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책소개

초정밀기계설계의 올바른 설계 패러다임 제시

1992년에 MIT 기계과의 슬로컴 교수가 저술한 정밀기계설계(Precision Machine Design)에서는 정밀기계는 수동조작기계→단순 서보제어→매핑과 서보제어→계측프레임의 도입 순으로 패러다임이 시프팅되었다고 설명하였다. 이후로 30년의 시간이 흐른 현재에 와서는 반도체 및 디스플레이 산업을 중심으로 하여 초정밀 메카트로닉스 시스템의 구현을 위한 설계원리에 대한 패러다임의 시프팅이 꾸준히 진행되어→반력의 상쇄→영강성 제진→써모 메카트로닉스와 같은 새로운 초정밀설계 패러다임들이 속속 도입되고 있다. 기계, 전자, 제어 및 계측과 같은 다학제 기반의 복잡 시스템으로 이루어지는 노광기와 같은 초정밀 시스템을 설계하기 위해서는 목표 사양에 적합한 패러다임을 도입하고 수학 및 공학적인 이론해석을 통하여 해당 사양의 충족 여부를 미리 검증해야만 시행착오 없이 짧은 시간 내로 목표사양을 만족하는 시스템을 설계할 수 있다.
비록 델프트 공대의 슈미트 교수 등이 저술한 고성능 메카트로닉스의 설계(The design of high performance mechatronics)를 통해서 반력의 상쇄나 영강성 제진과 같은 새로운 패러다임이 소개되었지만, 정밀기계설계라는 한 권의 책으로 정확한 구속이론을 포함하는 정밀기계설계 이론들과 최신의 설계 패러다임들을 체계적으로 다룰 필요가 있었다.
저자는 학부에서 기계설계학을 공부하고 대학원에서 설계를 전공하는 대학원생들이나 반도체 및 디스플레이 분야의 기구설계 엔지니어들이 필요로 하는 초정밀 설계이론과 새로운 설계 패러다임을 어려운 수식 없이 쉽게 풀어서 한 권의 책으로 쓰는 것을 목표로 삼았다. 따라서 이 책에 제시되어 있는 대부분의 수식과 예제들은 선형화 및 단순화된 모델을 기반으로 하여 현장에서 즉시 사용할 수 있는 약식계산방법을 제시하려고 노력하였다. 하지만 이는 초기설계 단계에서만 활용 가능한 방법이므로, 설계가 완성되고 나면 별도의 정확한 설계검토가 필요하다는 것을 명심하고 이 책을 공부하기 바란다.

이 책을 집필한 저자는 2005년에 미국의 버지니아 주립대학교에 교환교수로 나가 있던 시기에 슬로컴 교수의 <정밀기계설계>를 이미 완역하였다. 대학원과 메모리반도체 기업의 재직자교육을 통해 매해 기업체에서 원하는 이슈들과 새로운 설계이론을 추가, 반영하였다. 이 책을 통해 최신의 설계이론을 우리말로 접할 수 있는 좋은 기회가 될 것이다.

저자소개

<학력 및 경력>
1983.03-1987.02 서울대학교 공과대학 기계설계학과(학사)
1987.03-1989.02 서울대학교 대학원 기계설계학과(석사)
1989.03-1994.08 서울대학교 대학원 기계설계학과(박사)
1995.04-2021.현재 강원대학교 메카트로닉스공학 전공 교수
2005.01-2005.12 버지니아 주립대학교 기계공학과 교환교수
2006.03-2008.02 강원대학교 공과대학 부학장
2006.09-2008.08 여학생 공학교육 선도대학 사업단 단장
2011.09-2013.08 강원대학교 산학협력단 부단장
1999.03-2007.05 (주)바이오트론(기술자문)
2007.06-2011.07 한일과학산업(주)(기술자문)
2002.06-2016.09 한국유체(주)(기술자문)
2007.10-2021.현재 삼성전자 생산기술연구소(기술자문)
2011.03-2021.현재 삼성전자 생산기술연구소 FE-Pro 과정(1기∼11기)(교육 및 과제자문)
2011.07-2016.09 (주)비티(기술자문)
2014.04-2020.5 세메스(기술자문)
2017.10-2021.현재 AP시스템(AP 홀딩스, 코닉오토메이션)(기술자문)
2019.08-2021.현재 삼성전기(기술자문)
2016.08-2017.2 LINC 사업단(부단장)
2017.03-2020.6 LINC＋ 사업단(단장, 교무위원)

