공구를 정확하고 빠르게 교환 장착할 수 있는 형상기억합금¹ 이용공구 클램핑 시스템이 국내 최초로 개발됐다.

 

한국기계연구원(원장 최태인) 초정밀시스템연구실 박종권 박사팀은 지식경제부 산업원천 연구개발사업인 `나노기반 초정밀/초미세 Hybrid 가공시스템 개발사업`을 통해 링 형상의 형상기억합금(SMA Ring)을 초소형 공구 클램핑 장치에 적용해 공구를 매우 정밀하고 견고하게 장착하고 교환할 수 있는 스마트 공구 클램핑 시스템을 개발했다.

 

이번 기술 개발로 공구를 장착하는 구성 요소와 시스템이 단순해져 공구를 5초 안에 교환할 수 있게 됐다. 기존에는 공구를 탈착하기 위해 200℃ 이상 가열하는 데에 1분 이상의 시간이 걸렸고. 콜렛(collet)이나 바이스(vice) 등의 부가적 작동부품 뿐만 아니라 고가의 클램핑·언클램핑 시스템이 필요했다.

 

개발된 클램핑 시스템은 공구의 직경이 최소 0.5mm로, 300,000rpm에 이르는 고속회전 시에도 안정된 가공 상태를 보여 고속회전이 필요한 소형 마이크로 가공 분야에 응용될 수 있다. 또한 밀링(milling·절삭), 드릴링(drilling) 등의 가공 시 탈착 반복정밀도가 기존보다 3배 이상 향상됐다. 또 기존 방식과 달리 가공에 따라 온도가 높아질수록 파악력이 더욱 커지는 것으로 나타났다.

 

시장가치 전문 평가기관에 따르면 새로 개발된 시스템은 기술가치 23억원, 연매출 200억원, 세후 영업이익 20억원이 가능할 것으로 추정된다.

 

연구책임자인 박종권 박사는 "형상기억합금의 응용분야가 무궁무진해 다른 기계요소에 적용하기 위한 연구도 계속하고 있다"며 "새로 개발된 시스템을 기반으로 단시간 내에 공구교환이 가능한 ATC(자동 공구 교환장치)도 개발 중"이라고 밝혔다.

 

 

 

1. 형상기억합금(shape memory alloy·SMA): 일정한 온도가 되면 본래의 형상으로 되돌아가는 성질이 있어 고온에서 기억된 형상을 저온에서 변형시켜 가열하면 본래의 형상으로 되돌아가는 합금.