충북TP, 그린광학 AI 코팅기술 고도화 지원

충북테크노파크 전경 / 충북TP제공

[투데이에너지 임자성 기자] 숙련 작업자의 손끝 감각과 과거 경험에 의존하던 초정밀 광학부품 코팅 현장에 인공지능 기반 수치 예측 체계가 도입됐다. 다층 박막 증착 시 발생하는 나노미터 단위의 표면 변형을 사전에 계산해 최적의 보상 두께를 도출함으로써 불량률을 획기적으로 낮추고 공정 재현성을 끌어올렸다.

(재)충북테크노파크 스마트제조혁신센터가 ‘충북청주 공정혁신시뮬레이션센터 운영사업’을 통해 광학부품 전문 제조기업 ㈜그린광학의 광학코팅 공정 고도화를 지원했다고 10월 20일 밝혔다. 이번 사업은 산업통상자원부, 한국산업단지공단, 충청북도, 청주시의 지원을 받아 추진됐다.

정밀 광학부품은 표면에 얇은 막을 여러 겹 입히는 코팅 과정에서 박막 잔류 응력으로 인해 표면이 미세하게 뒤틀리는 문제가 발생한다. 이로 인해 부품을 통과하거나 반사되는 빛의 파면(진동 상태가 동일한 지점을 연결한 면)에 10억분의 1미터 수준인 나노미터(nm) 단위의 오차가 발생한다. 그동안 업계에서는 이를 보정하기 위해 부품 후면에 보상 코팅을 적용해 왔으나, 코팅 두께를 정하는 기준이 작업자 경험과 기존 레시피에 머물러 재공정이 반복되는 한계가 있었다.

이에 충북테크노파크는 사업 참여기관인 한국기계연구원 광응용장비연구실과 협력해 그린광학의 실제 양산 기록을 바탕으로 코팅 전후의 파면 변화를 예측하는 기술을 구현했다. 한국기계연구원은 축적된 공정 데이터를 정리·검증한 뒤 인공지능(AI) 회귀분석을 적용해 파면 변형에 결정적 영향을 미치는 주요 인자를 도출했다. 이어 박막 응력에 따른 기판 변형이라는 물리적 상관관계를 접목해 정밀 예측 모델을 설계했다.

이를 기반으로 현재 파면 상태와 목표 파면값을 입력하면 최적의 보상 코팅 두께를 즉시 산출해 주는 현장용 계산기를 구축해 그린광학에 보급했다. 부품 단위 교차검증 결과 평균 오차 3~10 nm 수준의 정밀한 예측 정확도를 확보했으며, 검증 범위를 벗어난 이상 수치 입력 시 오작동을 방지하는 안전장치도 탑재했다.

경험 기반 공정을 데이터 기반 정밀 제어로 전환한 그린광학은 가시적인 경영 성과를 거두고 있다. 2024년 317억원이던 매출액은 2025년 약 32% 증가한 418억원을 달성했으며, 같은 기간 수출액은 581만 달러에서 813만 달러로 약 40% 늘었다. 그린광학은 이러한 기술 경쟁력을 앞세워 올해 매출 600억원, 수출 1000만 달러 달성을 목표로 삼고 있다.

민문길 충북테크노파크 스마트제조혁신센터장은 “시뮬레이션과 데이터 분석 기술은 숙련자의 감각에 기대던 정밀 제조 공정을 정량적으로 제어하고 관리할 수 있게 돕는 핵심 수단”이라며 “지역 제조기업들이 디지털 공정혁신 역량을 안정적으로 확보할 수 있도록 현장 중심의 기술지원을 지속 확대하겠다”고 말했다.