한국표준과학연구원(KRISS)이 복잡한 곡면의 부품 형상을 생산 공정에서 즉시 검사할 수 있는 측정 기술을 개발했다고 밝혔습니다. KRISS은 플렉서블 디스플레이와 자동차 외관, 차세대 2차전지 초박판 등 첨단부품의 표면 변화와 결함을 이미지 한 장으로 검사 가능한 자유곡면 3차원 측정기술을 개발했다고 전했습니다.
이번 기술은 측정 대상의 형태와 크기에 구애받지 않고 구성이 간단해 실제 산업현장 생산 라인에 바로 탑재할 수 있다는 점이 장점입니다.
자유곡면은 단순히 평평하거나 둥글지 않아 어디서 봐도 비대칭적인 표면을 의미합니다. 생활 속 수 많은 제품들이 자유곡면을 만나 초소형·초경량화는 물론 디자인 관점에서도 미적 요소를 추구하는 형태로 진화하고 있는데요.
항공기와 우주선, 자동차 외관과 같은 큰 규모의 부품에서 많이 사용되던 자유곡면은 가공기술이 발전하면서 점차 디스플레이나 반도체와 같은 초정밀 부품까지 적용 영역을 확장하고 있습니다.
하지만 그만큼 흠집이나 파손과 같은 결함 문제 또한 잦아졌는데요. 문제는 기존의 측정 기술로는 결함을 파악하기가 매우 어려웠습니다. 단순한 구조의 표면에만 적용이 가능한데다 자유곡면이 요구하는 수준인 나노미터 이하까지 측정할 수 없었기 때문인데요. 기존 방법은 측정 시간이 오래 걸려 실시간으로 발생하는 다양한 결함에 즉각적인 대처가 불가능하다는 것 또한 큰 문제점이었습니다.
KRISS은 기존의 한계를 뛰어넘어 '자유곡면 실시간 3차원 형상측정기술'을 개발하는 데 성공했습니다. 이미지 한 장만으로 자유곡면에 대한 나노미터 수준의 초정밀 실시간 표면 검사를 가능케 한 것이죠.
이번 기술의 핵심 방식은 최적화된 복합 격자무늬 패턴을 측정 대상에 쬔 다음에 얻어지는 한 장의 이미지를 독자적인 알고리즘으로 분석하는 데 있습니다. 복합 격자무늬 패턴을 제품의 표면에 쬐면 흠집이나 손상 등의 표면 결함이 두드러져 검출이 용이해졌습니다.
김영식 KRISS 책임연구원은 "실제 생산 공정 어디서든 쉽게 적용할 수 있도록 측정기술의 완성도를 높여 자동화 및 모듈화하였다"며 "다양한 최첨단 산업 분야의 핵심 검사 장비 기술로 활용될 것으로 기대된다"고 말했습니다. 이번 연구 결과는 국제학술지 <Scientific Reports>에 게재됐습니다.
