기획특집: 2010년 국내 레이저 용접 산업의 현황과 전망은?
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2010년 국내 레이저 용접 산업의 현황과 전망은?

불황도 피해 가는 용접업계 떠오르는 신성, 레이저 용접? 알맹이 없이 어디까지 승승장구 할까
글 / 메탈넷코리아(월간 용접저널) 취재부 김미선 기자
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  • 인터뷰 ①: 한빛레이저 사장 김정묵(수요 증가세 초정밀 용접 분야, 국산 레이저 기술로 승부! )
    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
  • 인터뷰 ②: 풍산레이저㈜ 대표이사 정권근(레이저 용접의 응용 기술 개발이 곧 경쟁력!)
    국내 레이저 용접 산업은 비교적 긍정적인 상황이라고 말할 수 있겠다. 용접은 물론, 절단, 마킹과 같은 레이저 가공의 경우 전 산업 분야에 걸쳐 매우 다양하게 적용될 수 있는 특징을 가지고 있으며, 시대적
  • 인터뷰 ③: 유로비젼 한상배 이사(시장확대 예상되는 레이저 플라스틱 용접, 인프라 구축이 선행)
    레이저는 금속 및 플라스틱, 유리 등 다양한 재질의 용접에 적용되지만, 그 중에서도 레이저 플라스틱 용접의 경우 주로 자동차 산업에 적용되고 있다. 에너지 절감을 위한 자동차 차체 및 부품의 경량화를
  • 불황도 피해 가는 용접업계 떠오르는 신성, 레이저 용접? 알맹이 없이 어디까지 승승장구 할까
    눈에 보이는 것부터 눈에 보이지 않는 부분에까지, 레이저는 우리가 눈치채지 못하고 있는 사이 우리 주변 생활 속 깊숙하게 들어와 있다. 이제는 ‘레이저’라고 하면 모르는 사람이 없을 정도로 우리에겐 친숙한 용어가 되어 버렸다.
    의학 기술의 새로운 패러다임으로 부각되고 있는 레이저는 카멜레온 같은 적용성과 다양성으로, 이미 용접 업계에서도 알아주는 큰 거물로 존재하고 있었다.
    업계 난립에 인한 저가 경쟁으로 앓는 소리 먼저 들리는 레이저 마킹과 절단 산업에서부터 금형 수정용으로 업계에 발을 들여놓은 레이저 용접 산업 그리고 그 외에도 국내 원천 기술은 거의 확보하지 못하고 있는 레이저 소스 산업 및 이제 시작 단계인 레이저 클래딩과 레이저 열처리 산업 등으로까지, 레이저는 다양한 옷을 입고 변신에 변신을 거듭하며 국내 용접 업계에 자리하고 있었다.

    이번 호에는 국내 레이저 가공 관련 산업에 있어 마킹 산업 및 절단 산업과 같이 3대 큰 형님으로 대접받고 있는 레이저 용접 산업의 현재와 그 전망에 대해 짚어보는 시간을 가져보았다.

    I. 레이저 용접의 개요
    1. 레이저
    레이저라고 하면 흔히들 의학용으로 적용되는 레이저 기술을 생각하는 경우가 많다. 하지만 레이저는 통신, 정보처리, 계측, 가공, 의료, 생활기기, 원자력발전, 우주공학, 국방 등 다양한 분야에 다종다양한 방법으로 적용되고 있다.(<표 1> 참조)

    그 중에서도 레이저를 활용한 가공 산업은 레이저가 개발되면서 에너지원으로 가장 먼저 이용된 분야로, 1996년부터 전자 및 반도체, 자동차 등의 주요 산업의 제품 수준 향상을 위한 핵심 기술로 각광받기 시작했다고 볼 수 있겠다.
    레이저를 활용한 가공 산업 중에서도 특히, 이번 기획 취재를 통해 살펴볼 레이저 용접 산업은 자동차 산업 및 전자 산업을 비롯해 정밀 용접이 요구되는 곳에서는 일부 공정에 적용되어 큰 역할을 하기도 한다.
    그럼 레이저 용접 산업에 대해 집중적으로 살펴보기에 앞서 우선 레이저에 대해 간략히 알아보도록 한다.

