Transcript 카탈로그-한국어버전

형석(CaF2)의 광학 소자로서의 역사
제일 처음으로 천연형석을 광학기기에 사용한 사람은 독일의 에른스트 아베 (Ernst Abbe)이다. 1875년에 에른스트 아베 (Ernst
Abbe)는 당시 작은 현미경, 확대경과 광학 악세사리를 생산하던 칼자이스에 입사하여 일하였다. 아베는 광학적으로 깨끗하고 잘 연
마된 천연형석 (플로라이트)을 현미경 대물렌즈에 사용하였는데 경쟁사들에 비해 너무나 뛰어났기 때문에, 칼자이스는 고급 현미경
시장을 전부 석권하다시피 했다. 형석을 사용한다는 것은 일급 비밀에 부쳐졌고, 아베는 데이터 시트에서 형석 소자에 해당하는 부분
에는 "X" 라고 표기하여 다른 광학 회사들이알지 못하게 했다.
칼자이스 (Carl Zeiss)는 독일의 광학 회사로, 1846년 독일 예나에서 칼 자이스가 광학을 연구하는 공방을 연 것을 시작으로 설립되
었다.
현재 의학, 연구, 일상 생활과 관련하여 안과 기기, 외과 현미경, 전자 현미경, 정밀 측정용 부품, 플라네타리움, 카메라 렌즈, 안경
렌즈 등의 광학 제품을 생산 및 판매하고 있다.
본사는 독일 오버코헨에 소재하고 있고 유럽, 북미대륙, 미국, 아시아에 생산설비를 갖추고 있다. 전 세계 30여개 국에 지사를 운영
하고 있고, 100여개 이상의 국가에서 영업을 하고 있다. 소니의 디지털 카메라에 장착하고 있는 렌즈는 이 회사에서 인증한 것이다.
현재 대한민국에서는 충청북도 진천군에 칼자이스 안경렌즈 생산공장이 가동중이다.
광학기기에 사용할 수 있는 품질을 가진 천연형석의 크기는 너무 작아 현미경의 대물렌즈에나 사용할 수 있는 정도이다. 천연형석을
대체할 인공형석의 성장기술을 개발하고 상업화에 처음으로 성공한 것은 일본의 캐논이다. 캐논은 1968년 인공형석 제조기술 개발
에 성공하고, 1969년에는 세계에서 처음으로 인공형석으로 제조한 렌즈 FL-F 300mm f/5.6을 출시하였다.
1
인공형석(Calcium Fluoride – CaF2)
형석의 화학성분은 CaF2이다. 순수한 형석은 무색투명하고 유리의 광택
이 있는데 보통 천연형석은 미량의 희토류원소를 함유하고 있기에 각종
색깔을 띠며, 거의 모든 색이 다 있다. 녹색, 자색, 황색, 홍색, 갈색, 회색
등의 색이 보통이며, 또 동일한 결정체에 여러 가지 색이 있을 수도 있다.
보통 자색과 녹색이 함께 섞여 있는 경우가 많다. 인공형석은 화학적 특성
이 안정적이기에 상대적으로 크기가 크고 품질이 높은 결정체를 생장해
낼 수 있다. 광학부품의 소자로 사용되는 인공형석은 불순물이 없기에 높
은 온도나 자외선에 노출되어도 형광 (螢光)을 발생하지 않는다.
인공형석의 가장 큰 특징은 굴절률과 색 분산 (chromatic dispersion)이 극히 낮고, 또 적외선으로부터 자외선까지 넓은 파장범위에서
투과율 (transmission)이 아주 높은 것이다. 적외선 영역으로부터 파장 10um이내는 가히 불화물 결정체의 천하라고 할 수 있는데 이 영
역에 사용되는 주요한 광학소자가 바로 인공형석이다. 그 외 색 분산 (chromatic dispersion)이 극히 낮기에 인공형석으로 만든 렌즈는
거의 수차가 없어 촬영용 렌즈에 가장 적합한 소자이다. 즉 인공형석은 색수차를 제거하여 고품질의 이미지를 얻는 가장 뛰어난 광학소
자이다. 그러나 취약하고 가공과정에서 쉽게 흠이 생길 수 있기에 인공형석의 가공기술은 다른 소자들보다 좀 까다롭다고 할 수 있다.
예로 인공형석을 렌즈로 사용할 경우 아래의 장점을 가질 수 있다.
▷ Secondary spectrum이라는 수차를 현격히 감소시킨다.
▷ 전체적 이미지 질을 향상시킨다.
▷ 망원렌즈의 길이를 줄여준다.
수차에 관한 예를 살펴보면 인공형석의 원가가 높기에 캐논에서 원가가 인공형석보다 상대적으로 낮은 UD렌즈를 개발하였는데, UD
렌즈 2개를 사용하여 인공형석 렌즈 1개의 효과를 볼 수 있다. 1993년에는 성능이 인공형석과 거의 비슷한 초특급UD렌즈를 개발하여
여러 가지 렌즈들에 사용하고 있지만 그 성능이 인공형석과는 여전히 거리가 있다.
2
인공형석의 특징과 용도
인공
형석
불화칼슘(CaF2) 크리스탈
자외선, 가시광선 및 적외선 파장범위에서 모두 높은 투과율을 가지고 있으며, 가공성이 양호하다.
