●절단 설비 산업의 개요  

플라즈마 절단기

플라즈마 절단기는 아크 플라즈마의 고온 고열로 대상 금속을 국부적으로 용융시켜 이를 이용한 장치를 말하며, 우리 주변에서 일반 산업의 장치나 설비 제작 및 해체에 널리 쓰이고 있다. 절단기의 아크 플라즈마는 높은 열다발을 더욱 집속된 형태로 발생시켜 용융된 모재 금속을 날려버리고 빈 상태를 만들어 절단의 효과를 얻는다.
플라즈마 절단은 레이저 절단 및 워터젯 절단에 비해 다소 절단면이 깨끗하지 않다는 단점은 있으나, 상대적으로 가격이 저렴하고 후판 절단까지 가능하다는 장점이 있다. 플라즈마 절단법의 종류는 산화철 용입 절단법과 질소 플라즈마 절단법, 가스 플라즈마 절단법, 에어 플라즈마 절단법, 산소 플라즈마 절단법 등이 있으며, 이들 방법의 자세한 내용은 표 1에 나타냈다.

레이저 절단기 

1950년대에 개발된 레이저는 향후 21세기를 주도해 갈 첨단 기술 중 하나로, 금속 및 목재, 아크릴, 석영 유리를 비롯하여 신소재, 세라믹에 이르기까지 재질에 관계없이 자유자재로 적용이 가능하며, 특히 반도체 및 자동차 산업, 항공 우주, 조선 산업 등 고품질의 가공이 요구되는 산업 분야에 없어서는 안 될 중요 기술로 각광받고 있다.
레이저 절단, 레이저 마킹, 레이저 용접, 레이저 열처리 등 레이저를 이용한 가공 기술은 이미 1980년대부터 CO₂ 레이저 재료 가공의 시작과 함께 전 산업 분야에 다양하게 적용되어 왔으며, 주로 CO₂ 레이저와 YAG 레이저가 가장 많이 쓰이고 있다.
레이저 절단 설비용으로 많이 쓰이는 레이저는 연속 발전과 펄스 기능을 갖고 있는 CO₂ 레이저와 Nd:YAG 레이저다. 이들 레이저는 빔의 파장에 있어 차이가 나기 때문에 수렴성에서도 차이점을 보이고 있으며, 같은 모드의 빔일 경우 Nd:YAG 레이저는 초점 깊이와 초점 크기에서 CO₂ 레이저보다 10배나 우수하다는 특징을 지닌다.
CO₂ 레이저는 수백 W에서 수 kW의 출력을 요하는 가공에 주로 사용되며, Nd:YAG 레이저는 현재 수 kW급이 일부 사용되고 있으나 보통은 수백 W급까지의 레이저가 널리 사용되고 있다.
한편, 레이저 절단은 표 2와 같이 다음의 3가지 공정 방법으로 나눌 수 있다.

워터젯 절단기 

워터젯 절단은 가공에 의한 열 변형을 발생시키지 않을 뿐 아니라, 재료의 한계성 측면에서도 취성이나 강도, 경도가 높은 재료에서부터 연성이 풍부한 재료에 이르기까지 가공이 가능하므로 폭넓은 적응력을 가지고 있는 것이 특징이다.
최근 국내에서 사용되고 있는 CNC 워터젯 절단기는 다른 기계로는 가공이 불가능한 재료도 비교적 적은 힘으로 가공을 할 수 있는 능력을 보유하고 있고, 특히 날로 증가 추세에 있는 각종 이종 접합 재료와 적층 재료 등의 가공에서 우수한 성능을 발휘하고 있다.
유럽과 미국 등지에서는 이러한 워터젯 절단기의 장점이 이미 여러 분야에서 검증되어 산업 전반에 걸쳐 많이 사용되고 있고 이에 대한 연구도 활발히 진행되고 있으며, 정밀 가공과 나노 가공분야에까지 적용되고 있는 실정이다.
그러나 국내 워터젯 절단기의 적용 분야는 아직 초기 도입 단계로, 절단 가공에 집중되어 있고 국내 연구도 거의 이루어지지 않고 있어 산업 현장에서는 이에 대한 기초적인 자료 없이 경험에 의존한 가공을 실시하고 있다.

