엔젯 분기보고서 (2023.03)
6. 주요계약 및 연구개발활동

가. 경영상의 주요 계약 당사는 분기보고서 제출 기준일 현재 회사의 일상적인 영업활동 이외에 회사의 재무상태에 중요한 영향을 미치는 비경상적인 중요계약은 존재하지 않습니다.

나. 연구개발활동

(1) 연구개발조직당사는 전문적인 지식 노하우 및 경험을 바탕으로 프린트헤드 기술, 프린터 시스템, 공정개발 등의 기초, 응용연구 개발에 집중을 하고 있으며, 각 팀별로 장비 기구개발, 및 공정개발 평가와 신규제품 상용화를 위해 연구개발에 집중하고 있습니다. 당사 연구소는 스마트폰, 디스플레이, 반도체, 카메라 모듈, 바이오, 재료업계등 다양한 영역의 제품의 품질만족을 위해 최선의 노력을 다하고 있으며, 지속적으로 신기술 개발 및 제품 생산을 위해 기술적 기능적으로 3개의 팀을 분리하여 효율적인 연구가 가능하도록 연구인력을 운영하고 있습니다.

(2) 연구개발인력 구성

학력	박사	석사	학사	기타

인원수	3	4	6	1

(3) 연구개발 실적(가) 주요 연구개발 내용

연구과제	정전기력 기반의 100μm 이하 폭 구현이 가능한 하이브리드 나노젯 밸브 개발

기 간	2019년-2020년

연구기관	엔젯 주식회사

연구결과	- 100㎛급 패터닝용 프린팅 노즐 유닛 개발유체 제어 전산 시뮬레이션을 통하여 노즐 직경 및 길이에 대한 형상 최적화 설계를 진행하였으며, 액체의 점성과 표면장력에 따라 유도되는 전하에 의한 프린팅 선폭 변화를 분석하고 최적 크기의 노즐을 선정할 수 있도록 하였습니다. 즉, 균일하고 안정적인 토출을 위한 지속적이고 동일한 토출력 인가 방식에 대한 방안을 연구하였습니다.
그림 1. Spacer 길이에 따른 약액 누수현상 관찰 예시
- 하이브리드 나노젯 밸브 개발
기계적으로 우수한 내부 유로 설계를 위해 다양한 재질 구조를 평가하였습니다. 그 결과 세라믹 재질의 플런저 부품을 확보하는 등의 나노젯 밸브 신뢰성 확보 테스트를 진행하였습니다.
- 100 ㎛급 패터닝용 프린팅 시스템 개발
고정밀3축 스테이지, 공압모듈과 통합된 정전기젯 헤드 모듈, 고전압 제어 장치 등으로 주요 파트를 구성하였습니다. 또한, 하이브리드 나노젯 밸브가 설치된 프린팅 헤드 모듈, 비전 카메라 및Z축 위치인식 기반의 자동초점 장치 기능까지 통합적 운용이 가능한All-In-One 시스템을 개발하였습니다. HW와 SW의 통합으로 각 토출 형상에 대한 검사기능을 수행할 수 있도록 하였습니다.
그림 2. 하이브리드 나노젯 밸브 제작 이미지 및 적용된 모습- 100 ㎛급 패터닝 공정개발 및 조건 최적화 연구수행
유도전압 크기 노즐크기 변수에 고정 후, 공압력 및 젯팅시간에 따른100 ㎛ 선폭에서 최대500 ㎛ 선폭까지 범용성을 검증하였습니다. 젯팅시간의 주요변수를 도출함으로써 고전압 컨트롤러에서 지원 가능한 미세 젯팅시간 제어를 통해 토출된 잉크의 폭/두께에 대한 조건을 확립 완료하였습니다
그림 3. 공압 크기에 따른 잉크 토출 이미지Dotting 정량성을 평가하기 위해 1,000개 Dotting의 무게를 전후 측정하여 1개 Dotting 패턴의 무게는 약 0.002 mg으로 측정되며, 1,000개 Dotting 샘플에 대한 무게 재현성은 ± 1.5 % 이내로 우수한 재현성을 확보하였습니다.
그림 4. Dotting 무게 정량 평가결과

