서론
레이저 커팅은 철판 가공에서 매우 정밀한 절단 방식으로 꼽히지만, 단순히 장비 성능만으로 높은 품질을 확보하기는 어렵습니다.
절단면의 거칠기, 오차 범위, 버 발생 여부는 초점 위치·노즐 상태·보조 가스 품질·경로 설정 등 여러 변수가 복합적으로 작용하기 때문입니다.
이 글을 통해 솔직히 말해 왜 절단품질이 들쑥날쑥한가, 그리고 현업에서 어떤 항목을 점검하고 개선해야 정밀도를 높일 수 있는가를 단계별로 살펴보겠습니다.
읽은 후에는 ‘설비 세팅 → 유지관리 → 프로그램 설정’으로 이어지는 실행 가능한 체크리스트를 얻으실 수 있습니다.
1 초점(Focus) 위치 조정
왜 중요할까?
레이저 절단에서 초점 위치는 에너지 밀도가 극대화되는 지점으로, 이 위치가 적절하지 않으면 슬릿 폭이 넓어지거나 경사(kerf taper)가 생기고 절단면 거칠기가 커질 수 있습니다. xianminglaser.com+1
예컨대 한 연구에서 “초점 위치가 상단 슬릿 폭 W에 직접적 영향을 미친다”는 결과가 나왔습니다. leapion.com
어떻게 조정해야 할까?
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일반적으로 얇은 철판이나 스테인리스의 경우 제로(zero) 포커스(판 표면에 초점) 또는 표면 바로 위/바로 아래로 조정하는 것이 흔합니다. Han’s Laser: Industrial Laser Systems+1
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두꺼운 탄소강 판의 경우는 음(-) 포커스 형태(즉 초점이 판 내부 또는 판 아래)로 설정하는 것이 권장되기도 합니다. 예: “판 두께 / 2 + 컷팅 높이”라는 공식 제시됨. Bodor Laser
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장비별로 자동 포커스 기능이 있더라도, 사용 소재·두께 변경 시 테스트 컷을 통한 최적 초점 위치 확인이 매우 유리합니다.
2 노즐 상태 및 가스 흐름 관리
점검해야 할 사항
노즐은 레이저 빔과 보조 가스 흐름을 지배하므로, 노즐 끝단이 손상되었거나 가스 흐름이 비정상이라면 절단면 품질이 급격히 떨어질 수 있습니다.
또한 노즐과 판 사이 거리, 가스 압력 및 노즐 중심 정렬(편심 여부) 등이 중요합니다.
실행 팁
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노즐 끝단이 원형 유지되고 오염·슬래그가 없는지 정기 확인
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노즐과 판 사이 거리(gap)가 장비 사양에 맞게 유지되었는지 점검
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프로세스 변경(재질·두께) 시 가스 흐름 테스트 컷 시행
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노즐 상태가 좋지 않으면 절단면 버 발생 및 재작업 비용이 증가할 수 있습니다
3 절단 속도 및 레이저 출력(파워) 설정
왜 중요한가?
다양한 연구에서 레이저 출력(P), 절단 속도(V), 보조가스 압력 등이 커팅 슬릿의 폭, 경사, 거칠기 등에 중요한 영향을 미친다고 밝혀졌습니다. Springer Link+1
예컨대 “최소 거칠기 조건에서는 낮은 출력 + 높은 속도 + 중간 가스압”이 유리하다는 결과가 있습니다. Springer Link
실무 적용 팁
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동일 재질·두께 반복 시 최적 속도·출력 조합을 저장하면 품질 재현성이 높아집니다
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일반적으로 출력이 너무 높으면 버 발생이 증가하고, 속도가 너무 빠르면 절단이 완전하지 않을 수 있습니다
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속도·출력 설정은 장비별, 재질별로 상당한 차이가 있으므로 “기계 매뉴얼 + 시험 절단”이 필수입니다
4 보조 가스(Assist Gas) 품질 및 선택
핵심 포인트
보조 가스는 녹아버린 금속을 제거하고, 절단면의 산화 여부 및 버 발생에 결정적 역할을 합니다. Atlas Copco+1
예컨대:
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질소(N₂): 불활성 가스로 산화 방지, 스테인리스·알루미늄 등에 우수한 절단면 제공. Atlas Copco+1
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산소(O₂): 산화를 이용해 추가열을 얻어 두꺼운 탄소강 절단에 적합하지만, 절단면에 산화층이 남을 수 있음. Atlas Copco+1
실무 체크리스트
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가스의 순도 확인 (예: 질소 99.9% 이상 권장됨) pneumatech.com
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가스 압력 및 유량이 재질·두께별로 적절히 설정되어 있는지 점검
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공기(Air)를 보조 가스로 사용할 때는 산소 함량 때문에 산화나 버 제거가 필요한 경우가 많습니다. Atlas Copco
5 기계 진동·정렬 및 냉각 시스템
왜 점검해야 하는가?
정밀한 절단을 위해서는 장비 자체의 안정성이 중요합니다. 축(X, Y)의 정렬이 틀리면 절단 선이 흔들릴 수 있고, 냉각이 불충분하면 광학계(렌즈·미러)가 열 변형을 일으켜 품질 저하를 유발할 수 있습니다.
실무 팁
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베드 평탄도 및 기계 축 정렬은 정기 유지관리 체크리스트에 포함
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냉각수 온도나 냉각 유량이 설비 매뉴얼 기준대로 유지되는지 확인
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진동 감쇠나 기계 바닥 고정 상태 등도 품질 안정성을 위해 고려
6 절단 경로 최적화(CAD/CAM 설정)
중요성
프로그램 상의 경로・피어싱 위치・코너 감속 설정 등이 절단 품질에 영향을 줍니다. 예컨대 모서리 돌입 시 속도를 급격히 줄이지 않으면 열 변형이 생기거나 경계면 거칠기가 커질 수 있습니다.
실무 적용 팁
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코너 부분에서 감속(속도 저하) 설정이 되어 있는지 확인
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피어싱(Piercing) 위치가 판재 두께·재질에 맞춰 적절히 분산되어 있는지 검토
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절단 폭(Kerf) 보정 설정이 되어 있어야 절단 후 조립이나 용접이 필요한 부품에서도 정확한 치수를 유지할 수 있습니다
결론
철판을 레이저 커팅할 때 높은 정밀도를 확보하기 위해서는 초점, 노즐·가스 흐름, 속도·출력, 보조가스 품질, 기계 안정성, 경로 설정 이 여섯 가지 항목이 조화롭게 관리되어야 합니다.
특히 각 항목은 단독으로 개선하는 것보다, 테스트 절단 → 데이터 저장 → 반복 개선의 프로세스를 통해 지속적으로 관리하는 것이 중요합니다.
귀사의 스마트공장 또는 레이저 가공 라인에서도 위 체크리스트를 기준으로 정기 점검 리포트(누적 데이터 기반)를 운영하시면 절단 품질 향상과 비용 절감 효과를 동시에 기대할 수 있습니다.