💡 서론
철판 레이저 커팅은 정밀한 절단 품질이 핵심입니다.
그중에서도 불꽃 제어(flaming control)는 품질의 70%를 결정한다고 해도 과언이 아닙니다.
불꽃은 단순한 빛이 아니라 가공 온도, 가스 반응, 초점 안정성을 보여주는 실시간 지표입니다.
이번 글에서는 불꽃 제어 원리와 최신 기술, 실제 공정에서의 제어 방법을
전문적이면서도 이해하기 쉽게 정리했습니다.
🔹 불꽃 제어의 원리
불꽃 제어란 레이저 절단 시 발생하는 용융 금속과 절단가스의 반응을 최적 상태로 유지하는 기술입니다.
이를 통해 절단면이 매끄럽고 슬래그가 적은 결과물을 얻을 수 있습니다.
불꽃은 레이저 빔, 가스 압력, 초점 위치 세 요소에 의해 형성됩니다.
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안정된 불꽃: 일정한 밝기와 길이를 유지하며 균일한 절단 품질 제공
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불안정한 불꽃: 산소 부족, 노즐 막힘, 출력 불균형으로 인한 품질 저하 발생
🔍 즉, 불꽃은 절단 품질의 ‘즉각적인 품질 신호’입니다.
🔹 불꽃 제어에 영향을 주는 3가지 핵심 변수
⚙️ 1. 가스 종류와 압력
철판 절단 시 가장 많이 쓰는 절단가스는 산소(O₂)와 질소(N₂)입니다.
| 가스 종류 | 특징 | 주요 용도 |
|---|---|---|
| 산소(O₂) | 화학 반응으로 절단 속도 빠름, 산화층 발생 가능 | 일반 철판, 구조용 강 |
| 질소(N₂) | 산화층 방지, 절단면이 깨끗함, 고압 필요 | 스테인리스, 고정밀 절단 |
💡 팁: 두꺼운 철판은 산소 절단, 얇고 정밀한 판재는 질소 절단이 유리합니다.
⚙️ 2. 레이저 출력(Laser Power)
출력이 부족하면 절단이 끊기고, 과도하면 불꽃이 퍼져 절단면이 거칠어집니다.
최근 파이버 레이저는 자동 출력 조절(Auto Power Control) 기능으로
절단 구간별로 실시간 출력을 미세하게 조정합니다.
예시: 코너 절단 시 출력 10~15% 감소 → 모서리 과열 방지 효과
⚙️ 3. 초점 위치(Focus Position)
초점은 철판 두께의 약간 아래(-0.5~1mm) 지점이 가장 안정적입니다.
이때 불꽃의 중심이 절단선과 정확히 일치하며,
슬래그(용융 잔여물) 발생을 최소화할 수 있습니다.
🔹 최신 불꽃 제어 기술 트렌드 (2025년 기준)
🔸 AI 비전 모니터링
일부 고급 레이저 장비(예: TRUMPF, Han’s Laser)는
AI 비전 카메라로 불꽃 색상과 강도를 감지해 절단 품질 이상을 실시간 감시합니다.
다만, 대부분의 중소형 장비에서는 ‘자동 경보 및 모니터링’ 수준까지 적용됩니다.
🔸 비전 피드백 제어(Optical Feedback)
불꽃의 스펙트럼 신호를 분석해 출력·가스압·속도 오차를 보정하는 기술입니다.
MES와 연동 시, 절단 중 품질 데이터가 자동 기록되어 품질 추적(Traceability)이 가능합니다.
🔸 절단 경로별 불꽃 최적화
최근에는 직선, 곡선, 내부홀 절단 구간별로 출력 및 가스압을 다르게 설정하는 기능이 보편화되었습니다.
이를 통해 코너부 과열이나 절단 불균형을 최소화할 수 있습니다.
🔹 불꽃 제어 실패 시 발생하는 문제와 대처법
| 문제 유형 | 원인 | 해결 방안 |
|---|---|---|
| 불꽃이 너무 밝고 길다 | 출력 과다, 가스 과압 | 출력 5~10% 감소, 가스압 재조정 |
| 불꽃이 약하거나 끊긴다 | 산소 부족, 초점 높음 | 노즐 청소, 초점 하향 조정 |
| 불꽃이 불규칙하게 흔들린다 | 노즐 막힘, 광축 불량 | 노즐 교체, 광학 정렬 재점검 |
✅ 주기적 노즐 청소(1회/주), 가스압 점검(1회/일)로 불꽃 안정성 유지 가능
🔹 결론
철판 레이저 커팅에서 불꽃 제어는 절단 품질과 생산 효율의 핵심 기술입니다.
가스 압력, 레이저 출력, 초점 위치의 미세한 조정만으로도 절단 품질이 크게 달라집니다.
또한 최신 AI 비전 분석 기술을 활용하면
불량률 감소, 유지보수 효율 향상 등 실질적 생산성 향상을 기대할 수 있습니다.
앞으로는 데이터 기반 불꽃 제어가 철판 가공의 표준이 될 것입니다.