●기술 개발 방향 및 육성 방안

플라즈마 절단 설비 산업
① 각 절단 설비의 특징을 정확히 인식해야
동양 하이프라즈마 최진배 대표는 “플라즈마 절단기와 레이저 절단기는 각각 그 특장점과 쓰임새가 다르기 때문에 이들 장비의 차이점을 인식해야 하는데도 불구하고, 사용자들은 플라즈마 절단기에 레이저 절단기 기능의 품질을 요구하고 있는 것이 아쉽다”고 전한다.
절단 품질은 레이저 절단 설비에 비해 조금 뒤처지기는 해도 레이저 절단기로는 절단하지 못하는 후판 절단이 가능하며 가격 역시 레이저 절단기에 비해 1/3 가량 저렴하다는 장점이 있음에도, 이러한 절단 성능의 차이 및 가격 차이를 이해하지 못하고 레이저 절단기만큼의 절단 품질이 나오지 않는다고 해서 무조건으로 플라즈마 절단 설비를 낙후된 기술로 매도해 버리는 일이 종종 발생하기 때문이다.
따라서 플라즈마 절단 설비 업계는 수요자들에 각 절단 설비의 특성을 정확히 인식해 줄 것을 당부하고 있다.

② 기술 개발에 투자할 수 있는 여건 조성해야
앞서 국내 플라즈마 절단 설비 산업에 있어 대용량 플라즈마 발생기 등 원천 기술의 경우 해외 기술에 의존하고 있음을 지적하며, 이러한 문제점에도 불구하고 국내 플라즈마 절단 설비 업계가 왜 기술을 개발하지 못하는지 그 이유에 대해 설명한 바 있다.

이에 대해 동양 하이프라즈마 최진배 대표는 “대부분의 중소업체들은 경기 불황 및 자금력 부족으로 인해 여러 번의 사업 실패를 겪었던 경험이 있고 또 이 경우 본의 아니게 신용도가 낮아지기도 한다.
그러나 현재 중소기업 자금 지원책의 경우 신용불량자이거나 신용불량자였던 업체에는 자금 지원이 이루어지지 않는다”며 정부의 정책 지원을 꼬집고 있다.
즉, 업계 현실과 중소기업으로의 지원 자체에 괴리감이 있다는 것이다. 자금을 투자한다면 기술 개발하고 사업 확대의 기회를 가짐으로써 한 단계 발전할 수 있겠지만, 지금의 중소기업에는 정책상으로나 현실상으로 기회를 가질 여력이 되지 못하는 것이 현실이다.
따라서 업체들은 그 어떤 정부 정책보다 정부에서 중소업체들이 기술 개발에 투자할 수 있는 여건 및 환경을 만들어주는 것이야말로 플라즈마 절단 설비 산업뿐만 아니라, 중소기업이 주가 되는 국내 전반적인 제조업체의 발전을 위해 가장 선행적으로 이루어져야 할 정부 정책이라고 지적하고 있다.

레이저 절단 설비 산업

① 절단 속도 및 절단 품질 향상, 그리고 작업의 간편함까지
국내 제품들이 점점 고부가 가치화됨에 따라, 여기에 적용되는 제품 부품의 질적 향상을 위해서도 레이저 절단기의 기술 개발이 더욱 필요해지고 있다.
이를 위한 레이저 절단 설비의 주요 기술 개발 방향으로는 생산성 향상을 위해 절단 속도의 향상 및 절단 품질의 향상에 초점을 맞추어야 한다는 의견이 지배적이다.
또한 작업자가 더욱 편리하게 작업할 수 있도록 작업 오퍼레이팅을 단순화 및 간편화하는 방향으로도 기술 개발이 이루어져야 한다고 업계는 언급하고 있다.

② 핵심 기술 외 관련 주변기기 산업 활성화
국내 레이저 절단 설비의 절단 품질 및 절단 속도 향상을 위해서는 레이저 장비만 고품질화된다고 해서 기계 성능이 좋아지고 효율과 생산성을 낼 수 있는 것은 아니므로, 관련 업계에서는 레이저 절단 시 필요한 주변기기들에 대한 관심과 기술 개발에도 눈을 돌려야 한다고 지적하고 있다.
특히 현재 국내에서 아직 원천 기술 확보에 성공하지 못한 레이저의 핵심 기술 외 그와 관련된 주변기기 산업을 활성화한다면 전체적인 레이저 절단기의 기계 품질 향상은 물론, 전반적인 레이저 관련 시스템의 업그레이드를 기대할 수 있을 것이라는 것이 업계의 의견이다.

