화이버 레이저 절단기가 기존의 CO2 레이저 절단기와 무엇이 다를까?

앞서 우리나라의 화이버 레이저 절단기 보급률이 낮은 이유를 설명했으나 자칫 오퍼레이터의 능력 때문인 것으로 오인될 수 있기에 다른 시각에서 기존의 레이저 가공기와의 차이점을 들어 설명해 보고자 한다. 먼저 화이버 레이저 시스템의 특성에 대해 정확히 알아야 할 필요가 있다. 초기 화이버 레이저 절단기를 소개하고 판매할 당시 화이버 레이저 시스템을 제대로 설명하지 않고 계약에 치중하여 중요한 설명이 누락되었다는 생각이 든다. 이는 화이버 레이저 시스템의 능력과 장점만을 지나치게 강조하여 소개하는 과정에서 그 고유의 특성과 시스템의 적용상 유리한 점과 불리한 점을 명확히 설명하지 않은 탓에 고객의 기대에 미치지 못하여 많은 시행착오가 발생하게 되었다. 이는 전적으로 시스템 판매를 한 영업 직원에게 문제가 있다고 볼 수 있으나 고객의 화이버 레이저 가공기에 대한 연구가 부족했던 이유도 있었을 것으로 생각된다. 그렇다면 화이버레이저 절단기와 CO2 레이저 절단기 무엇이 다를까? 한 마디로 표현하여 필자는 기성복과 맞춤복의 차이라고 규정하고 싶다. CO2 레이저 절단기를 기성복이라고 한다면 화이버 레이저 절단기는 맞춤복이라고 하겠다. 레이저 가공기는 출력과 절단 스트로크로서 그 능력이 규정되어 지는데 CO2 레이저 절단기는 고객이 이미 보편적으로 가공되는 범위를 알고 있고 적용 대상도 어느 정도 파악하고 있지만 화이버 레이저 절단기는 그렇지 못하다. 선뜻 이해할 수 없겠으나 필자의 생각으론 화이버 레이저 절단기의 특성을 알게 된다면 이해가 갈 것이다. 화이버 레이저 절단기의 경우 발진기로부터 절단 헤드까지 광 화이버로 레이저 빔을 전송하는데 그 전송하는 광 화이버의 코어 직경이 결국 절단 시 초점의 직경을 이루는 가장 큰 변수가 된다. 이는 시스템 구매 시에 결정하는 것으로 한 번 결정하면 쉽게 교환하기 어렵다. 필자가 아는 바로는 코어 직경은 50㎛ ~ 200㎛ 까지 다양하게 사용되고 있으며 600㎛까지 사용되고 있으나 이는 용접 등 특수한 경우에 사용한다. 그러므로 화이버 레이저 가공기를 구매할 경우 가장 먼저 가공 범위를 설정하는 것이 필요하다. 그래야 화이버 레이저 빔 전송용 광화이버의 코어 직경을 선정할 수 있다. 현재는 특별히 고객이 지정하여 선택하지 않는 경우 시스템 제조사에서 가장 일반적으로 쓰이는 광화이버로 납품한다. 그렇기 때문에 화이버 레이저 절단기를 구매하기로 생각한다면 먼저 이 가공기의 적용 범위를 설정하는 것이 필요하다. 실 예로 이미 4kW급 이상의 CO2 레이저 절단기를 보유한 업체라면 화이버 레이저 절단기의 구매 사유는 박판의 가공을 목적으로 구매하는 것이므로 100㎛급을 사용하여도 무방하나 출력 4kW급 이상의 화이버 레이저를 장착한 시스템을 주로 후판의 가공을 목적으로 구매하는 것이라면 150㎛ 또는 200㎛ 광화이버를 사용하여야 할 것이다. 이러한 사전 협의 없이 일반적으로 쓰이는 100㎛급이나 혹 50㎛급 광화이버를 채용한 시스템을 구매하여 양질의 후판의 가공 빠른 속도로 기대했다면 큰 오류를 범한 것이라 할 수 있다. 화이버 레이저 가공기가 후판 가공에서 불리한 이유는 빔 파장이 1.07㎛ 내외로 CO2 레이저 빔의 10분의 1 수준이므로 절단 폭이 상대적으로 좁기 때문에 절단 시 발생하는 칩이 좁은 절단 폭 사이를 통해 하부로 축출시키기 어려운 이유로 설명할 수 있는데 이렇기에 후판 가공 전문 가공기로 사용할 목적이라면 빔 전송용 광화이버의 코어 직경을 큰 것으로 설정해야 한다. 이 때 코어 직경이 커지면 상대적으로 박판의 가공에서는 불리하게 작용한다. 초점이 커지면 절단 부유물 생성이 많아지고 절단 폭도 넓어지므로 상대적으로 많은 절단 칩이 하부로 축출되어야 절단을 진행 할 수 있으므로 가공 속도는 느려지고 화이버 레이저 절단기의 박판에서의 고속 절단의 장점을 조금 양보해야 하는 것이다. 물론 비철 즉 구리나 알루미늄에서도 그 만큼 절단성 저하가 발생하므로 시스템 제조사와의 긴밀한 협의가 필요하다. 이 부분에서 오퍼레이터에게만 가공성에 대해 책임을 물을 수 없는 것이다. 본 설명으로 필자가 왜 화이버 레이저 가공기를 맞춤복 이라 했는지 조금 더 이해 되었기를 바란다. 만약 본 설명에 오류가 있다면 나름 연구한 내용을 바탕으로 설명한 것이므로 특정한 경우를 들어 오류라고 꼬집는 일이 없이 양해 바란다.  긴 게시글인데도 불구하고 끝까지 읽어 주신 분들께 감사드립니다.