주 요 성 능
투과 파장 범위
투과율
밀 도
용
도
（0.13~9μm）
＞90%（0.4~7μm）
3.18g/cm3
레이저, 적외선, 자외선 광학, 고에너지 탐측영역에 사용되며, 적외선 광학시스템 제작에서 광학프리즘, 렌즈
와 창구 등 광학부품의 가장 훌륭한 재료이다. 그 외 레이저 photoetching에서 사용되는 대구경 렌즈의 재료로
쓰인다.
예로 불화칼슘 단결정체는 자외선 光電倍增管, 準分子 레이저기, 고품질 현미경 및 천문 망원경 消色差 렌즈,
不可視光 영역 消色差 렌즈, 경찰용 적외선 카메라 및 적외선 비디오 촬영기의 특수 렌즈 등으로 쓰인다.
3
세계의 인공형석 산업
광전자산업은 현재 세계적으로 안정적이면서도 급속한 성장을 보이고 있는 산업이다. 광전자산업의 발전에 따라 광학재료산업도 급속
한 발전을 보이고 있으며 시장수요가 점점 늘어나고 있다. 광학재료에서 인공형석은 독특한 광학적 특성을 가지고 있어 그 지위가 특
이할 뿐만 아니라 전망 또한 상당히 밝은 광학소자이다.
세계적으로 인공형석 생산기술을 장악하고 있는 국가들은 독일, 미국, 일본, 러시아, 중국 등 소수 국가들의 연구소이며, 대부분 연구
소들은 국가의 전략적 수요에 따라 연구 프로젝트를 수행하는 경우가 많다. 인공형석 생산과 가공에서 세계1위는 독일의 SCHOTT회
사이다.
중국의 인공형석 산업
중국의 인공형석 생산수준은 세계적으로 인정 받고 있다. 단, 초대형 사이즈의 인공형석 생산방면에서 국제 수준과 일정한 거리가 있
을 뿐이다. 보통 사이즈의 응용방면에서 중국의 인공형석은 완전히 고객의 요구를 만족시킬 수 있다. 중국의 인공형석은 선진국들에
비해 가격이 저렴하기에 해외로 수출되는 것이 대부분이다.
중국의 상황을 보면 중국의 인공형석 생산업체는 모두 3개의 연구소로부터 체제전환을 거쳐 설립되었거나 여기에서 근무하던 기술
을 장악한 사람들이 독립하여 설립한 것이다. 이 연구소들 중에서 폐사의 연구진이 근무했던 중국과학원 장춘광학정밀기계 및 물리
연구소 (中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)가 중국에서는 제일 처음 인공형석 개발에 성공한 연구소다.
중국에서 인공형석 생산업체들이 설립된 시기는 모두 2000년 좌우 혹은 그 이후이다. 시점이 이렇게 되는 것은 1980년대부터 인공
형석의 수요시장이 꾸준히 성장한 것, 중국의 개혁개방정책의 진전, 그리고 중국에서 효율적인 인공형석 가공기술이 2000년 전후하
여 개발 보급된 것과 관련있다.
4
당사의 중국 인공 형석 공장 연혁 및 생산 현황
1. 2007년 광학재료유한회사 설립
2. 불화칼슘(CaF2) 크리스탈 생산설비 1세트 자체 제작 설치
3. 28mm, 32mm 적외선급 인공형석 생산
현재 당사의 인공형석 생산 공장의 경쟁우위
현재 중국의 인공형석 생산 업체는 연구소를 포함하여 모두 10여개가 있으나 그 중 3개는 품질이나 생산량이나 아주 적고 자체 개발능
력이 없는 업체이다.
그러나 우리는 자체 기술과 생산설비를 보유하고 있으며 현재 주력 생산 제품은 지름이 28미리미터와 32미리미터인 적외선급 인공형석
이다. (즉, 지름이 32미리미터 이하의 소자들을 공급할 수 있음. 보통 인공형석에서 가장 많이 사용되는 규격은 지름이 1인치, 2인치, 3
인치 좌우의 소자들임. 4인치 이상부터는 보통 우주항공이나 군용, 민용 연구개발에 사용되는 경우가 많음.)
인공형석 방면에서 폐사의 장점은 간단히 아래의 몇 가지로 이야기 할 수 있다.
▷ 성장률 : 평균 성장률이 90% 이상이며 전부 단결정 (모노) 이다.
▷ 전기료 : 타 업체의 절반 정도. (전기료는 인공형석 생산원가에서 가장 큰 비중을 차지하는 부분)
▷ 응력 (應力) : 응력이 타 업체의 것 보다 작다.
개발실력 방면에서 폐사는 이미 지름 90미리미터 인공형석 개발능력과 불화마그네슘(MgF2) 크리스탈 개발능력을 가지고 있다. (현재
폐사의 엔지니어는 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所에서 유일하게 불화마그네슘 크리스탈 개발에 성공한 사람)
5
생산 제품 사진
6
제품의 주요 사양
7
추후 발전 계획
▷ 제2기를 설치하여 지름 3인치 이하의 여러 가지 규격의 인공형석을 생산.
(7월이나 8월이면 가능. 이렇게 함으로써 일반적으로 수요하는 여러 가지 규격의 인공형석을 모두 공급가능)
▷ 자외선급 인공형석 생산 (후반년)
▷ 중국에서 가장 큰 지름의 인공형석을 개발함과 동시에 생산기술의 안정성 확보.
(추후 1년 내)
▷ 규모 확장. 불화마크네슘 크리스탈 생산.
8