▲ 반도체 웨이퍼 이송장비용 2D 라이다 센서, 사진은 반도체 웨이퍼 이송장비(OHT)의 모습으로 장비 1대 당 2~4개의 라이다 센서가 부착되어 있다.

한국기계연구원(원장 박상진)은 국내 라이다 센서 전문기업 에스오에스랩(대표 정지성)과 함께 반도체용 웨이퍼 이송장비에 탑재하는 2D 라이다 센서의 국산화에 성공했다.

2D 라이다 센서는 자율주행 시스템의 눈에 해당하는 핵심부품으로 주변 환경을 입체적으로 인지하여 장애물 인지, 충돌회피 등에 활용된다.

라이다 센서는 초당 수백만 개의 레이저 빔을 지속적으로 발사하고 센서로 되돌아오는 시간을 바탕으로 거리를 측정하여 주변 환경을 입체적으로 인식하는 장비로 자율주행을 위해서 반드시 필요한 핵심 부품이다.

반도체 생산라인에는 사람 없이도 웨이퍼를 이송하기 위해 천정에 설치된 레일을 따라 공정을 이동하면서 웨이퍼를 실어 나르는 자율주행 시스템 ‘OHT(Overhead Hoist Transport)’가 적용되어 있다. OHT 1대 당 2~4개의 라이다 센서가 필요한데 지금까지 전량 독일과 일본 등 수입 제품에 의존해왔다.

▲ 2D 라이다 센서가 반도체 웨이퍼 이송장비(OHT)에 부착된 모습

기계연 인공지능기계연구실 하창완 선임연구원 연구팀과 라이다 센서 전문기업 에스오에스랩, 수요기업 세메스가 라이다 센서 국산 기술 개발 및 사업화를 위해 협력한 끝에 국산 제품의 성능을 높이고, 양산 가능한 기술을 확보하는 데 성공했다.

연구팀은 기술 국산화를 위하여 관련 전문기업과 협력해 실제 반도체 생산 현장에 꼭 맞는 맞춤형 제품 개발에 착수했다. 또한, 제품을 필요로 하는 수요기업과 함께 성능 평가를 진행하여 현장 적용시의 신뢰성을 최대한 높였다.

연구팀은 양산성을 고려한 제품 최적화와 광정렬 개선을 통해 라이다 센서의 핵심성능인 측정분해능 및 정확도를 향상시켰고 제품 조립 후 수작업으로 이루어지던 보정 및 성능평가 단계를 자동화함으로써 대량 생산을 위한 양산기술을 확보했다.

해당 기술은 수요기업 기준 연간 4000여 개의 반도체 웨이퍼 이송장비용 2D 라이다 센서 수입대체 효과를 거둘 것으로 기대된다. 또한 향후 다양한 라이다 센서 개발에 적용되어 자동차의 자율주행과 스마트 모빌리티, 스마트 인프라 구현에도 활용될 전망이다.

기계연 하창완 선임연구원은 “출연연, 국내기업, 수요기업이 적극 협력하여 외산제품에 의존하던 제품을 국산화에 성공하여 의미가 크다”며 “일본의 수출규제 강화와 같은 외부 환경 변화에도 국내 반도체 생태계를 더욱 안정적으로 보호할 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.

에스오에스랩 정지성 대표는 “스마트 팩토리 내 센서 국산화를 통해 국가 기술력을 올리는데 기여할 수 있어서 대단히 감사하다”며 “자율주행 및 스마트 인프라 시장에서도 세계 최고 라이다 회사가 되도록 앞으로 더 최선을 다하겠다”라고 말했다.

한편 이번 성과는 한국산업기술진흥원 소재·부품·장비 양산성능평가지원사업의 일환으로 추진한 ‘반도체 웨이퍼 이송장비용 2D 라이다센서 성능개선 및 양산기술 개발’사업으로 수행됐다.