연구과제	Micro LED Display 미세 접합 리페어 자동화 시스템 및 재료 개발

기 간	2019년-2021년

연구기관	엔젯 주식회사

연구결과	- Micro LED 칩 미세 접합용 프린터 자동화 양산 설비 개발Micro LED 칩 Repair 양산용 프린트헤드, 스테이지 외 통합시스템과 One-click 자동 노즐 클리닝 모듈 개발 및 운용 등 전반적인 공정 시스템을 확립하였습니다. 공정을 준비하기 위해서 프린트 카트리지를 손쉽게 체결할 수 있도록 Ink Filling Kit을 구성하여 운용될 수 있도록 설계하였습니다
그림 5. 리페어 프린팅 장비 전체 이미지
HW 설계와 함께 추가적으로 SW 최적화를 통하여 자동 노즐 얼라인먼트 알고리즘 개발, Vision기반 Working Distance 자동 설정 알고리즘 개발, Jetting자동 검사(Dot Size, 위치 보정) 개발 및 운용 기술을 확립하였습니다. Image기반 Auto-focus Unit 또한 개발하여 기판특성에 맞도록 프린팅 공정이 진해될 수 있도록 최적화하였습니다.
그림 6. 사이즈별 (3, 10, 30, 50㎛글) 글래스 노즐 직경 검사 현미경 이미지
그림 7. Dot Auto Inspection SW 설정창 및 실제 Inspection 과정 이미지- Micro LED 칩 미세 접합 Repair용 전도성 및 절연용 잉크 개발 및 점등률(Repair 수율) 성능 최적화
고객사 요구에 부합되는 초미세 패터닝 공정기술 최적화를 수행하였습니다. Jetting Accuracy 향상, Mirco LED Repair용(전도성, 보호막) 노즐 가공 최적화 및 fine tip 향상을 통하여 최적의 LED 칩 본딩 공정을 확립하였습니다.
이러한 최적화 과정에서 고객사 요구에 부합하는 초미세 패터닝용 장시간 수명 잉크를 동시에 개발하였습니다. 본 재료를 바탕으로 칩 마운팅 시 부착력, 전도성이 우수하도록 확보됨을 확인하였습니다. 또한, 칩 유실 방지 및 보호, 시인성 확보를 통해 고객사에서 요구되는 수준을 확보하도록 개발하고자 하였습니다.그에 따른 Micro LED 칩 점등 결과 양호한 결과를 얻을 수 있었으며, 향후 고객사의 신뢰성 추가 평가를 토대로 설비 및 공정 추가 개선을 진행하고자 합니다.
그림 8. Micro LED칩 실장 후 RGB 소자 점등 이미지
그림 9. DoD Printing으로 구현된 8㎛ 급 미세 패터닝 수행 결과 이미지

(나) 연구결과의 기대효과

1) 하이브리드 나노젯 밸브 개발 연구결과의 기대효과

전자산업 분야의 융·복합화, 초정밀화 기술 개발이 강화됨에 따라 기능성 액체의 고속, 초정밀 디스펜싱 기술개발이 요구되는 분야가 증가하고 있습니다. 액적 디스펜서용 압전구동 헤드 기술은 요소부품 기술이며, 산업 경쟁력 강화 및 시장창출을 통하여 국가경쟁력 향상을 목적으로 하는 기술이라고 사료됩니다.

당사가 개발한 하이브리드 나노젯 밸브는 국내시장뿐만 아니라 세계시장에서의 핵심부품 및 요소기술로써 차세대 초정밀 기계·반도체 산업, 마이크로급 소재공정·소자 기술 산업, 의료·바이오 기술 산업분야 등에서 필요로 하는 핵심 연구개발 내용이 될 것입니다. 또한, 일본, 유럽, 미국 등 해외 산업체에 의해 의존되어 있는 핵심 부품 소재 기술에 대한 수입 대체 효과를 기대할 수 있습니다.

