초정밀 모션 모듈: 화강암 정밀 베이스 vs 주조 베이스.

초정밀 모션 모듈의 적용에 있어 핵심 지지 부품인 베이스는 모듈의 성능에 결정적인 역할을 합니다. 화강암 정밀 베이스와 주조 베이스는 각각 고유한 특성을 지니고 있으며, 그 차이는 확연합니다.
I. 안정성
수백만 년에 걸친 지질학적 변화를 거쳐 형성된 화강암은 석영, 장석 등의 광물이 밀접하게 결합된 조밀하고 균일한 내부 구조를 가지고 있습니다. 이러한 독특한 구조 덕분에 화강암은 탁월한 안정성을 자랑하며 외부 간섭에 효과적으로 저항할 수 있습니다. 전자 칩 제조 공장에서는 주변 장비가 빈번하게 가동되는데, 화강암 받침대는 초정밀 모션 모듈에서 공중 부양 장치로 전달되는 진동 진폭을 80% 이상 감소시켜 모듈의 원활한 움직임을 보장하고 칩 제조의 리소그래피 및 에칭과 같은 고정밀 공정에 견고한 기반을 제공합니다.

주조 베이스는 어느 정도 진동을 완충할 수 있지만, 주조 과정에서 모래 구멍이나 기공과 같은 결함이 발생할 수 있으며, 이는 구조물의 균일성과 안정성을 저하시킵니다. 고주파 및 고강도 진동에 직면했을 때, 주조 베이스의 진동 감쇠 능력은 화강암 베이스만큼 좋지 않아 에어 플로트의 초정밀 모션 모듈의 동작 안정성이 떨어지고, 이는 장비의 가공 및 검사 정확도에 영향을 미칩니다.
둘째, 정확도 유지
화강암의 열팽창 계수는 매우 낮아 일반적으로 5~7 × 10⁻⁶/℃ 정도이며, 온도 변화가 심한 환경에서도 크기 변화가 최소화됩니다. 천문학 분야에서는 망원경 렌즈의 미세 조정을 위한 초정밀 모션 모듈이 화강암 받침대와 함께 사용되는데, 이를 통해 주야간 온도차가 크더라도 렌즈의 위치 정밀도를 서브마이크론 수준으로 유지할 수 있어 천문학자들이 멀리 있는 천체를 선명하게 관측할 수 있도록 도와줍니다.
주조 베이스에 일반적으로 사용되는 주철과 같은 금속 재료는 열팽창 계수가 약 10~20 × 10⁻⁶/℃로 비교적 높습니다. 온도가 변하면 크기가 크게 변하기 때문에 에어 플로트의 초정밀 모션 모듈에 열 변형이 발생하기 쉽고, 이로 인해 동작 정밀도가 저하됩니다. 온도에 민감한 광학 렌즈 연삭 공정에서 온도의 영향으로 주조 베이스가 변형되면 렌즈 연삭 정밀도가 허용 범위를 벗어나 렌즈 품질에 영향을 미칠 수 있습니다.
셋째, 내마모성
화강암은 경도가 높아 모스 경도가 6~7에 달하며 내마모성이 뛰어납니다. 재료과학 실험실에서 자주 사용되는 에어 플로트 초정밀 모션 모듈의 경우, 화강암 받침대는 에어 플로트 슬라이더의 마찰을 효과적으로 줄여줍니다. 일반 주조 받침대에 비해 모듈의 유지 보수 주기를 50% 이상 연장하고 장비 유지 보수 비용을 절감하여 과학 연구 활동의 연속성을 보장합니다.
주조 베이스가 일반 금속 재질로 제작될 경우 경도가 비교적 낮아 에어 플로트 슬라이더의 장기간 왕복 마찰로 인해 표면 마모가 쉽게 발생하며, 이는 에어 플로트의 초정밀 모션 모듈의 동작 정확도와 부드러움에 영향을 미쳐 유지 보수 및 교체 빈도를 높이고 사용 비용과 가동 중지 시간을 증가시킵니다.
넷째, 제조 비용 및 가공 난이도
화강암은 원자재 구매 비용이 높고, 채굴 및 운송 과정이 복잡하며, 고정밀 절단, 연삭, 연마 등 전문 장비와 기술이 필요하여 제조 비용이 높습니다. 또한 경도가 높고 취성이 강하며 가공이 어렵고 모서리 파손, 균열 등의 결함이 발생하기 쉬워 불량률이 높습니다.
주조 베이스의 원료는 공급이 원활하고 비용이 비교적 저렴하며, 주조 공정이 성숙되어 가공 난이도가 낮고 금형을 이용한 대량 생산이 가능하여 생산 효율이 높고 비용을 효과적으로 관리할 수 있습니다. 그러나 화강암 베이스와 같은 높은 정밀도와 안정성을 확보하려면 주조 공정 및 후가공에 대한 요구 사항이 매우 엄격해야 하며, 비용 또한 크게 증가합니다.
요약하자면, 화강암 정밀 베이스는 높은 정확도, 안정성 및 내마모성이 요구되는 초정밀 모션 모듈의 적용 분야에서 상당한 이점을 제공합니다. 주조 베이스는 비용 및 가공 편의성 측면에서 장점이 있으며, 정확도 요구 수준이 비교적 낮고 비용 효율성을 추구하는 경우에 적합합니다.