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단결정 다이아몬드를 이용한 초정밀 절삭공구

전문가 제언: ○ 단결정 다이아몬드를 이용한 초정밀 다이아몬드 절삭공구는 광학부품을 중심으로 나노미터 고정도 미세가공 절삭에서 성능을 우수하게 발휘해 왔다. 부품 형상 및 정도에 대응하는 공작기계는 1㎚ 제어가 가능한 5축 초정밀 가공기가 개발되어 초정밀 다이아몬드 절삭공구가 요구되었다. 종래 천연다이아몬드 대신에 이론과 제조기술로 뒷받침되는 합성 초정밀 다이아몬드 절삭공구가 상품화 되었다. 본 논문에서 초정밀다이아몬드 절삭공구 성능과 용도 소개를 한다.

○ 천연 다이아몬드는 무색투명 단결정 보석으로 품질 차이가 있는 단점이 있다. 또한 기술자의 경험과 숙련도에 따라서 천연 다이아몬드를 사용해서 제작한 공구가 성능 차이가 발생한다. 숙련된 기술에 의존하지 않는 단결정 다이아몬드를 합성하게 되었다. 현재까지 플라스마 CVD방법 등으로 Φ3인치 이상 크기의 단결정을 합성하지 못하고 있다. 대면적 고밀도 플라스마 기술을 활용해서 대면적 단결정 다이아몬드 제조 기술개발이 필요하다.

○ 국내의 비구면 렌즈 금형은 1989년 삼성전자에서 다이아몬드 절삭공작기계를 도입한 이후부터 국산화되어서 광학 제품인 캠코더, 프로젝션 TV, 레이저 프린터, 휴대폰 등에 들어가는 광학 렌즈에 적용되었다. 현재는 국내 광학렌즈 95% 이상을 공급할 수 있는 수준에 이르렀다. 그러나 절삭 공작기계는 거의 일본에서 수입하고 있는 실정으로 국산화를 위해서 핵심부품인 다이아몬드 절삭공구 개발을 시급히 수행되어야 한다.

○ 2016년 국내의 공업용 다이아몬드 시장은 약 1조 6천억 원으로 추정되며 대표적인 다이아몬드 제조업체는 일진, 이화, 신한다이아몬드이다 (KISTEP 2015년 10월). 다이아몬드 제조방법은 주로 플라스마 CVD방법을 적용하고 있다. 이 방법으로 반도체 및 디스플레이를 제조하는 공정기술은 한국이 세계 제일로 우수하다. 산학연이 협력하여 이러한 제조기술을 대면적 단결정 혹은 다결정 다이아몬드 제조에 적용해서 제품화하면 매출확대에 크게 기여할 것으로 기대된다.

저자: Kazushi Obata
자료유형: 니즈학술정보