레이저 가공 (Laser Beam Machining)
쉽게 풀면
레이저 가공은 강한 빛을 아주 작은 점에 모아 순간적으로 높은 열을 만들어 재료를 녹이거나 태워 없애는 방식입니다. 돋보기로 햇빛을 모아 종이를 태우는 원리를 훨씬 강력하고 정밀하게 확장한 것이라고 생각하면 이해하기 쉽습니다. 칼날이 직접 닿지 않고 빛으로 가공하기 때문에 매우 얇고 정교한 절단이나 구멍 가공이 가능합니다.
왜 중요한가
레이저 가공은 비접촉 방식이라 공구 마모 문제가 없고, 미세한 형상도 빠르고 정밀하게 가공할 수 있어 전자, 의료기기, 자동차 산업 등 다양한 분야에서 활용됩니다. 특히 얇은 판재의 절단이나 미세 구멍 가공, 표면 마킹 등에서 기존 절삭가공을 대체하는 경우가 많아 관련 공정 연구가 활발합니다. 비접촉 가공이라 공구 마모나 가공력에 의한 변형이 없어, 얇은 판재나 정밀 전자부품처럼 접촉식 가공이 어려운 소재의 절단·천공에 널리 쓰입니다.
논문에서는 이렇게 쓰입니다
레이저 절단 조건과 가공 품질의 관계를 다룬 예문입니다.
초단파 레이저로 열손상을 줄인 정밀 가공 사례입니다.
조금 더 깊게 보면
레이저 가공은 레이저 출력, 조사 시간, 초점 위치, 보조가스 등의 조건에 따라 절단, 용접, 표면 경화, 마킹 등 다양한 공정으로 분류됩니다. 가공 중 발생하는 열영향부(HAZ)는 재료 물성 변화를 일으킬 수 있어, 이를 줄이기 위해 펨토초·피코초 단위의 초단파 레이저를 사용하는 연구도 활발히 진행되고 있습니다. 레이저 가공은 열적 제거(용융·기화) 방식이 주를 이루지만, 초단펄스 레이저(피코초·펨토초)는 열영향부를 거의 남기지 않는 비열적 제거(어블레이션) 방식으로 정밀 미세가공에 활용됩니다.
주의할 점
레이저 가공은 재료의 반사율과 열전도율에 따라 가공 효율이 크게 달라질 수 있으며, 두꺼운 재료를 가공할 때는 다른 열원 기반 공정에 비해 상대적으로 속도가 느려질 수 있습니다. 보조가스 종류와 압력을 잘못 선택하면 절단면에 드로스(재응고 슬래그)가 남거나 산화로 인한 열영향부가 커져 후가공이 추가로 필요해질 수 있습니다.