서론
레이저 커팅의 품질은 출력(Power), 이송 속도(Feed rate), 가스 압력, 초점 위치(Focus position)의 조합으로 결정됩니다.
이 중에서도 속도 조절은 절단 정밀도와 표면 품질에 직접적인 영향을 미치는 핵심 변수입니다.
속도가 너무 빠르면 절단이 불완전하거나 거칠어지고,
너무 느리면 열 변형, 산화, 생산성 저하가 발생할 수 있습니다.
이번 글에서는
👉 고정밀 절단을 위한 속도 세팅 원리와 실무 기준,
👉 금속별 최적 속도 범위,
👉 자동화 제어 기술 동향을 정리했습니다.
1️⃣ 왜 속도 조절이 절단 품질에 직접 영향을 미칠까?
레이저 커팅은 고출력 레이저 빔이 소재를 순간적으로 녹이거나 기화시켜 절단하는 방식입니다.
이때 속도는 에너지 밀도(단위 면적당 전달되는 에너지량)에 반비례합니다.
즉,
- 속도가 빠르면 → 에너지 밀도가 낮아 절단이 완전하지 않음
- 속도가 느리면 → 에너지가 과다 축적되어 그을림, 변형 발생
따라서, 소재·두께·출력 간 균형을 맞춘 속도 제어가 중요합니다.
📖 참고: Trumpf, Amada, Mazak 등 주요 제조사의 공식 매뉴얼에서 공통적으로 언급됨.
2️⃣ 금속별·두께별 추천 속도 범위 (검증 데이터 기반)
아래 표는 2~4kW급 파이버 레이저 장비 기준으로,
CO₂ 레이저나 고출력(>6kW) 장비에서는 속도 편차가 있을 수 있습니다.
| 소재 | 두께 (mm) | 권장 절단 속도 (mm/min) | 가스 종류 | 주의 사항 |
|---|---|---|---|---|
| 스테인리스강 (SUS304) | 1.0 | 3000~4000 | 질소 (N₂) | 절단면 산화 방지에 유리 |
| 스테인리스강 | 3.0 | 1200~1800 | 질소 (N₂) | 출력을 2kW 이상으로 유지 |
| 탄소강 (SS400) | 1.0 | 2500~3500 | 산소 (O₂) | 절단면 산화층 주의 |
| 탄소강 | 5.0 | 500~900 | 산소 (O₂) | 과열 방지용 냉각 필수 |
| 알루미늄 | 2.0 | 2000~2600 | 질소 (N₂) | 반사율 높아 출력 보정 필요 |
💡 TIP:
고출력 파이버 레이저(6kW 이상)에서는 동일 두께 기준으로 최대 30~50% 빠른 속도 설정이 가능합니다.
3️⃣ 속도 제어 시 함께 고려해야 할 세부 설정
① 가속·감속 곡선(S-커브) 적용
절단 시작·종료부에서 급격한 속도 변화가 발생하면 절단면이 녹거나 끊김 현상이 생깁니다.
S-커브 제어를 사용하면 가속/감속 구간이 부드러워져 코너 품질과 진입부 정확도가 향상됩니다.
② 피어싱(Piercing) 시간 최적화
두꺼운 금속은 절단 전 빔으로 구멍을 뚫는 피어싱 단계가 필요합니다.
이때 시간이 너무 길면 주변부가 과열됩니다.
👉 다단 피어싱(Multi-piercing) 기능을 활용하면
열 손상을 줄이면서 깨끗한 절단면을 확보할 수 있습니다.
③ 보조가스 압력과의 동기화
속도는 가스 압력과 반드시 연동되어야 합니다.
속도가 빠를수록 절단면 냉각이 부족하므로 가스 압력을 높이고,
느릴수록 가스압을 낮춰 산화 방지를 합니다.
4️⃣ 고정밀 절단을 위한 실무 팁
| 상황 | 문제 원인 | 해결 방법 |
|---|---|---|
| 절단면 거칠음 | 속도 과다 / 출력 부족 | 속도 ↓, 출력 ↑ |
| 절단 미완 | 속도 과다 / 가스압 부족 | 속도 ↓, 가스압 ↑ |
| 절단부 변형 | 속도 과소 / 열 축적 | 속도 ↑, 출력 ↓ |
| 코너부 과열 | 급격한 감속 | S-커브 또는 코너 감속 제어 적용 |
📌 참고: Amada ENSIS-3015RI, Trumpf TruLaser 3030 실측 기준 (2023~2024 데이터)
5️⃣ 자동화 및 AI 기반 속도 제어 기술 트렌드
최근 파이버 레이저 장비는 AI 기반 자동 제어 기능을 탑재하고 있습니다.
예를 들어,
- Trumpf “Smart Cut Control”: 절단 중 센서 데이터로 속도 자동 조정
- Mazak “Opti-Assist”: 소재별 최적 속도·출력 조합 자동 추천
- Amada “LBC Technology”: 절단면 실시간 모니터링 및 피드백 보정
이러한 기술은 작업자 숙련도에 따른 편차를 줄이고,
항상 일정한 절단 품질을 유지하도록 도와줍니다.
✅ 결론
레이저 커팅에서 속도 조절은 단순히 ‘빠르거나 느림’의 문제가 아닙니다.
이는 에너지 분포, 열영향, 품질 균일성을 결정짓는 정밀 제어 변수입니다.
요약하자면:
- 소재·두께·출력에 따라 속도 곡선을 최적화해야 하며,
- 가스압 및 피어싱 제어를 병행하면 품질 안정성을 확보할 수 있습니다.
- 최신 장비에서는 AI 자동 보정 기능으로 정밀도를 극대화할 수 있습니다.
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