정반의 종류

정밀한 실험/계측/검사 등을 할 때 반드시 필요한 장비 중에 정반(surface plate, 定盤) 이 있습니다.

정반은 정밀한 작업을 위한 기저에 해당하는 장비이므로 변형과 흔들림이 적고, 최대한 안정적으로 자체형상이 유지되어야 합니다.

엔지니어링 분야에 많이 사용되는 정반의 종류를 살펴보겠습니다.


  [ 광학정반 / 하니콤 브레드보드 ]

광학정반(Optical Breadboard) 또는 하니콤/허니콤 브레드보드(Honeycomb breadboard) 라고 불리는데, 하니콤이라는 단어가 들어가는 것은 정반의 강성(剛性)을 높이기 위해 내부가 벌집모양의 6각형 구조로 되어 있기 때문입니다. 그리고 Breadboard(빵도마)는 ‘빵판’이라고도 하며,  정반이 도마모양같이 생겨서 붙여진 이름이며, 상부 표면에  나사탭 (Tap)이 일정하게 가공되어져 있습니다.

하니콤 브레드보드의  구조는, 내부에 하니콤 형상의 구조물을 넣고, 이것의  상하부에 스틸 판재를 내부에서 접착한 형태의 정반으로서, 자체 무게에 비해 강도(强度) 와 강성(剛性)이 매우 높고, 정반 자체의 변형과 뒤틀림이 적으므로 주로 광학시험/정밀조립 등에 많이 사용되고 있습니다.

상하 판재의 재질은 스테인리스 스틸, 스틸, 알루미늄 등으로 제작하며, 표면에 M6 나사탭이  25mm(약 1인치)간격으로 일정하게 가공되어져 있어,  XY스테이지,레이저기기 같은 다양한 정밀 장비의 설치를 빠르고 쉽게 할수 있도록 되어 있습니다.


  [ 석정반 ]

석정반(石定盤)은  표면 정밀도가 매우 높고, 경년 변화가 거의 없으며, 열전도율과 흡수율( 吸水率) 이 낮기 때문에 주위의 온도와 습도의 변화에 ​​영향을 받지 않아 안정적입니다.  또한 주철보다 경도가 높고, 내마모성도 뛰어나며, 비자성체(非磁性体)입니다.

그러나 석정반 표면에 장비를 설치하기 위해서는, 각종 나사탭과 구멍가공 등을 석정반 제작시 미리 해야하며, 석정반 설치후 추가적인 구멍가공 등은 어려운 불편함이 있습니다.

석정반은 자연 석재로 되어 있어, 크기가 크질수록 무게가 무거워지므로 진동전달을 억제하게 되는 “하중효과(荷重效果)”을 얻을수 있습니다.

granite plate-ivic


  [ 주철정반 ]

주철(鑄鐵,Cast Iron)정반은 산업계에서 가장 많이 사용되고 있습니다. 높은 표면 정밀도를 얻을 수 있으며, 대형 정반 이나 복잡한 형상의 정반으로도 제작할 수 있습니다. 또한 다양한 추가적인 가공을 할 수 있습니다.

첨가하는 합금재료 따라서 내식성/내열성/저팽창 등의 특성을 얻을 수 있습니다.

우리가 흔히 볼 수 있는 밀링머신 등의 베드의 재질은 대부분 주철입니다.

cast iron plate--ivic


  [ 강판, Steel Plate ]

강판(鋼板)은 판재 형태로 사용하는 것으로, 두께와 모양을 원하는 대로 제작할 수 있습니다만, 일반적인 금속성 재질은 정밀작업을 하기 위한 정반으로는 열과 충격 등에 다소 취약합니다.

이에 대한 해결책으로, 강판 사이에 제진재/보강재 등을 끼워 넣는 식으로 조립하여, 댐핑 성능 등을 좀더 높여서 사용되기도 하며, 아래 그림처럼 알루미늄 브레드보드에 정밀 소형제진마운트(SBA시리즈)를 조립하여 사용하기도 합니다.

알루미늄 브레드보드--아이빅

판재 재질 종류는 철(Steel) , 스테인리스 스틸(Stainless Steel)의 강판 이외에도 비철재료인 알루미늄(aluminium), 아크릴(acrylic) 등을 용도에 따라 선택하여 사용합니다.


기타 정반으로는, 콘크리트(Concrete) 정반이 있는데, 필요한 형상을 거푸집을 이용하여 특정한 모양으로 만들어진 정반을 사용하는 경우도 있습니다. 이것은 주로 석정반을 대신하여 사용되며, 표면의 평탄도를 얻기 위한 목적보다는 특수한 환경과 형태에 적합하면서, 상부 구조물의 지지 및 중량에 의한 진동저감(하중효과)을 얻기 위한 용도로 적용됩니다.

정반의 선정은, 하고자 하는 작업 정밀도를 충족시키는지, 사용하기가 용이한지, 성능대비 가격이 적절한 지 등을 검토해서 선정하면 되겠습니다.