한국전기연구원 김종문 박사, 이달의 KERI인상 수상
김종문 박사는 반도체 및 LCD 공정에서 여러 층의 공간에 화물을 이송할 수 있는 ‘자기부상 방식을 이용한 클린룸용 화물 승강기(‘자기부상 방식 클린 리프트’)의 수직 안내 기술’을 개발하여 최근 반도체 및 LCD 장비 업체인 (주)에스에프에이에 기술이전을 했다.
김 박사가 이번에 이전한 기술은 △자기부상 클린 리프트(Clean Lift)의 안내 마그네트와 △자기부상 클린 리프트의 안내 제어시스템 등이다. 김 박사는 국내 최초로 자기부상 기술을 적용한 클린 리프트 관련 기술이전을 통해 반도체 및 LCD 공정 장비의 기술 개발에 크게 기여한 것은 물론, 1억원의 기술료 수입 등 연구소 위상을 제고한 점 등을 높이 평가받았다. 김 박사는 개발과정에서 SCI급 1편 게재 및 국내 특허출원 4건 등 우수한 연구성과를 도출했다.
자기부상 방식의 클린 리프트는 가이드 레일(Guide Rail)에 붙어 움직이는 기존의 접촉식 리프트에 비하여 클린룸 공정에서 품질향상, 공조운용비용 감소 및 생산량 확대를 꾀할 수 있는 기술이다.
지금까지 반도체 및 LCD 공정에서 주로 사용되던 기존 접촉식 리프트의 경우 소음과 진동, 분진 등의 발생 문제와 더불어 이송속도의 한계로 인한 생산효율 개선의 어려움 등이 해결해야할 과제였다.
자기부상 방식 클린 리프트의 경우, 자기부상 기술을 이용, 접촉하지 않고 떨어져서 움직이기 때문에(非접촉 방식) 소음과 진동, 분진을 원천적으로 발생시키지 않는다. 아울러 이송속도 역시 기존 접촉식에 비해 분당 80m에서 분당 180m 수준으로 대폭 증가시켜 생산효율을 한층 높일 수 있다.
에스에프에이는 이번 기술을 적용한 제품을 국내 관련 대기업 등에 공급할 경우, 2009년부터 연간 60~80억원 내외의 매출 증대 효과를 거둘 것으로 기대하고 있다.
한편, 자기부상방식의 기반기술 특허를 비롯해 고출력 및 고청정 전동력 응용시스템 분야에서 세계적 기술력을 가지고 있는 한국전기연구원은 ‘자기부상방식을 이용한 완전 비접촉 이송장치` 등 관련 기술의 추가 개발을 통해 국내 첨단 전기전자 제조공정상의 혁신을 촉진한다는 계획이다.
[용어설명]
자기부상 방식의 클린 리프트 : 컨베이어가 수평으로 대상물을 이송하는 장치를 말하는 반면에 리프트는 아파트나 공장 등 고층 건물에서 승객 또는 화물을 수직으로 이송시키는 승강기를 가리킨다.
이중 클린 리프트(Clean Lift)는 기존의 리프트에서 수직 이송할 때 가이드레일(Guide Rail)과 가이드롤러(Guide Roller)로 구성된 세미 클린 리프트(Semi-Clean Lift)와 달리, 리프트가 가이드레일과 마그네트의 자기력에 의해 비(非)접촉으로 안내 지지되어 분진이 거의 없는 것을 말한다. 따라서 미세한 먼지까지 제거한 작업실, 즉 클린룸 공정에 적합하다고 할 수 있다.
반도체나 LCD, PDP 등 전기전자 부품의 제조는 클린룸에서 공정이 이뤄지므로 진동, 소음, 분진을 대폭 줄일 수 있는 자기부상 방식의 클린 리프트가 매우 유용하다.
클린룸(Clean Room) : 반도체 소자나 집적 회로 제조 등 전기전자 제조공정에서는 미세한 먼지까지 제거한 작업실을 말한다. 반도체, LCD 등 극미산업(極微産業)에서는 공기중 먼지가 제품에 달라붙으면 공정불량이 발생하거나 제품 자체에 오류를 발생시키는 등 미세한 먼지나 세균도 커다란 영향을 끼친다. 따라서 정밀기계 또는 제품의 질적 수준을 높이는 데에는 공기 중의 미세먼지를 없애고 작업내부의 공기를 청정상태로 유지하는 것이 매우 중요하다. 이에 따라 클린룸에서 작동하는 각종 설비에도 먼지와 소음을 최소화할 수 있는 기술을 적용하고자 하는 요구가 더욱 높아지고 있다.
미국연방기준 509D에 의하면 산업용 클린룸의 기준은 10, 100, 1000 클래스(Class) 등으로 정의한다. 1000클래스는 PDP 제조용(1입방피트 당 0.5μm의 먼지 1000개 미만 및 5μm의 먼지가 없어야 함), 100클래스는 LCD 제조용(1입방피트 당 0.5μm의 먼지 100개 미만 및 5μm의 먼지가 없어야 함), 10클래스는 반도체 제조용(1입방피트 당 0.5μm의 먼지 10개 미만 및 5μm의 먼지 입자가 없어야 함) 등으로 이용된다.
가이드 레일(Guide Rail) : 열차의 선로와 같이 수직, 수평으로 움직이는 화물 이송장치가 그 축의 일정 경로를 따라 움직이도록 해주는 안내 레일을 말한다.
클린 리프트의 경우 기존의 접촉식과 달리 이송장치와 가이드레일이 맞닿는 지점에 자기 부상 기술을 적용하기 때문에 접촉면 없이 떨어져서 움직이게 되며(비접촉 방식), 진동, 소음, 분진 등을 대폭 줄일 수 있다.
한국전기연구원 개요
한국전기연구원(KERI)은 과학기술정보통신부 국가과학기술연구회 산하 정부출연연구기관이다. 1976년 국가공인시험기관으로서 첫 출발한 이후 2017년 기관평가에서 우수 등급을 획득하는 등 최고 수준의 전기전문연구기관이자 과학기술계 대표 정부출연연구기관으로 성장했다. 현재 경남 창원에 소재한 본원 외에 2개의 분원(안산, 의왕)이 있으며, 전체 직원수는 620여명에 달한다. KERI는 실현 가능하면서도 대규모 파급효과가 기대되는 연구과제를 집중 선정하여 국가사회에 기여하는 대형 성과창출을 위해 연구개발에 매진하고 있다. 주요 업무분야는 차세대전력망 및 신재생에너지, 초고압직류송전(HVDC), 전기추진 및 산업응용 기술, 나노신소재 및 배터리, 전기기술 기반 융합형 의료기기, 중전기기 시험인증 등이 있다.
웹사이트: http://www.keri.re.kr
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