광학 업계 위한 다기능 유리-세라믹 소재
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광학 업계 위한 다기능 유리-세라믹 소재
  • 이호형 기자
  • 승인 2015.11.10 16:49
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MACOR, 디지털 로터리 스캐너의 기술적 요건 충족

시장 조사에 따르면 광학 부품 시장은 지난 5년간 연 8~12%의 성장률을 보여 왔다. 통신 시장 확대, 인터넷 사용 증가, 정보 인프라 디지털화로 광학 부품 시장 내 경쟁은 격화됐다. 이러한 시장 환경에서 전자 기기의 경박단소(輕薄短小)화와 성능고속화로 인해 제품의 열적, 광학적 특성 개선에 대한 요구 또한 증가하게 됐다.  
이는 시장 전반에 영향을 미치고 있다. 열전도율 해결책을 서둘러 찾아낸 제품으로는 디지털 로터리 스캐너(digital rotary scanner)를 들 수 있다.
광학 산업계는 건축산업에서처럼 레이저빔의 초점을 조절해 실제 도면의 반사상 이미지를 포착할 수 있는 기능을 디지털 로터리 스캐너에 장착했다. 이를 위해서는 로터리 드럼 위로 광선을 투사해 이미지를 복제해야 한다. 하지만 이는 생각만큼 간단하지 않고 회전 드럼(아래 그림 내 회전축) 속에서 엄청나게 복잡한 과정을 거쳐야 한다.    

<글: 프랑크 드 로게릴 (Franck de Lorgeril) 코닝 산업 제품부 글로벌 마케팅 및 세일즈 매니저>
<자료 제공: 코닝(www.corning.com)>

회전드럼(회전축) 속 금속축(metal shaft)에는 한 쪽 끝에 광선의 초점을 조절하는 광학 부품이 있다. 스캐닝 과정을 방해하는 진동을 막기 위해 에어 베어링(air bearing)이 금속축에 대한 완충제 역할을 한다.
로터리 드럼이 회전하는 동안 에어 베어링(air bearing)이 고속으로 운동해 금속축에 열을 발생시키는 경우가 있다. 이 열은 축의 끝에 장착된 광학 부품에 전달돼 광선의 초점에 영향을 미친다. MACOR는 금속축과 광부품 사이에 삽입돼 열전도를 막음으로써 이 문제를 해결했다. 

▲ 오리피스 라인(orifice line) 단면도용어: 광속 분할기(beam splitter), 광센서(photoreceptor), 그레이팅 디스크(grating disk), 거울(Mirror), 반사소자(Reflective element), 회전축(rotation axis)

시장 수요에 부응 = MACOR는 저밀도, 기계 가공성이 있는 유리-세라믹 소재로 이 요건에 완벽하게 부합한다. 디지털 로터리 스캐너 제조사들은 MACOR의 물성을 시험했다. 로터리 기기 제조사들은 기존 솔루션으로 제조시 열차단제(heat barrier) 없이는 작동이 불가능한 민감한 광학부품에 투자했다. 이 경우 제조사들은 또 다른 광학 부품 세트 설계까지 몇 개월을 기다려야 했다.  

MACOR를 채택한지 몇 주 만에 제조사는 열전도 문제를 해결하고 로터리 디지털 스캐너의 신규 매출을 확보했다. 또한 MACOR는 다른 세라믹 소재에 비해 제조 과정에 도입하기가 용이하다는 장점이 있다.

MACOR는 반응 속도, 정확도가 높은 기계가공성, 낮은 열전도율 등 제조사의 요건을 충족한다. MACOR는 수개월이 걸릴 법한 제조사의 문제에 빠른 해결책을 제시함으로써 다운타임(downtime)을 최소화한 생산을 가능하게 만들었다.

▲ MACOR는 운모 유리 세라믹 소재로 독특한 복합 물성을 띤다. 기존 금속용 공구로 쉽게 가공이 가능하며 소성 후 열처리가 필요하지 않다.

프랑크 드 로게릴 (Franck de Lorgeril) 코닝 산업 제품부 글로벌 마케팅 및 세일즈 매니저는 “MACOR는 최적의 고성능 세라믹 소재이며 코닝의 경험이 풍부한 협력사들의 서비스 지원이 가능하다”고 밝혔다. 

MACOR는 운모 유리 세라믹 소재로 독특한 복합 물성을 띤다. 기존 금속용 공구로 쉽게 가공이 가능하며 소성 후 열처리가 필요하지 않다. 기술적 강도와 절연성이 고성능 플라스틱을 능가하는 다기능 세라믹 소재로 제로 다공성(zero porosity)에 아웃개싱(outgassing, 유해가스 발생)이 없으며 고온(상용 800°C, 최고 1000°C)에서도 안정적이다.

또한 가공 공차가 최고 0.0005인치, 20 마이크로 인치 이하까지 표면 마감 가능, 0.5 마이크로 인치AA연마 공정 가능하다. MACOR는 내방사성이 있고 열전도율이 낮아 전기 절연체로도 사용 가능하다. 



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