Laser 절단이란 무엇인가? (정의, 특징, 개념도, 플라즈마/가스 절단 비교)

1. Laser의 정의와 특징

  Light Amplification by Stimulated Emission Radiation의 약어로 복사선의 유도방출에 의한 증폭을 이용한 광선이다. Laser는 자연계상에 존재하진 않으며, 위와 같은 유도방출을 통해 인공적으로 생성이 필요하다. 

Laser의 특징은 형광등처럼 빛의 확산이 적어 직진성이 좋다. 따라서, Laser 거리 측정 등에 이용되기도 한다. 그리고 Laser는 한가지 파장으로 된 빛으로써 단색성이며, 거리에 따라 빛의 세기가 줄지 않는 지향성이 있다. 이러한 특징에 따라 에너지의 집중도가 좋아 절단, 용접 등에 활용된다.

 

2. Laser 절단

 위에서 정의된 Laser의 특징을 이용하여 금속, 비금속 등을 절단하는 것을 Laser 절단이라 한다. 레이저 발진 장치 내에서 Laser를 유도방출 시키고, 반사경과 반투과경으로 구성된 공진기를 통해 빛을 증폭시켜 강한 Laser를 형성한다. 이 Laser를 반사경과 렌즈를 통해 일시에 한곳에 집중시켜 노즐 팁을 통해 분출시켜 모재를 절단하는 것을 Laser 절단이라 한다.  

레이저 절단 개념도 (출처 : 기계기술사 예문사)

3. Laser 절단의 특징

 1) 장점

    ① 플라즈마나 가스절단에 비해 정밀하게 절단이 가능하며, 절단면의 품질이 우수하여 절단면 후공정이 불필요 하다.

    ② 슬래그, 이물질, 가스 발생이 덜하여 작업환경이 비교적 깔끔하다.

    ③ 열변형 및 조직변화가 없다.

 2) 단점

    ① 초기 설비 투자 비용이 비싸다.

    ② 팁의 렌즈 등 주기적으로 소모품 교체가 필요하다.

    ③ 가공시 열변형이 적고, 물리적인 접촉이 없으므로 변형이 없다. 

 

4. 최근 Trend

 일반적으로 Laser, Plasma, Gas 절단 순서로 절단하고자 하는 두께가 커진다. (Laser < Plasma < Gas) 최근에는 Laser 고출력 설비가 경제적으로 출시되고 있어, 기존의 Plasma, Gas 절단을 사용해야 했던 두께도 고출력 Laser 설비를 사용하여 정밀한 치수와 고품질의 절단면, 고속절단 등의 이점을 얻고 있다.

유사기술로는 레이저 용접이 최근 많이 보급되고 있다. 레이저 용접의 이점으로는 다른 용접과 달리 작업자의 숙련도가 불필요하고, 용접재 없이 모재를 녹여 간편하게 용접이 가능하다. 보통 박판류 용접에서 많이 사용되며, 내구성을 필요로 하지 않는 곳에도 사용되어 어느정도의 강도를 가진다.  

 

5. 절단 방법 비교

구분	Laser	Plasma	Gas
품질	상	중	하
가격	상	중	하
절단두께	얇은	중간	두꺼운
후공정 (절단면 사상 등)	불필요	일부 필요	필요
용도	금속, 플라스틱, 목재 등	알루미늄, 구리합금, 스테인리스강 등	철, 탄소강

※ 위 표는 Laser, Plasma, Gas절단의 상대적인 비교 이므로 업종 및 상황에 맞게 비교, 적용할 필요가 있다.