생기원, 우주 로봇팔 ‘K-ARM’ 및 반도체 CMP 핵심 장비기술 ‘올해의 10대 기계기술’ 선정

한국생산기술연구원(이하 생기원)이 개발한 우주 로봇팔 기술과 반도체 화학기계연마(CMP)·세정 장비기술 2건이 ‘2026 대한민국 올해의 10대 기계기술’에 최종 선정됐다.

‘올해의 10대 기계기술’은 한국기계기술단체총연합회가 지난 1년간 국내에서 개발된 기계 분야 우수 기술과 제품을 선정해 수여하는 상으로,생기원우주로봇팔KARM및반도체CMP핵심장비기술올해의대기계기술선정 2013년부터 매년 선정해 오고 있다.

로봇 분야에서는 인간중심로봇연구부문 원대희 수석연구원 연구팀이 개발한 우주 로봇팔 ‘K-ARM’이 선정됐다. K-ARM은 인공위성에 탑재돼 수명이 다한 위성 등 우주잔해물을 포획해 안전한 폐기 궤도로 이동시키고, 궤도상 자율 임무를 수행하도록 설계된 로봇팔이다.

작업 목적에 맞춰 로봇팔 선단의 그리퍼와 다목적 핸드를 교체할 수 있어 고장 위성 수리와 연료 재급유 등 다양한 임무에 활용할 수 있다. 발사 단계에서는 위성체 내부에 접힌 상태로 탑재된 뒤 궤도 진입 후 펼쳐져 작동하는 방식을 취한다.

연구팀은 진공, 극저·극고온, 방사선, 발사 진동 등 가혹한 우주 환경에 대응하기 위해 로봇팔 부품을 처음부터 우주급으로 설계·제작해 국내 최초로 관련 기술을 확보했다. 또한 인증시험모델(EQM)급 K-ARM을 제작해 발사 및 궤도 환경을 모사한 진동시험과 열진공시험을 통과하며 우주 적합성을 입증했다.

아울러 지상에서 미소중력 환경을 모사해 근접 임무 성능을 사전 시험하는 지상 시스템 ‘K-POS’를 독자 개발해 기능·성능 검증 기반도 마련했다. 이번 기술은 한양대학교 최영진 교수 연구팀, ㈜뉴로메카와 공동 개발했으며, 현재 국방과학연구소 및 한국항공우주연구원과 위성 체계 개발을 위한 기술 협력을 추진하고 있다.

반도체 장비 분야에서는 극한공정제어그룹 조한철 수석연구원 연구팀이 웨이퍼 표면을 평탄화하는 화학기계연마(CMP) 공정의 핵심 장치 2종을 개발했다.

연구팀은 연마 패드의 마모에 따른 형상 변화가 웨이퍼 품질 저하로 이어지는 문제를 해결하기 위해 공정 중 패드 두께를 실시간으로 인식해 두께 편차를 최소화하는 장치를 구현했다. 이와 함께 연마 공정 후 웨이퍼 표면 잔류 오염물을 제거하는 세정 장치의 구조를 재설계해 기존 대비 부피를 70% 이상 축소시켰다.

세정 장치 부피가 대폭 줄어듦에 따라 수직 다단 적층 배치가 가능해져 클린룸 내 점유 공간을 줄이고 단위 면적당 처리량을 극대화했다. 또한 하중과 마찰을 실시간 감시해 장비 상태를 스스로 진단하는 자가진단 기능을 적용해 공정 안정성을 높였다.

연마 공정 핵심 장치 기술은 2025년 국내 반도체 장비 기업에 이전됐으며, 차세대 연마 장비의 핵심 모듈로 탑재돼 양산 실증 평가를 진행하고 있다. 상용화가 완료되면 미국과 일본 기업이 전 세계 시장의 90% 이상을 점유해 온 글로벌 CMP 장비 시장에서 수입 대체 효과를 거둘 것으로 기대된다.

손웅희 생기원 원장은 “우주 로봇팔의 극한 환경 제어부터 반도체 장비의 외산 장벽 돌파까지, 이번 10대 기계기술 선정은 생기원이 지향해 온 현장 밀착형 실전 기술의 결실”이라며 “앞으로도 국가 전략산업이 글로벌 공급망 위기에 흔들리지 않도록 초격차 원천기술 확보와 사업화에 집중하겠다”고 말했다.

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