[프리즘] 제어(Control) 기술의 시대

강대화 한국폴리텍대학 대전캠퍼스 스마트자동화과 교수(공학박사)

강대화 한국폴리텍대학 대전캠퍼스 스마트자동화과 교수(공학박사)

이 칼럼을 읽는 독자 중에는'제어'라는 단어가 익숙하지 않은 경우도 있을 것이다. 하지만 제어기술은 이미 우리의 생활과 아주 밀접하게 연관 되어 있으며, 제어 기술이 없다면 현대 사회는 지속되기 어렵다고 해도 과언이 아니다. 제어라는 단어를 국어사전에서 찾아보면, '통제하여 잘 다스리는 것'이라고 명기되어 있으며, 일반적인 공학분야에서 제어는'어떤 목적에 적합하도록 대상이 되는 것에 필요한 조작을 가하는 것'이라고 설명되기도 한다. 영문으로는'Control'이라 한다.

제어 기술은 1960년대부터 시작된 우리나라의 산업발전에서 매우 중요한 역할을 담당하였으며, 제조업 강국으로 발전하기 위한 필수 기술이다. 제조를 통해 생산되는 제품의 생산성을 향상시키고, 소비자가 만족할 수 있는 품질 제고와 에너지 효율을 높이는데 핵심기술로 우리나라가 세계적인 제조업 경쟁력을 보유하게 된 원동력으로 평가받고 있다. 이러한 제어기술은 반도체, 자동차, 건설, 화학, 전자 및 기계 등 거의 모든 산업에 적용되고 있다. 특히 현대 사회는 반도체 없이 유지 될 수 없으며, 산업의 쌀로 인식되었던 반도체가 전략자산이자, 안보자산으로 평가받는 시대이기 때문에 다양한 산업 중 반도체 분야의 제어기술에 대해 좀 더 알아보고자 한다.

반도체 집적회로의 고집적화에는 반도체 노광장치의 해상도 향상과 웨이퍼가 탑재되는 스테이지의 정밀도가 매우 중요하며, 단위 시간당 많은 수량의 반도체를 생산하기 위해서는 스테이지의 고속, 정밀 이동 제어가 필수적이다. 이러한 제어 과정에서 미세 진동을 억제하는 것도 요구되는데 활용되는 제어기법에는 정밀진동제어, 고속 이동, 고정밀도 위치결정 제어 등이 있다. 반도체 제어기술은 일반적으로 알려진 반도체 제조 8대 공정(웨이퍼 제조공정, 산화 공정, 포토 공정, 식각공정, 증착&이온주입공정, 금속배선공정, EDS공정, 패키징공정)에서 다양하게 적용되고 있다. 예를 들어 반도체 제조 라인에서 왼쪽에서 오른쪽으로 왕복하는 모터제어는 1축, 여기에서 앞과 뒤를 추가하면 2축, 여기에 위아래를 추가하면 3축 제어가 된다. 정밀 기기를 조립하는 라인은 보통 수십축 이상을 제어하는 경우가 있으며 여기에 사용되는 제어기술은 PLC(Programmable Logic Controller)기술, PC기반제어기술, 공유압제어기술 등이 있다. 최근에는 자율주행자동가 등장하면서 자동차 제어기술도 빠르게 발전하고 있는데. 자율주행자동차를 구현하기 위해서는 많은 수량의 차량용 반도체가 필수적으로 탑재되어야 하며 이러한 차량용반도체 제조에도 반도체 장비 제어기술이 필요하다. 제어기술은 산업체 및 국가 간에도 철저하게 보안이 유지되는 핵심 기술분야이다. 우리나라도 반도체, 자율주행자동차 등 다양한 분야에서 제어기술을 연구하고 있으며, 향후에도 많은 발전이 기대된다.

세계적인 경쟁력을 보유하고 있는 우리나라의 반도체 산업은 전체 수출의 20% 정도를 차지하는 매우 중요한 분야이다. 특히 20여년간 낸드와 D램분야에서 글로벌 1위를 유지하고 있는데, 이러한 기저에는 반도체 장비 제어기술의 발전도 큰 원동력이 되었다. 우리나라가 반도체 산업의 경쟁력을 유지하려면 관련 인재 확보가 필수적이며, 특히 반도체 장비제어 전문 인력이 반드시 양성되어야 한다. 반도체 장비제어 인재는 반도체 제조 공정에 대한 이해와 기술을 겸비하고 반도체 장비제어 및 운영, 공정관리 등을 통해 반도체 생산 과정을 원활하게 진행하는 핵심 기술인력으로, 향후 많은 실무인재 수요가 있을 것으로 예상된다. 필자가 재직중인 한국폴리텍IV대학 대전캠퍼스는 '24학년도 신입생 모집을 목표로 '반도체장비제어과' 및 '반도체융합기계과' 2개 학과 신설을 추진하고 있다. 현재 강의실과 실습실 리모델링 및 반도체 교육장비 등을 도입하고 있다. 관심 있는 독자는 한국폴리텍IV대학 대전캠퍼스 홈페이지를 방문해보시길 권해 드리며 '반도체장비제어과'등 신설 학과에 대해서는 향후 지면을 통해 상세히 소개해 드릴 것을 약속드린다.

강대화 한국폴리텍대학 대전캠퍼스 스마트자동화과 교수(공학박사)