초록 ▼

□ 연구개요
본 연구과제의 최종 목표는 초정밀 공작기계에서 가공 좌표계를 10nm 이하의 정밀 도로 설정할 수 있도록 electron tunneling을 기반으로 하는 공구와 공작물의 상대 위치를 1nm 이하 정밀도 수준으로 측정할 수 있는 기술을 연구하는 것이다. 최종 목표를 달성하기 위하여 세부 연구 1) electron tunneling 기반 거리 측정 시스템 구축, 2) 절삭 공구와 절삭물 사이 거리 측정을 위한 electron tunneling 구현과 거리 측정 모델 수립, 3) 초정밀 공작기계 상에서 가공 좌표계 설

□ 연구개요
본 연구과제의 최종 목표는 초정밀 공작기계에서 가공 좌표계를 10nm 이하의 정밀 도로 설정할 수 있도록 electron tunneling을 기반으로 하는 공구와 공작물의 상대 위치를 1nm 이하 정밀도 수준으로 측정할 수 있는 기술을 연구하는 것이다. 최종 목표를 달성하기 위하여 세부 연구 1) electron tunneling 기반 거리 측정 시스템 구축, 2) 절삭 공구와 절삭물 사이 거리 측정을 위한 electron tunneling 구현과 거리 측정 모델 수립, 3) 초정밀 공작기계 상에서 가공 좌표계 설정을 위한 초정밀 측정 기술 적용을 수행하였다.

□ 연구 목표대비 연구결과
본 연구과제에서 수행한 3가지 세부 연구의 달성 수준은 다음과 같다.
1) Electron tunneling 기반 거리 측정 시스템 구축
- 정밀 이송장치와 고정밀 전류계를 이용하여 공구와 공작물 사이에 발생하는 터널링 현상을 측정할 수 있는 측정 시스템을 구축하는 것을 성공하였다.
- 노이즈 효과를 감쇄하기 위하여 외부 전파와 공작기계에서 발생하는 미세 전류를 차단하는 방식에 관해 연구하였다.
2) 절삭 공구와 절삭물 사이 거리 측정을 위한 electron tunneling 구현과 거리 측정 모델 수립
- 연구 제안서에 제시한 공구 재료, 공작물 재료, 절연체 재료, 인가전압에 따른 터널링 전류의 크기를 거리에 따라 측정하고 데이터를 수집하였다.
- 측정 조건에 따른 정밀도와 평균 측정 위치 정보를 바탕으로 터널링 기반 거리 측정 시스템에 적용할 수 있는 모델에 적용할 데이터를 수집하는 것에 성공하였다.
3) 초정밀 공작기계 상에서 가공 좌표계 설정을 위한 초정밀 측정 기술 적용
- 초정밀 공작기계 상에서 터널링 기반 거리 측정 시스템을 설치하고 공작기계에서 공구 좌표계를 설정할 수 있는 가능성을 확인하였다.
- 초정밀 공작기계의 진동과 반복도를 측정하고 이러한 오차값이 측정 장치의 오차에 미치는 영향도를 분석하였다.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
- 터널링 기반 정밀 거리 측정 시스템은 초정밀 공작기계 분야에 적용 가능함
- 거리 측정 시스템을 초정밀 공작기계에 내재하여 가공 좌표계를 나노미터급으로 설정이 가능하게 되면 초정밀 공작기계의 경쟁력이 높아질 것으로 예상함
- 기존 가공 좌표계를 설정하기 위해 수입하던 터치프로브를 대체하는 효과와 초정밀 공작기계의 경쟁력을 높여 공작기계의 수출증대 효과를 예상함
- 초정밀 공작기계에서 비전 측정 시스템과 로봇암을 이용하여 공구 좌표계 설정을 완전 자동화를 이루는 시스템을 구축하면 좌표계 설정에 소모되는 시간을 절약하여 생산성을 향상할 수 있을 것으로 예상함
- 공작기계 이외에 두 물체 사이의 거리를 나노미터급으로 측정해야 할 필요가 있는 반도체 설비 분야에 적용 가능함
- 초정밀 공작기계에서 공구와 공작물의 거리를 측정하는 시스템의 신뢰도를 향상하여 측정 모듈로 개발하면 나노미터급 거리 측정 솔루션을 제공하는 기업 설립이나 거리 측정 솔루션이 있어야 하는 기업에 기술이전이 가능할 것으로 보임

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1.1 연구의 필요성 및 차별성 ... 4
• 1.2 연구가설 ... 4
• 1.3 연구과제의 최종 목표와 연구 범위 ... 5
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 5
• 1) Electron tunneling 기반 거리 측정 시스템 구축 ... 5
• 2) 절삭 공구와 절삭물 사이 거리 측정을 위한 electron tunneling 구현과 거리 측정 모델 수립 ... 6
• 3) 초정밀 공작기계 상에서 가공 좌표계 설정을 위한 초정밀 측정 기술 적용 ... 9
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 11
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 11
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 12
• 3) 목표 달성 수준 ... 12
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 12
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 13
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 13
• 6. 자체점검표 ... 14
• 7. 참고문헌 ... 14
• 끝페이지 ... 19