인터뷰: 초정밀 용접 분야, 국산 레이저 기술로 승부!
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수요 증가세 주목되는 초정밀 용접 분야, 국산 레이저 기술로 승부!

㈜한빛레이저 사장 김정묵
HBL Corporation President/Ph.D. Kim Jeong-Moog
1. 국내 레이저 용접 산업의 업계 현황과 현실은?
레이저와 관련한 장비 산업 중 제일 큰 시장을 형성하고 있는 분야는 레이저 마킹기 시장, 그 다음이 레이저 절단 시장이며, 상대적으로 가장 협소한 시장을 형성하고 있는 분야가 바로 레이저 용접 시장이라 할 수 있겠다.
레이저 산업도 큰 틀에서 최근의 경기 불황에 다소 영향을 받았으나, 2차 전지를 비롯한 일부 용접 분야에서는 상대적으로 안정된 현황을 유지했다. 당사의 경우 전년은 전전해에 비해 25~30% 증가세를 보일 만큼 성장을 거듭하고 있다.
국내 레이저 업계는 금년 들어 반도 체산업의 활황이 큰 변수로 나타났으며, 대면적 슬림형 디스플레이 부품, 2차 전지 산업 또한 크게 성장을 기록할 것으로 기대하고 있다. 특히 정밀 용접 분야에서 2차 전지 산업의 경우 관련 업체에서 매년 꾸준히 설비 증설을 하고 있으므로 시장은 더욱 늘어날 것으로 판단한다.

2. 국내 레이저 용접 장비의 종류와 적용 분야는?
레이저 용접은 사용하는 레이저의 종류에 따라 크게 CO₂ 레이저, CW IR 레이저(Fiber 레이저 및 Disk 레이저 등), 펄스 YAG 레이저 등이 있는데, 이 중 국내에서 생산되는 고출력 산업용 용접 레이저는 당사의 펄스형 Nd:YAG 레이저가 유일하다 하겠다. 이 외 다른 레이저 소스와 용접 장비는 대부분 독일 및 일본 등에서 수입하고 있다.
CO₂ 레이저 및 고출력 CW IR 레이저는 자동차 산업 중 차체 및 부품 용접 등에 주로 많이 적용되고 있으며, 당사가 개발 판매 중인 펄스형 Nd:YAG 레이저 용접기는 대표적으로 리튬 이온 전지 및 리튬 폴리머 전지 등과 같은 2차 전지 제조 분야를 비롯하여, 슬림형 LCD TV 프레임의 정밀 용접, 전자 부품 용접, 기계 부품 용접 등 다양한 정밀 용접 분야에서 적용되고 있다.

3. 국내 레이저 용접 산업의 시장 규모와 전망은?
레이저 용접과 관련한 산업 중 주로 Fiber 레이저나 Disk 레이저 등 수 kW 이상의 고출력 레이저를 적용해야 하는 자동차 및 자동차 부품 용접 시장이 국내 자동차 산업의 규모를 고려했을 때 향후 가장 크게 성장할 분야로 판단된다.
이와 더불어, 고출력 CW 레이저 용접이 유력한 차량용 2차 전지 산업도 폭발적인 시장 성장을 기대케 하고 있다.
하지만 이들 시장의 경우 레이저 소스와 장비는 앞서 언급한 독일 및 일본 등에서 수입해 오는 경우가 대부분이거나 혹은 필요에 의해 관련 업체가 자체적으로 수입한 레이저 소스를 로봇과 접목하여 용접 설비를 구축하는 경향도 있어 시장 규모의 파악이 제대로 이루어지지 못하고 있는 부분도 있다.
한편, 주로 2차 전지, 소형 전자 및 기계 부품 용접, LCD TV 프레임 용접 등이 주종을 이루는 펄스형 Nd:YAG 레이저 용접기의 국내 시장은 연평균 수 100억 원 정도의 시장 규모를 이루고 있으며, 이 분야 역시 향후 지속적인 성장이 예상된다.

4. 국내 레이저 용접 장비 산업의 중요성과 당면 과제는?
레이저 용접 산업은 그 자체의 산업 규모는 크지 않으나, 기술적 중요도는 매우 크다는 특성을 가지고 있다.
하지만 국내에서는 레이저 용접 장치 및 관련 기술을 완전하게 확보하지 못하고 있어 첨단 제조 산업을 육성하는 데는 한계가 있을 수 있고, 이로써 선진국과 기술격차를 줄이려는 데 상당한 애로점이 있는 것으로 사료된다.
따라서 레이저 용접 분야에 있어 당면 과제는 레이저 소스 및 용접 정치 등 H/W 개발뿐 아니라, 용접 전문가 집단 양성에도 집중적인 투자를 해야 한다는 것을 꼽을 수 있겠다.

5. 국내 레이저 용접 산업의 기술력은?
전 세계적으로 레이저 용접 기술력을 선도하는 곳은 독일로서 일본이 그 뒤를 따르고 있다.
이는 장기간에 걸친 체계적인 연구 개발과 관련 산업의 동반 발전에 따른 결과로 보여진다.
그에 반해, 우리나라는 압축 성장의 과정에서 레이저 용접 기술과 같이 요소 기술임에도 시장 규모가 작은 경우 체계적인 기술 개발이 뒤떨어지게 된 것이 사실이다.
당사가 개발한 야그 레이저의 경우에는 세계 최고 수준에 필적하지만, 그 외 Fiber 레이저 및 CO₂ 레이저는 국내 기술력으로 아직 개발하지 못하고 있거나 개발 단계에 있는 것으로 파악된다.
따라서 레이저 시장 전체를 놓고 파악해 본다면, 세계 최고를 자랑하는 반도체 및 휴대폰, 조선 등의 기술력에 비해, 국내 레이저 기술은 기형적으로 약하기 때문에 산업적으로 심각한 불균형을 이루고 있다고 볼 수 있을 것이다.
최근에는 용접 관련 산업(자동차, 2차 전지) 등의 발전과 기술 혁신 정책에 맞추어 레이저 용접 기술이 비약적으로 늘고는 있지만, 체계적인 레이저 용접 기술 축적에는 상당한 시일이 소요될 것으로 보인다.

