레이저는 높은 에너지와 재료와의 직접적인 작용을 통해 가공 효과를 얻을 수 있으며, 금속 재료 가공에 가장 용이하고 시장에서 가장 성숙하게 개발 및 응용되고 있는 기술입니다. 주로 일반 철판, 탄소강, 스테인리스강, 구리, 알루미늄 합금 등을 가공 대상으로 합니다. 철판과 탄소강은 자동차, 건설 기계 부품, 운송 파이프 등과 같은 금속 프레임 부품에 많이 사용되며, 높은 출력의 절단 및 용접이 필요합니다. 스테인리스강은 욕실용품, 주방용품, 절삭 공구 등에 흔히 사용되며, 두께에 대한 요구 사항이 높지 않아 중출력 레이저로도 충분합니다.
중국의 주택 및 각종 사회기반시설 프로젝트가 급속도로 발전하면서 막대한 양의 건설 자재가 사용되고 있습니다. 예를 들어, 중국은 전 세계 시멘트 소비량의 절반을 차지하며, 철강 소비량에서도 세계 1위입니다. 건축 자재 산업은 중국 경제의 핵심 산업 중 하나로 꼽힙니다. 건축 자재는 많은 가공 과정을 거치기 때문에 레이저 기술은 건축 자재 분야에 어떻게 적용될 수 있을까요? 현재는 주로 유압 절단기나 연삭기가 건물 기초 또는 구조물의 철근 가공에 사용되고 있습니다. 하지만 최근에는 파이프, 문, 창문 가공에 레이저 기술이 더욱 활발하게 활용되고 있습니다.
레이저 가공은 상수도관, 가스/천연가스관, 하수도관, 울타리 배관, 아연 도금 강관, 스테인리스강관 등 건설 자재용 금속 파이프라인에 사용됩니다. 건설 업계에서 파이프의 강도와 미관에 대한 기대가 높아짐에 따라 파이프 절단에 대한 요구 사항도 향상되었습니다. 일반적으로 공장에서 제작된 파이프는 보통 10미터 또는 20미터 길이입니다. 하지만 다양한 용도에 맞춰 여러 산업 분야의 요구에 부응하기 위해 다양한 모양과 크기의 부품으로 가공되어야 합니다.
레이저 파이프 절단 기술은 파이프 산업에 빠르게 도입되어 모든 종류의 금속 파이프 절단에 매우 적합하며, 높은 자동화, 고효율, 고생산성이라는 특징을 가지고 있습니다. 건축 자재용 금속 파이프의 두께는 일반적으로 3mm 미만이므로 1000와트의 레이저 출력으로도 절단이 가능하며, 3000와트 이상의 출력을 사용하면 고속 절단이 가능합니다. 과거에는 연삭 휠 커터로 스테인리스강 파이프 하나를 절단하는 데 약 20초가 걸렸지만, 레이저 절단으로는 단 2초밖에 걸리지 않아 효율성이 크게 향상되었습니다. 따라서 지난 4~5년 동안 레이저 절단 장비는 기존의 기계식 칼 절단 장비를 많이 대체했습니다.
파이프 레이저 절단 공정의 등장으로 기존의 톱질, 펀칭, 드릴링 등의 공정을 하나의 기계에서 자동으로 완료할 수 있게 되었습니다. 파이프 절단, 구멍 절단, 윤곽 절단, 패턴 절단 등 다양한 가공이 가능하며, 필요한 사양만 컴퓨터에 입력하면 장비가 자동으로 신속하고 효율적으로 절단 작업을 수행합니다. 자동 공급, 클램핑, 회전, 홈 절단 기능을 갖추고 있어 원형 파이프, 사각 파이프, 평강 등 거의 모든 파이프 절단 요구 사항을 충족하며 효율적인 가공 방식을 제공합니다.
문과 창문은 중국 부동산 건설 산업에서 중요한 부분을 차지하며, 모든 주택에는 문과 창문이 필수적입니다. 문과 창문 산업의 막대한 수요와 더불어 생산 비용이 매년 증가함에 따라, 사람들은 문과 창문 제품의 가공 효율성과 품질에 대한 요구 또한 높아지고 있습니다. 문과 창문, 방범망, 난간 등에는 스테인리스강이 많이 사용되는데, 주로 두께 2mm 이하의 강판과 원형 탱크가 사용됩니다. 레이저 기술을 이용하면 스테인리스강판과 원형 탱크의 고품질 절단, 중공 및 패턴 절단이 가능합니다. 최근에는 휴대용 레이저 용접이 매우 편리해졌으며, 문과 창문의 금속 부품을 이음매 없이 용접하는 데 사용됩니다. 기존 점 용접처럼 틈이나 납땜 자국이 생기지 않아 문과 창문의 전체적인 성능과 미관이 향상됩니다.
문과 창문, 방범망, 가드레일 등의 연간 소비량은 막대하며, 소형 및 중형 레이저를 사용하면 절단 및 용접이 가능합니다. 그러나 이러한 제품의 대부분은 주택 규모에 맞춰 맞춤 제작되고 소규모 문·창문 설치 업체나 인테리어 회사에서 시공하기 때문에 여전히 전통적인 연삭 휠 절단, 아크 용접, 화염 용접 등이 주류를 이루고 있습니다. 따라서 레이저 가공이 기존 기술을 대체할 수 있는 여지는 매우 큽니다.
비금속 건축 자재의 레이저 가공 가능성: 세라믹, 석재, 유리와 같은 비금속 건축 자재는 주로 연삭 휠이나 기계식 칼을 사용하여 가공하는데, 이는 전적으로 수작업과 수동 위치 조정에 의존하기 때문에 절단 시 많은 먼지와 파편이 발생하고 소음이 심해 인체에 유해할 가능성이 크기 때문에 젊은 층이 이러한 작업을 꺼리는 추세입니다. 특히 세라믹, 석재, 유리와 같은 건축 자재는 붕괴나 파손의 위험이 있는데, 유리의 경우 규산염과 석영으로 구성되어 레이저 빔과 반응성이 좋아 절단 효과를 얻을 수 있다는 점에서 유리 레이저 가공 기술이 이미 개발되어 많은 연구가 진행되고 있습니다. 그러나 세라믹과 석재의 경우 레이저 절단은 현재까지 거의 고려되지 않고 있으며, 더 많은 연구가 필요합니다. 적절한 주파수 대역과 출력을 찾는다면 세라믹과 석재도 절단이 가능하며, 먼지와 소음을 최소화할 수 있을 것입니다. 앞으로 국내 기업들이 이러한 기술 혁신에 도전해 보기를 기대합니다.
레이저 현장 가공 탐구: 주택 건설 현장, 고속도로, 교량, 철도 및 기타 인프라 프로젝트와 같은 건설 현장에서는 많은 자재를 현장에 적재해야 합니다. 하지만 레이저 장비를 이용한 가공은 대개 작업장에서만 이루어지며, 가공된 자재는 이후 다른 현장으로 운반하여 사용해야 합니다. 따라서 향후 레이저 장비 개발의 중요한 방향은 실제 시공 현장에서 레이저 장비를 이용하여 실시간으로 가공하는 방법을 탐구하는 것입니다.
게시 시간: 2023년 3월 14일
