대형 유리기판 두께-굴절률 측정 센서 개발

▲ KRISS 진종한 책임연구원(뒤쪽) 연구팀이 대형 유리기판의 두께와 굴절률을 실시간 측정하고 있다.

국내에서 판매되는 TV 화면이 7년 사이에 평균 10인치나 커진 가운데 한국표준과학연구원이 TV 화면 제조 공정에서 대형 유리기판의 두께 불량을 안정적으로 검출하는 측정기술을 개발해 상용화에 성공했다.

표준연 광학표준센터 진종한 책임연구원팀은 강한 진동 환경에서도 실시간으로 대형 유리기판의 두께와 굴절률을 측정할 수 있는 센서를 개발했다.

해당 기술을 광계측 전문기업에 2017년 이전했으며, 이를 기반으로 상용화된 제품은 올 7월 글로벌 유리 전문기업에 공급 계약이 체결됐다.

진종한 책임연구원팀은 광간섭계를 기반으로 대형 유리기판의 두께를 실시간 측정하는 센서를 개발했다.

이번에 개발된 센서는 세계 최고의 진동 둔감(vibration insensitive) 성능을 자랑하여 진동이 강한 악조건 속에서도 정확한 두께 측정이 가능하다.

연구팀은 유리기판에 빛을 보내 반사시키는 기존의 반사식 간섭계 형태에서 탈피, 빛을 그대로 통과시키는 투과식 간섭계 형태를 도입함으로써 진동의 영향을 최소화했다.

▲ 기술을 기반으로 상용화한 ‘대형 유리기판 두께 및 굴절률 측정 센서’

이번 기술의 또 다른 특징으로는 굴절률 측정이 있다.

빛은 재질에 따라 전파되는 속도가 다르기 때문에, 기존에는 별도 과정을 통해 유리기판의 굴절률을 파악한 다음 두께 측정이 가능했다. 이번 기술은 센서 하나로 굴절률까지 함께 알 수 있기 때문에 사전에 굴절률을 측정하는 번거로운 작업이 필요하지 않다.

진종한 책임연구원은 “수많은 IoT 기반 첨단 제품에 사용되는 유리기판 생산 공정에 적용 가능한 최적의 측정기술”이라며 “기존의 외국산 센서로는 대응이 불가능한 두께 및 굴절률 동시 측정을 실현했다”고 말했다.

수 미터 크기의 유리기판은 모든 면적이 균일한 두께로 생산되어야 하며, 유리기판 두께 차이로 발생한 미세한 굴곡은 픽셀의 불량을 유발하고, 곧바로 화면의 왜곡으로 이어진다.

존의 센서로는 심하게 흔들리는 유리기판의 두께를 안정적으로 연속 측정할 수 없기 때문에 일반적으로 진동이 발생하는 공정에서 유리기판에 굴곡이 없는지 완벽히 검사하기란 사실상 불가능했다.