| 세계 최대 구경 단량체 탄화규소 반사경 개발 성 | ||
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 최근 중국과학원 창춘(长春)광학정밀기계물리연구소에서 담당한 국가중대과학연구장비개발 프로젝트 "4m급 고정밀도 SiC 비구면 반사경 통합제조시스템"이 검수에 통과했다. 이는 세계 최대 구경 탄화규소 단량체 반사경으로서 중국 광학시스템 제조능력이 국제 선진수준에 도달하였음을 의미한다. 대구경 고정밀도 비구면 광학반사경은 고해상도 공대지 관측, 심우주탐사 및 천문관측시스템의 핵심 부품이다. 해당 반사경 제조기술 수준은 그 나라의 고성능 광학시스템 개발 능력을 가늠하는 주요 지표로서 국방안전, 국민경제건설, 기초과학연구능력에 중요한 의미가 있다. 탄화규소 세라믹재료는 국제 광학계가 인정하는 고안정성 광학반사경재료이다. 따라서 탄화규소재료를 이용하여 대구경 이미징 시스템의 성능을 대폭 향상시킬 수 있다. 광학망원경의 해상도는 반사경 구경에 의해 결정되는데 반사경 구경이 클수록 뚜렷하게 보인다. 과학분야에 사용되는 "대형거울" 제조는 쉽지 않다. 구경이 4m를 초과할 경우 광학재료와 광학가공은 큰 어려움에 부딪힌다. 가시광 대역을 관측할 때, 표면 정밀도 즉 거울면의 평탄도가 2nm 이내야 하는데 4m 반사경일 경우에 베이징시 면적에 해당하는 규모의 토지를 평평하게 고르는데 지면의 고도차가 1mm 이내야 하는 것에 해당한다. 미국, 프랑스, 독일 등 국가는 대구경 반사경 소재 제조 및 반사경 가공기술을 보유하였지만 중국은 4m급 대구경 반사경 제조 능력을 갖추지 못하였다. 연구팀은 9년 동안 탄화규소 소재 제조, 비구면 가공 검측, 탄화규소 표면 개질 코팅을 위한 제조설비 개발 및 제조공법 연구를 수행하여 끝내 자체적 지식재산권을 보유한 4m급 고정밀도 탄화규소 비구면 통합제조 플랫폼을 구축함과 아울러 4m급 고정밀도 탄화규소 비구면 제품 개발을 완성하였다. 대구경 고정밀도 탄화규소 비구면 반사경 제조에서 주요한 기술적 어려움은 탄화규소재료 제조, 비구면 가공 검측 및 고성능 개질 코팅 등 3가지이다. 탄화규소 소재제조에서 연구팀은 다수 소재 제조 핵심기술을 파악하였고 대구경 탄화규소 소재 제조 플랫폼을 구축하였다. 연구팀은 선후하여 2m, 3m 단량체 탄화규소 소재 및 4m 구경의 완전 탄화규소 소재를 제조하였다. 이로써 대구경 탄화규소 광학재료 관련 기술에 대한 자체적 제어를 달성하였다. 비구면 가공 검측 기술면에서 연구팀은 국내 최초로 비구면용 수치제어 머시닝센터를 성공적으로 개발하였고 또한 통합화 가공설비 방안을 창의적으로 제안하였다. 연구팀은 4m급 탄화규소 비구면 고정밀도 가공정밀도를 16nm 이상에 도달시키는 등 고정밀도 가공 및 검측기술의 자체적 통제를 전면적으로 달성하였다. 고성능 개질코팅에서 연구팀은 세계 최초로 SiC 반사경 개질 및 반사막 코팅 통합설비를 성공적으로 개발하였다. 연구팀은 최초로 마그네트론 스퍼터링 기술을 응용하여 4m급 탄화규소 표면 개질을 완성함으로써 고품질 광학표면 폴리싱 요구를 만족시켰다. 또한 4m 탄화규소 반사경 표면의 고반사율 박막 코팅을 성공시켜 가시광에서 장파적외선까지 전부 대역의 반사율을 95% 이상에 도달시켰다. 해당 프로젝트에 기반하여 제조한 1.5m, 2m급 탄화규소 비구면 반사경은 이미 국가 중요 모델에 응용되었다. 4m급 탄화규소 비구면 반사경은 향후 지상기반 대형 광전시스템에 응용될 전망이다. 정보출처 : http://tech.gmw.cn/2018-08/23/content_30717968.htm |
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