    (1) 레이저의 역사
    레이저(Raser)는 ‘Light Amplication by Stimulated Emission of Radiation)의 약자로, 방사 유도 방출에 의한 빛의 증폭이라는 의미를 가지고 있다.
    레이저가 최초로 개발된 것은 1953년이지만, 실질적인 레이저의 역사는 1960년 미국 Hughes 연구소에서 마이크로파 증폭기를 연구해 온 Maiman에 의해 개발된 루비 레이저로 인해 시작됐다고 할 수 있다.

    (2) 레이저의 종류와 레이저 매질
    현재 산업적으로 사용되고 있는 레이저는 그 매질의 종류에 따라 기체 레이저, 고체 레이저, 액체 레이저, 반도체 레이저로 구분된다.
    ① 기체 레이저: 균일한 매질이므로 손실이 적기 때문에 공진기를 크게 하면 이득이 좋게 되는 장점이 있다. 일반적으로 기체 레이저 장치는 규모가 크며 출력은 작아도 연속 발진이 가능하고 발진 파장의 수가 많아 가간섭성 등이 우수하다는 특징이 있다.
    ② 고체 레이저: 소형 장치로부터 큰 출력을 얻을 수 있고 모드 동기(Mode Lock)에서는 단시간에 Pulse 빛을 얻을 수 있으며, Q-Switching(Q-Switch 발진)에서는 Peak Power가 큰 출력을 얻을 수 있다는 특징이 있다.
    ③ 액체 레이저: 현재 액체 레이저라고 하는 것은 대개 색소(Dye) 레이저다. 색소 레이저의 특징은 파장이 거의 연속적으로 변한다는 것으로, 그 영역은 자외선 영역에서 근적외선 영역까지 이른다.
    ④ 반도체 레이저: 전류를 흘리는 것만으로도 레이저 발진을 얻을 수 있고, 직접 트랜지스터 회로와 결합시켜 발진이나 변조를 시킬 수 있다. 또한 소형으로 신뢰성이 높으며, 양산성 등이 우수하다. 결점으로는 지향성에 결함이 있으며 출력이 작다는 것을 들 수 있다.

    2. 레이저 용접 가공
    레이저 용접은 집광된 레이저 빔(10⁴~106W/㎠)을 재료 표면에 조사, 키홀을 형성시킨 후 용융시켜서 용접하는 방식을 취한다. 레이저를 사용해 용접을 하게 되면 변형과 수축이 적고 용접 속도가 빠르며 자동화가 용이하다는 장점이 있다.
    또한 대부분 용가재를 사용하지 않고 모재의 합금화에 의해 용접이 이루어지기 때문에 가까이 접근할 수 없는 부재의 용접도 가능하며, 부도체 용접재를 포함, 다양한 재료를 용접할 수 있을 뿐 아니라, 이종 재료의 용접도 성공적으로 수행할 수 있다.
    더욱이 레이저 용접은 진공실을 필요로 하지 않으며 좁고 깊은 접합에 적합하고, 특히 얇은 부품의 용접에 유리하다는 특징이 있으며, 그 구분은 열전도형과 깊은 용입형, 플라즈마 비드형으로 분류할 수 있다.

