시노 바가 레이저 마이크로젯® (Laser MicroJet®) 기술 개발에 성공함에 따라 워터젯과 레이저빔 양쪽의 장점을 융합해 미세가공에 적용하는 것이 드디어 가능해졌습니다. 레이저 마이크로젯®은 물과 공기의 굴절률의 차이를 이용해 레이저빔을 미세물줄기 안에 가두는 워터젯 레이저 기술입니다.

미세물줄기는 마치 광섬유와 같이 파동길잡이 (waveguide) 역할을 하며, 발산 없이 레이저빔을 전달합니다.

레이저 마이크로젯® 기술 설명 그림

레이저 마이크로젯® 기술을 쓰면 긴 작업 거리 (working distance; 레이저 빔이 발산 없이 전달되는 거리)를 유지할 수 있고 물줄기로 절단면을 효율적으로 냉각시킬 수 있어, 다공질 및 복합층 구조의 민감한 시료들도 물리적인 손상이나 열 손상 없이 깨끗하게 가공할 수 있습니다. 이는 고압 워터젯 공법과 기존의 레이저 공법을 모두 뛰어넘는 장점입니다.

기존의 레이저 공법에서는 광학렌즈를 써서 레이저빔을 집중시키는데, 이러한 방식을 쓰면 레이저빔의 발산 때문에 유효한 작업 거리가 불과 수 mm 정도밖에 되지 않습니다.  따라서 두꺼운 시료를 절단하는 것이 힘들고, 작업 거리를 늘리기 위해 레이저의 출력을 높이면 열손상을 입는 부위 (heat-affected zone)도 함께 늘어나게 됩니다. 게다가 가공 중 절단면에서 발생하는 찌꺼기가 절단면 주위에 남아 시료를 오염시킬 수도 있습니다.

물줄기 안에 적절한 각도로 레이저빔을 집어넣으면 물과 공기의 경계면에서 전반사가 일어나고, 따라서 물줄기가 온전하게 유지되는 한 레이저빔은 발산없이 전달됩니다. 시노바의 레이저 마이크로젯® 기술을 쓰면 레이저빔을 수십 마이크로미터 폭으로 최대 10센티미터까지 전달해 작업할 수 있습니다. 또한 물줄기를 이용해 절단과 동시에 절단면을 신속하게 냉각시키고, 절단 중 발생하는 찌꺼기를 제거할 수 있습니다.

고압 워터커팅 공법 대비 장점

고압 워터커팅 공법 (high-pressure water cutting)과는 달리, 레이저 마이크로젯® 기술은 낮은 압력의 물줄기를 사용합니다. 물줄기를 통해 전달되는 물리력이 미미하기 때문에, 고압 워터커팅으로 처리할 수 없는 민감한 시료도 아무런 문제없이 가공할 수 있습니다. 레이저 마이크로젯® 기술에서 물줄기는 절단면을 냉각시키고 찌꺼기를 제거하는 역할만을 담당합니다.

기존 레이저 공법 대비 장점

기존 레이저 공법으로는 시료의 열손상을 피하기 힘듭니다. 레이저 마이크로젯® 기술을 쓰면 물줄기를 이용해 절단과 동시에 절단면을 신속하게 냉각시켜 열손상을 완전히 피해갈 수 있습니다. 따라서 레이저 마이크로젯® 기술은 “냉(冷)식 레이저 공법” (cold laser cutting)이라고 할 수 있습니다.

두 가지 방식을 능가하는 다목적성

고압 워터젯 공법과 기존의 레이저 공법으로는 절단하기 곤란한 형태도 레이저 마이크로젯® 기술을 쓰면 충분히 구현할 수 있습니다. 긴 작업 거리와 물줄기의 레이저빔 전달 특성 덕분에 복잡한 3차원 가공이 가능하기 때문입니다.

 

레이저 마이크 로젯® 기술 설명 팜플렛