생기원·자평테크, 탄소섬유강화플라스틱 공정기술 국산화 성공

공정 개선 통한 생산 효율 70% 개선 기대

한국생산기술연구원(이하 생기원)은 자동화장비 전문회사인 자평테크와 탄소섬유강화플라스틱(CFRP) 생산 엔지니어링 공정기술을 개발했다고 25일 밝혔다.

이번에 개발된 기술은 디스플레이 제조 공정 간 이동 및 보관에 사용되는 카세트에 유리 기판을 안착시키는 '카세트용 서포트 바' 제조 장비에 적용해 시험 생산 중이다.

서포트 바는 유리 기판을 옮기는 로봇팔의 간섭을 최소화하기 위해 단단하고 휘어짐이나 처침이 없고, 진동이 적어야 한다. 이에 CFRP가 카세트 서포트 바에 가장 적합한 소재로 널리 사용된다.

자평테크 소속 연구원이 이번에 개발된 공정 장비를 조작하고 있다. (사진=생기원)

생기원 지능형생산시스템연구부문 최경락 수석연구원팀은 수조에 담긴 합성수지에 탄소섬유를 담가 묻히는 방식에서 탄소섬유에 합성수지를 주입하는 방식의 기술을 개발, 카세트 서포트 바 제조 핵심공정인 'CFRP 제조용 주입 장치 원천기술'을 확보하는 데 성공했다.

또 주입양 제어 및 경화온도 관리를 위해 탄소섬유와 합성수지의 혼합비율, 투입배열, 온도에 따른 경화도 등 다양한 실험 및 해석 데이터를 도출하고, 밀폐 조건에서 탄소섬유 합침율을 높이는 방법을 비롯해 탄소섬유 적층 방법, 원액 누출 방지 방법 등도 고안했다.

연구팀은 탄소섬유 투입 장치, 원액 함침·경화 구간 온도 제어 시스템, 혼합 도구 등을 한 데 합친 '밀폐형 재료 주입 장비'도 만들었다. 이 장비로 CFRP 부품을 카세트 바에 적용할 경우, 약 20~50%의 비용 절감과 공정개선으로 인한 최대 70%의 생산효율 효과를 거둘 것으로 기대된다.

최경락 생기원 수석연구원은 "CFRP의 제조기반 기술을 국산화했다는데 이번 기술 지원의 의의가 있다"며 "첨단 신소재 제조기술 분야에서 선진국 종속에서 벗어나는 계기가 되기 바란다"고 전했다.

한편, 이번 연구는 생기원 '중소기업 지원 선도연구기관 협력기술개발사업'을 통해 진행됐다.