    (1) 열전도형
    (2) 깊은 용입형
    (3) 플라즈마 비드형


    3. 레이저 용접 가공 재료

    (1) 금속 재료
    (2) 플라스틱 재료
    2010년 2010년 국내 레이저 용접 산업의 현황과 전망은?
    2010년 2010년 국내 레이저 용접 산업의 현황과 전망에 대한 상세정보 및 용접산업 업계실태설문조사 통계 종합 자료는 정기구독자에게만 제공됩니다.
    Ⅱ. 국내 레이저 용접 산업의 현황

    1. 설문 조사를 통한 국내 레이저 용접 산업의 실태 및 분석
    2. 국내 레이저 용접 산업의 특징
    (1) 경기 불황에도 끄떡없는 매력적인 시장

    (2) 원천 기술 부족으로 수입 레이저에의 의존성 강해

    (3) 임가공 산업 및 자체 개발하여 자족하는 업체가 많아


    3. 국내 레이저 용접 산업의 시장 규모
    (1) 시장 규모

    (2) 시장 전망


    4. 국내 레이저 용접 장비 산업의 기술 수준
    ⇒ 핵심 기술은 No Have, 응용 기술력은 OK!


    5. 전 세계 레이저 용접 장비 산업의 기술 개발 동향


    6. 레이저 국제 표준화 규격 동향

    (1) 국내 레이저 안전 기준 동향

    (2) 레이저 적용에 있어서의 안전 기준

    Ⅲ. 국내 레이저 용접 산업의 당면 과제와 발전 방안


    1. 광산업에 대한 관심 필요


    2. 레이저 관련 인프라 구축이 선행돼야

    (1) 제반 기술력 향상을 위한 노력

    (2) 레이저 관련 전문 기관의 확충이 선행돼야

    (3) 전문 인력 육성 및 양성 시급


    3. 정부 지원 정책의 올바른 정보 제공 필요

    Ⅴ. 마무리
    이상으로 국내 레이저 용접 산업에 대해 살펴보았다. 그동안 레이저 관련 기획을 통해 지속적으로 언급되어 왔던 레이저 소스 등과 같은 레이저 원천 기술 확보에 대한 중요성은 이번 기획 취재의 본문에서는 굳이 자세하게는 언급하지 않았다.
    많은 관련 업체와의 인터뷰를 통해, 이제서야 국내 자체 기술력으로 레이저 소스를 개발한다고 한들 가격 경쟁 및 기술력 등에서 해외 선진 업체와의 경쟁에서는 뒤처질 것이라는 결과와 함께, 차라리 국내 업계가 자신 있는 응용 기술력으로 승부하는 것이 바람직하다고 업계 내에서 의견이 모아지고 있는 것을 이미 깨닫고 있었던 까닭이다.
    하지만 레이저 원천 기술 부재 등의 문제점을 차치하고라도, 국내 레이저 용접 산업은 여전히 관련 인프라 및 정보 부족, 관련 전문 인력 부족 등 국내 레이저 기술이 한 단계 업그레이드되는 데 있어서는 분명히 한계점이 존재하고 있었다.
    “세계 최고를 자랑하는 반도체 및 휴대폰, 조선 등의 기술력에 비해, 국내 레이저 기술은 기형적으로 약하기 때문에 산업적으로 심각한 불균형을 이루고 있다”고 말하는 ㈜한빛레이저 김정묵 대표의 말처럼, 국내의 여러 산업군들 중 레이저 용접 산업이 유독 기술 향상 및 산업 발전에 있어 어려움을 겪고 있다면, 과연 문제는 무엇이며 해결책은 어떠한지 그리고 개발해봤자 이익이 남지 않는다고 해서 원천 기술 개발을 마냥 피해서는 되는 것인지 한번쯤 고민해 볼 필요는 있지 않을까.

  • ■ 참고 문헌
  • 2006년 9월호 월간 <용접저널>(기획특집- ‘국내 레이저 가공의 현재와 레이저 산업 현황’)
  • 2009년 6월호 월간 <용접저널>(기획특집- ‘국내 레이저 설비 산업의 현황과 전망’)
  • ‘평면조사방식의 가시 영역 레이저 투영장치 개발: 부록’ - 과기부(2003년)
  • ‘고출력 다이오드 레이저(HPDL)의 산업적 응용’ - 한국기계연구원 레이저기술연구그룹 이제훈, 서정
  • ‘차체 레이저 용접 로봇 시스템 및 용접 기술 국산화’ - 서정, 이문용
  • 부산국제용접&절단&레이저설비산업전시회
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