RESEARCH

Field summary

나노역학(Nanomechanics)은 Nanoscale에서 재료가 외부 힘(Force)에 반응하여 나타내는 역학적 특성을

연구하는 학문 분야이다. 일반적으로 역학적 특성은 그 대상의 size의 영향을 받는데, Nanoscale에서 재료의 강도(Strength), 경도(Hardness), 인성(Toughness) 등은 bulk-scale 대비 다른 특성을 보인다. 한편 최근들어 제품 및 소자의 소형화/박막화/고집적화(다층화)가 이루어지고 이에 따른 구조적 안정성 확보를 위하여 나노 단위에서의 기계적 특성 및 접합력 분석을 통한 신뢰성 평가가 반드시 필요하다.

그러나 기존의 실험법은 주로 수백 μm 이상의 시편을 대상으로 재료의 평균적인 물성만을 측정하는 한계를 지닌다. 이에 본 연구실은 Nanoindentation test, Nanoscratch test를 활용하여 나노역학적 특성을 정량적으로 측정하고 새로운 분석 방법론을 개발하여 연구를 진행하고 있다.

Nanoindentation Test

Nanoscratch Adhesion Test

유연 소자(Flexible device) 는 기계적 변형(굽힘, 비틀림, 인장 등)에 대응하며 본래의 전기적·광학적

기능을 유지할 수 있는 소자를 의미한다. 기존의 Rigid 소자와 달리 Wearable 기기, Display, 전자피부(e-skin) 등 다양한 차세대 분야에

응용 가능하며 경량성, 변형성 등에서 장점을 가진다. 한편 이러한 소자들이 지속적인 작동을 유지하기 위해서는 소자의 물리적 기능 뿐만 아니라 내구성 확보가 필수적인데, 특히 반복적인 굽힘이나 장시간의 인장 등 실사용 조건을 고려한 상황에서 변형 특성을 정밀하게 분석하는 것이 필요하다.

그러나 기존의 분석법은 주로 단순한 변형만을 고려하여 실제 사용 환경을 충분히 재현하지 못하는 한계가 있다. 이에 본 연구실은 분석 노하우를 바탕으로 Tensile/Stretch Test와 Bending Test를 통해 Flexible 소자의 사용 환경을 고려한 정밀 변형 특성 평가를 수행하고 있으며, 소자의 신뢰성을 향상시키는데 기여하고자 한다.

Tensile/Stretch Test

Bending Test

초미세 가공(Ultraprecision Machining)은 가공 오차를 최소화하여 서브마이크로미터

또는 나노미터 단위의 정밀도를 구현하는 고차원의 가공 기술이다. 특히 광학, 반도체, 정밀 센서 등 고정밀 · 고기능 제품에

필수적인 기반 기술이며, 정밀한 형상 복제가 요구되는 곳에 사용된다. 이러한 현대 산업에서 부품 단위에서의 치수 정밀도와 표면 품질이 제품의 성능과 수명을 결정짓는 핵심 요소이므로 가공 정밀도에 대한 요구도 더욱 높아지고 있다.

그러나 산업 현장에는 여전히 경험적 접근을 활용하는 경우가 많아 체계적이고 정량적인 공정 제어 기술이 필요하며 공구 수입 의존도를 줄이기 위한 국산화 기술이 필요하다. 이에 본 연구실은 금형 가공(Metal Mold Machining) 및 드릴링(Drilling) 분야를 중심으로 치수 정밀도 향상, 표면 품질 개선, 공정 안정화를 목표로 초정밀 가공 연구를 수행하고 있다.

Metal mold machining

Drilling