2) 마이크로 LED 칩 미세접합 리페어용 프린터 개발 연구결과의 기대효과

Micro LED 디스플레이시장의 전체 매출액은 2020년 0.2억 달러에서 2025년 70억 달러에 이를 것으로 예상하고 있습니다. 이는 현재 LCD 패널의 매출액(920억 달러) 및 OLED 패널 매출(480억 달러)보다 훨씬 적은 규모에 해당합니다. 그러나 Micro LED는 기존 디스플레이의 한계를 뛰어 넘는 고화질, 대화면의 특성을 가지고 있으며, 국가 디스플레이산업 기술 경쟁력 확보를 위해서 선점해야할 당위성과 함께 강력한 성장 잠재력을 가지고 있다고 판단합니다.

Micro LED 디스플레이 시장의 성장과 함께 핵심소재 및 공정 장비 개발 시장은 이보다 선행적으로 성장할 것으로 예측하고 있습니다. 즉, Micro LED 시장 성장에 따라 디스플레이 검사/수리 장비 시장도 성장할 전망입니다. 특히, 국가간 기술력 경쟁 강도 심화, 중국 정부의 강력한 지원에 힘입은 중국산 디스플레이 패널의 확장, 소수 구매업체 한정 등의 문제를 극복하기 위해서는 우수한 기술을 바탕으로 안정된 양산성 검증이 시장 선점의 핵심요소입니다.

당사의 연구개발 수행 결과는 고객사의 리페어 공정에 적용될 수 있도록 상용화를 목적으로 특화되어 개발되고 있으며 향후에는 더욱 제품 경쟁력이 강화될 수 있을 것으로 기대하고 있습니다.

(다) 연구결과를 토대로 한 상품화(상용화) 내용

당사의 지속적인 연구결과를 바탕으로 EHD 잉크젯 기술은 토출되는 액적의 형태 또는 생성되는 액적의 크기(1. 연속 젯팅 시스템, 2.펨토-피코리터 수준의 프린팅 모듈, 3. 나노-마이크로리터 수준의 프린팅 모듈)에 따라 적용 가능한 응용분야로 나뉘며 그에 따른 제품군을 상품화하였습니다.

아래에 상기 언급된 두 가지 정부연구 과제의 결과를 토대로 상품화(상용화)에 적용한 사례는 다음과 같습니다.

1) 하이브리드 나노젯 밸브 개발 연구결과의 상품화

[하이브리드 나노젯 밸브]

내부자료>

COVID-19, 신종플루와 같은 다양한 신종 감염병의 증가와 진단기술의 발달로 예방 및 조기진단에 대한 수요가 증가하면서 검사 키트 수요가 증가하고 있는 추세입니다.

99.9%이상 수율과 검사의 정확도를 높이기 위해서는, 센싱(Sensing)부에 정확한 양의 검사액이 도포되어야 하며, 이를 구현하기 위해서는 용액기반의 노즐로 정량의 Dot 형상의 패턴을 구현이 가능해야 합니다. 기존 Glucose 도포 방식은 시린지 펌프와 노즐 밸브를 이용한 단순 토출 방식을 사용하였으며, 정량 토출은 가능하나 Dot의 형상이 원형이 아니었습니다. 특히, 단순 용액 토출 방식이므로 로봇의 움직임에 의한 관성력 때문에 빠른 속도로 정확한 위치에 패터닝 확보가 어렵다는 단점이 지적되고 있습니다.

당사의 EHD Jet Valve 기술은 공압력 및 압전력에 EHD 기술을 접목한 하이브리드 노즐로써, 수 초 내에 500개의 Dot 패턴 형성이 가능하며 1% 미만의 정량성을 확보하였습니다. 기재로 향하는 전기장에 의해 빠른 속도로 움직이는 로봇의 관성력에 의한 토출 불안정성 제어가 가능하며, 액적이 기재에 충돌 시 되튀김을 전기력으로 끌어당겨 기존 노즐에서 발생하는 액튐 문제를 해결하였습니다.

