한국표준과학연구원(KRISS)은 엄태봉 길이센터 책임연구원 연구팀이 레이저 간섭계 측정 정확도를 향상시킬 수 있는 정밀 교정시스템을 개발했다고 21일 밝혔다.
레이저 간섭계는 파장이 일정하도록 안정화된 레이저 간섭 특성을 이용해 길이를 정밀하게 측정하는 장치다. 길이표준 분야 최상위 측정기다.
간섭은 두 개 이상의 빛 파동이 서로 만날 때 파동 간 위상차에 따라 강도가 보강 또는 상쇄되는 현상이다.
반도체 리소그래피(패턴형성을 위한 미세 가공기술) 장비 등과 같은 초정밀 시스템 변위 측정 센서로 널리 사용된다.
기존 레이저 간섭계는 레이저 주파수만을 교정해 사용해왔다. 하지만 일반적인 산업 현장에서 레이저 간섭계를 사용할 경우 온도, 압력, 습도 등 환경 요소 변화에 따라 레이저 파장이 달라지기 때문에 길이 측정에 오차가 생기는 문제가 발생했다.
예를 들어 공기 온도 1℃의 차이에서 1m 길이에 대한 측정값은 약 1㎛ (100만분의 1 m) 정도 오차를 갖는다.
연구팀은 고도화 된 환경 인자 센서가 내재된 레이저 간섭계 교정 시스템을 개발했다.
연구팀은 이동범위가 2m와 50m인 이동장치 위에 기준인 간섭계와 교정이 필요한 간섭계를 설치한 뒤 이동기구 거리를 변경하면서 양 쪽 간섭계가 측정한 거리 값을 비교해 오차를 파악했다.
교정 중 환경 요소의 변동, 교정 시스템 스테이지의 운동 오차 등의 영향을 최소화하기 위해 기준 레이저 간섭계와 교정 대상 간섭계를 동축으로 구성하고 같은 광학계를 사용해 평가한다.
연구팀은 수요자 요구에 맞춰 2m 범위 단거리, 50m 범위 장거리 레이저 간섭계 성능평가 및 교정 서비스를 제공 중이다.
엄태봉 박사는 “산업 현장에서 별도 복잡한 파장 보정 과정 없이 길이 측정 정확도를 10배 정도 향상시킬 수 있을 것으로 기대한다”고 밝혔다.
대전=박희범 과학기술 전문기자 hbpark@etnews.com