<저서 및 역서>
2021 CMP 웨이퍼연마CMP, 도서출판 씨아이알(번역서, 단독)
2020 웨이퍼 세정기술, 도서출판 씨아이알(번역서, 단독)
2020 극자외선노광(2판), 출판되지 않음(번역서, 단독)
2019 정밀공학, 도서출판 씨아이알(번역서, 단독)
2019 웨이퍼레벨 패키징, 도서출판 씨아이알(번역서, 단독)
2018 유기발광다이오드 디스플레이와 조명, 도서출판 씨아이알(번역서, 단독)
2018 3차원 반도체, 도서출판 씨아이알(번역서, 단독)
2018 유연 메커니즘: 플랙셔힌지의 설계, 도서출판 씨아이알(번역서, 단독)
2017 극자외선노광(1판), 출판되지 않음(번역서, 단독)
2017 광학기구설계, 도서출판 씨아이알(번역서, 단독)
2016 정밀메커니즘의 설계원리, 출판되지 않음(번역서, 단독)
2016 포토마스크기술, 도서출판 씨아이알(번역서, 단독)
2016 정확한 구속: 기구학적 원리를 이용한 기계설계, 도서출판 씨아이알(번역서, 단독)
2015 고성능 메카트로닉스의 설계, 동명사(번역서, 단독)
2011 전기전자회로실험, 동명사(저서, 단독)
2010 표준기계설계학, 동명사(저서, 3인 공저)
2005 정밀기계설계, 출판되지 않음(번역서, 단독)

목차

Chapter 01 기계설계의 기초

1.1 초정밀 설계기술의 발전과 패러다임 시프팅

1.2 기계설계의 기본 원리

1.3 소 재

1.4 도면의 작성과 검도

1.5 끼워맞춤과 공차



Chapter 02 기계설계의 방법론

2.1 기계설계의 패러다임

2.2 과제의 기획과 관리

2.3 기계설계의 방법론

2.4 개념설계와 의사결정

2.5 상세설계와 설계 검증

2.6 설계 사례 고찰



Chapter 03 정확한 구속설계

3.1 탄성평균화 설계에서 기구학적 설계로의 전환

3.2 2차원 물체의 구속

3.3 3차원 물체의 구속

3.4 기구학적 커플링의 설계

3.5 플랙셔 기구

3.6 정확한 구속이론의 적용사례



Chapter 04 볼트조인트 설계

4.1 서 언

4.2 결합용 나사의 특징

4.3 볼트체결의 역학

4.4 볼트의 조임과 풀림

4.5 설계사례 고찰



Chapter 05 강성설계

5.1 탄성과 강성

5.2 스프링

5.3 구조물의 강성



Chapter 06 동적 시스템 설계

6.1 동적 시스템의 기초

6.2 동적 요소의 주파수응답

6.3 동적 시스템의 감쇄

6.4 진동의 차폐

6.5 반력의 상쇄



Chapter 07 회전축과 베어링

7.1 회전축 설계

7.2 베어링의 종류와 개요

7.3 구름요소 베어링

7.4 LM 가이드

7.5 미끄럼 베어링

7.6 공기정압 베어링

7.7 자기 베어링



Chapter 08 이송 시스템 설계

8.1 모터와 작동기

8.2 감속과 동력전달

8.3 스테이지 설계

8.4 서보 시스템 설계

8.5 부가설비



Chapter 09 광학기구설계

9.1 광학 일반

9.2 광학기구 기초

9.3 굴절형 광학요소들의 설치와 고정

9.4 반사형 광학요소의 설치와 고정

9.5 온도변화와 응력

9.6 상용 광학기구의 사례

9.7 3D 라이다용 광학기구 설계사례



Chapter 10 오차할당의 원리와 기법

10.1 측정과 오차

10.2 오차의 통계학

10.3 동차변환행렬

10.4 기계 시스템에서 발생하는 오차의 원인

10.5 센서의 설치와 고정

10.6 오차할당 모델

한줄 서평