머리카락 굵기 7분의 1 오차까지 잡아내는 초정밀 로봇이 등장했다.
한국표준과학연구원(KRISS)이 고성능 로봇을 활용해 국방과 차세대 통신 분야 핵심 부품 성능을 극도로 정밀하게 검증하는 전자파 측정 플랫폼을 구축했다.
KRISS 전략기술연구소 전자파측정그룹 연구팀은 수십 GHz 이상 고주파수 대역 안테나와 반도체 패키지를 측정하는 로봇 기반 초정밀 시스템을 개발했다고 31일 밝혔다.
고주파 대역은 파장이 짧아 측정 대상 위치가 미세하게만 어긋나도 결과값이 크게 변한다.
이번에 개발한 시스템은 앞뒤, 좌우, 위아래 이동과 회전이 모두 가능한 6자유도(6-DOF) 로봇 기술을 적용한 것이 특징이다.
이를 통해 최고 750GHz의 광대역 전자파를 측정할 수 있다.
특히 안테나 정렬 오차를 머리카락 굵기의 7분의 1 수준인 10㎛ 이내로 줄였다.
이는 미세한 오차에도 민감한 고주파 대역에서 정밀한 측정을 수행할 수 있어 기술 완성도를 높인다.
아울러 로봇이 대상 주변을 유연하게 움직이며 스캔해 좁은 공간에서도 저비용으로 고정밀 시험을 반복할 수 있다.
이 기술은 국방 분야 무기체계 평가에서 핵심 역할을 할 것으로 기대된다.
실제 항공기나 전투차량을 직접 시험하기 어려운 경우 크기를 줄인 축소 모형에 전자파를 쏘아 반사·퍼짐 특성을 확인하는 전자파 산란 특성 평가를 실시한다.
모형에서 발생하는 미세한 위치 오차는 실물 크기로 환산할 때 결과에 큰 영향을 주는데, KRISS 초정밀 제어 기술은 이런 오차를 최소화했다.
연구팀은 7축 로봇 2기와 6축 로봇 1기, 2m 선형 스테이지 시스템에 자체 개발한 모니터링 소프트웨어를 결합해 로봇 움직임과 측정 조건을 실시간 제어했다.
이를 통해 복잡한 형상을 가진 항공기 레이다는 물론 위상배열 안테나 모듈, 반도체 안테나 등 다양한 측정 대상에 맞춰 시스템을 유연하게 운용할 수 있다.
이 중 위상배열 안테나는 여러 안테나 소자의 전파위상을 조절해 원하는 방향으로 전파를 정밀하게 송수신하기 때문에 이번 기술의 적용성이 크다.
연구팀은 이 기술을 기반으로 전자파 측정 표준 고도화와 산업현장 적용을 동시에 추진할 계획이다.
특히 차세대 통신과 반도체, 국방 분야에서 요구되는 초정밀 측정 수요에 대응해 관련 기술을 지속 발전시킬 계획이다.
권재용 KRISS 책임연구원은 “로봇의 유연한 기동성과 자체 구축한 정밀제어 기술을 결합해 기존 고정형 측정 방식이 가진 한계를 극복했다”며 “향후 인공지능을 접목해 국방, 반도체, 차세대 통신 등 국가 전략기술 분야 전자파 측정 기술을 고도화하겠다”고 설명했다.
한편, 이번 연구결과는 지난해 10월 국제학술지 ‘컴포지트 커뮤니케이션즈(Composites Communications)’에 게재됐고, 전자파 분야 국제학회 ‘ISAP 2024’에서 최우수 안테나 측정 논문상을 받았다.
(논문명: Multilayered foam-based electromagnetic interference absorber mimicking free space between pyramid structures)
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