시스템의 구성은 기재 로딩 a 얼라인 a 패터닝 a 검사 a 언로딩으로 구성되며, 용액의 저온 보관 및 공급온도 유지를 위한 피드백 컨트롤러 및 자동 얼라인 기능 등 당사만의 노하우가 집약된 제품입니다.

당사는 국내 최대 검사키트 제조업체 중에 하나인 아이센스社에 장비를 납품하여 신뢰성을 검증받아 양산장비를 판매하였으며 향후 해외 시장으로 진출을 위한 마케팅 전략수립 중에 있습니다.

2) 마이크로 LED 칩 미세접합 리페어용 프린터 개발 연구결과의 상품화

[마이크로 LED 칩 미세접합 리페어용 프린터]

내부자료>

MicroLED를 이용한 TV 해상도 4K를 제조하기위해서는 24.88백만개의 MicroLED 칩 조립이 필요하며, 디스플레이를 구성하는 모듈에 MicroLED 칩을 조립 시 99.99% 수율을 얻는다고 가정할 경우 약 25만개의 수리가 필요합니다. 특히, 보급형 TV 양산을 위한 기준으로 20백만개의 칩을 한 시간내에 전사하고 99.99%의 수율을 확보해야 가격 경쟁력을 갖출 수 있는 것으로 알려져 있으며, 이 99.99% 기준하에서도 약 2만5천개의 수리 공정은 필수 요소로 인식되고 있습니다.

칩을 수리하는 과정은 불량 칩을 제거한 후 본딩제를 도포하고 다시 새로운 칩 조립을 수행해야하며, 동 칩은 마이크로크기로 매우 작기 때문에 수십 μm의 본딩제를 도포하는 기술이 없으면 수리가 실질적으로 불가능합니다.

이에 당사는 고점도 잉크 토출 기술, 10 μm 이하 패터닝 기술, 비접촉 프린팅 기술을 기반으로 개발된 Micro-LED 칩 본딩 수리 장비와 잉크를 포함한 토탈 시스템을 삼성전자에 납품을 하여 양산에 적용하고 있으며, 또한 대만의 디스플레이 업체인 AUO, MicroLED 칩 제조사인 Playnitride에도 관련 장비를 공급하여 시장을 선점하고 있습니다.

(4) 정부과제 수행 실적 현황(단위: 억원)

연구과제명	주관부서	연구기간	정부출연금	관련제품

Micro LED 다중전사를 위한 다중접합용 PAD 프린팅	산업통상자원부	2020.05.01 ~2023.12.31	15.54	EHD 잉크젯프린터

3D Printed Electronics 적층제조를 위한 Inkjet 3D Printing 기술개발	중소벤처기업부	2021.06.01 ~2025.05.31	12.80	EHD 3D 프린터

평판디스플레이 도포기용 초정밀 잉크젯 헤드 개발	산업통상자원부	2021.07.01 ~2024.12.31	42.60	EHD 잉크젯 프린트헤드

전기차용 이차전지 코팅공정용 고효율, 고수명 전기수력학 제어형 슬롯다이헤드 기술 개발	중소벤처기업부	2022.12.01~2024.11.30	5.7	EHD 슬롯다이 코터

(5) 연구개발 비용(단위: 천원, %)

구분	2021년도
(제13기)	2022년도(제14기)	2023년도(제15기 1분기)

자산
처리	원재료비	-	-	-

인건비	-	-	-

감가상각비	-	-	-

위탁용역비	-	-	-

기타 경비	-	-	-

소 계	-	-	-

비용
처리	제조원가	-	-	-

판관비	1,649,207	3,980,712	1,671,134

합계
(매출액 대비 비율)	1,649,207
(16.40%)	3,980,712(18.37%)	1,671,134(29.76%)