③ 경제적인 레이저 개발 및 보급이 이뤄져야
레이저 절단 설비는 절단 품질이 비교적 뛰어나고 작업 속도도 우수한 반면 비싸기 때문에 원가 절감을 우선시하는 업체에 있어서는 그리 매력이 장비가 아니었다.
레이저 절단 설비 관련 업체들은 이 점에 주목하여 최근 원가 절감 효과까지 갖춘 레이저 장비 개발에 주력하고 있고, 앞으로도 더욱 경제적인 레이저 절단 설비 생산을 위해 연구 개발 중이다.
이에 대해 한광 김사원 상무는 “향후 기술 개발 방향은 무엇보다 경제성에 기반을 둔 가격 절감이 우선 과제가 될 것”이라고 강조하고 있으며, 한국트럼프지엠비에이취㈜ 최영철 상무도 “최근 각국의 산업체에 큰 과제로 대두되고 있는 탄소 배출량 저감과 관련하여, 가능하면 적은 에너지로 에너지 효율을 높일 수 있는 경제적인 레이저들이 개발되어야 할 것”이라고 언급하고 있다.
지금까지는 레이저 절단기가 워낙 비쌌기 때문에 절단 품질 및 생산성 향상의 측면에서 반드시 레이저 절단기를 사용해야 할 적용 분야에 있어서도 원가 절감을 이유로 그동안 플라즈마 절단기로 절단한 후 후가공 처리를 하는 다소 번거로운 작업을 거쳐 왔다.
하지만 궁극적으로 원가 절감이 가능한 보급형 Economy 제품이 출시된다면 후가공 없이 생산성은 물론 작업까지 깔끔한 레이저 절단기가 더욱 폭넓은 산업 분야에 적용될 수 있을 것으로 업계는 기대하고 있다.
또한 레이저 소스 자체도 매우 간단해지고 소형화되는 반면 출력은 높아질 수 있도록 한 제품의 기술 개발 및 보급화가 실현된다면 레이저 절단기의 가격도 저렴하게 조정되면서 생산자들의 생산비 및 투자비 절감 효과는 물론, 생산성 향상 효과까지 거둘 수 있게 될 것이므로, 향후 이를 목표로 한 레이저 절단 설비의 기술 개발이 업계의 과제가 되고 있다.

워터젯 절단 설비 산업
① 작업의 편리함, 원가 절감, 환경 보호에 주력해야
“워터젯 절단기에 있어 중요한 요인은 운영 체계의 편리성과 원가 절감 그리고 환경 보호 이 세 가지로 정리할 수 있다”고 ㈜TOPS 김재훈 부장은 지적한다.
즉, 누구나 쉽고 편리하게 사용할 수 있도록 사용자 중심의 간편한 운영 체계를 가지고 있어야 하고, 원가 절감할 수 있도록 장비 자체의 비용이 저렴해져야 하며, 최근 더욱 중요시되고 있는 환경 보호 측면에서도 이에 일조할 수 있도록 친환경 제품이 되어야 한다는 것이다.
워터젯 절단기의 경우 기존의 레이저 절단기에 비해 가격이 1/3에 불과하기 때문에 원가 절감 측면에서 볼 때 충분히 경쟁력이 있으며, 물을 이용해 절단하기 때문에 작업자의 건강과 환경에 유해한 가스 등이 발생하지 않는 등 친환경적이다.
그러나 지금 시중에 나와 있는 기술력을 한층 넘어 작업자가 더 편리하고 간편하게 작업할 수 있도록, 원가 절감 및 생산성 향상에 도움이 되도록, 그리고 작업자의 건강과 환경 보호에 일조할 수 있도록 기술 개발은 꾸준히 이뤄져야 한다는 것이 국내 워터젯 절단 설비 업계의 기술 개발 목표다.

② 기술 홍보 및 인식 변화로 적용율 높여야
앞서 언급했듯 국내에서는 아직까지 워터젯 절단기 사용률보다 레이저 절단기 및 플라즈마 절단기의 사용률이 현저하게 높다.
이처럼 국내에서 워터젯 절단 설비 사용 비중이 적은 까닭은 국내에서 최초로 워터젯 절단기를 공급했던 기존 업체의 제품이 성능 및 품질 등의 측면에서 시장이 요구하는 조건을 충분히 충족시키지 못해 국내 시장에서는 워터젯 시스템에 대한 인식이 그다지 좋지 않기 때문이라고 ㈜TOPS 김재훈 부장은 밝히고 있다.
그러나 워터젯 절단 설비는 레이저 절단기처럼 절단 속도 및 품질도 뛰어난 편이지만 가격은 훨씬 저렴하며, 절단 품질도 우수할뿐더러 후판 절단까지 가능하다는 여러 가지 뛰어난 장점이 있으므로, 앞으로 국내 워터젯 절단기 시장 확대를 위해서는 이런 워터젯 절단기의 장점을 충분히 인식시켜야 함은 물론, 가격 절감 및 고객 만족의 서비스 제공을 위해 노력해 나가는 것이 중요하다는 게 관련 업계의 생각이다.

출처: 메탈넷코리아