 사업화계획 ... 123
• Ⅲ. 사업비 집행현황 ... 133
• 1. 사업비 현황 ... 133
• 2. 당해연도 기관별 사업비 집행현황 ... 134
• (별첨) 수행기관 세부현황 ... 139
• 끝페이지 ... 140