6. 레이저 용접 산업의 세계적인 기술 개발 동향은?
레이저 용접 기술은 레이저 소스, 빔 전송계, 용접 헤드 및 가공 기술 등 관련 분야 H/W 및 S/W가 동반 발전해야 할 분야다. H/W 분야는 지속적으로 고성능, 고효율의 신제품을 개발하고 있으며, 응용 시장을 넓혀가고 있다.
더욱이 레이저 용접의 단가가 대체 용접 분야의 단가보다 더 저렴해지고 더 좋은 생산성을 획득할 수 있음이 입증되어 규모가 점점 더 커지는 추세다.
전 세계적으로 레이저 용접 시장에서 진행되는 기술 개발 동향은 크게 고출력화, 고효율화, 고품질(빔 품질)화, 장수명화 등 전반적인 기술 개량과 그린 에너지 개념이 도입되는 추세로, 특히 Fiber 레이저가 이러한 기술 개발의 선도를 담당하고 있으며 전자 빔 용접을 대체할 수준까지 기술 개발이 진행되고 있다.
펄스형 Nd: YAG 레이저의 경우 단위 펄스당 센 에너지를 얻는 거의 유일한 용접기이므로 현재까지 특별한 대체 기술은 없는 것으로 보이며, 고효율 및 스마트 제어 기능, 공랭식 레이저 등 실용적인 개발이 진행되고 있다.
한편, 해외에서는 새로운 레이저 소스를 이용하여 새로운 산업에 적용하는 연구가 발 빠르게 진행되고 있는 것으로 알고 있다. 예를 들면, 빔 질이 대단히 우수한 초고출력의 Fiber 레이저를 이용하여 종전에 전자 빔 용접으로만 가능했던 구조물이나 소재들에 대한 레이저 용접이 시도되고 있고, 그 결과가 또한 만족할 만한 수준에까지 도달한 것으로 보인다.

7. 국내 레이저 용접 산업의 국제 표준화 동향은?
레이저 용접의 국제 표준화와 관련된 정보는 아직 없는 것으로 알고 있다. 현재까지는 일반 용접의 표준화에 따라 진행하고 있으며, 레이저 안전에 관한 미국 표준인 ‘ANSI-Z136’에 따라 각 국가들이 여기서 파생된 규격만을 추가하여 운영하고 있을 뿐이다.

8. 국내 레이저 용접 장비 산업의 정부 정책과 육성 방안은?
그 동안 레이저 용접기 및 관련 기술 개발에 있어 정부의 R&D 지원 자체는 국내 레이저 시장 규모에 비해 적지 않았던 것은 사실이다.
그러나 한국기계연구원 등 정부출연연구기관이 국내 레이저 용접 전문 기관으로 중추적으로 담당해 왔었던 과거와 달리, 현재는 이런 전문 기관이 없고 여러 정부 출연 기관, 대학 및 산업체 등에 부분적인 용접 기술들만 있다 보니 수요 업체에서 레이저 용접 기술을 받아들이는 데 많은 애로점을 겪고 있다는 판단이다.
따라서 레이저 용접의 S/W에 해당하는 가공 기술의 전문화와 저변 확대에 더 많은 투자가 필요한 것으로 사료된다.
또한 이와 더불어, 앞서 언급한 바와 같이 현재 국내 레이저 용접 전문 인력이 산업 규모에 비해 지나치게 적은 점을 고려하여, 인력 양성을 위해서라도 적극적인 학교 지원 및 투자를 통해 향후 레이저 용접 전문 인력을 할 수 있도록 제도적인 장치라도 마련했으면 하는 바람이다.

9. 향후 귀사의 기술 개발과 기업 정책 방향은?
당사는 공랭식 50W-120W, 수냉식 180W, 300W, 400W, 500W 및 600W급의 다양한 레이저 소스(PF-series 레이저) 및 용접용 레이저 헤드, 빔 전송장치, 용접 장치 등 펄스 YAG 레이저 용접에 관한 Total Solution을 제공하고 있다.
국내에서는 당사가 유일하게 개발 출시한 펄스형 펄스형 Nd:YAG 레이저의 경우 그 시장 규모가 향후 지속적으로 성장 발전해 나갈 것으로 전망되고 있으므로, 앞으로 더욱 연구 개발하여 세계적인 경쟁사와 기술 격차를 좁혀 나가는 노력을 계속할 것이다.
또한 지난해부터 개발하고 있는 all DPSSL(Diode Pumped 펄스형 레이저)의 초도제품이 조만간 출시될 예정으로, 국산 레이저 용접기의 적용 범위를 혁신적으로 넓혀 줄 새로운 용접기가 될 것으로 기대하고 있다.

■ 문의처: (주)한빛레이저 ☎ 042-478-9500
부산국제용접&절단&레이저설비산업전시회
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