레이저 기술은 재료 가공 도구로서 산업 분야에서 매우 인기가 높으며 큰 잠재력을 가지고 있습니다. 2020년 기준 국내 레이저 제품 시장 규모는 이미 1,000억 위안에 육박하여 세계 시장의 3분의 1 이상을 차지했습니다.
가죽, 플라스틱 병, 단추에 레이저 마킹을 하는 것부터 금속 절단 및 용접에 이르기까지, 레이저 기술은 금속 가공, 전자 제품 제조, 가전 제품, 자동차, 배터리, 항공 우주, 조선, 플라스틱 가공, 공예 등 우리 생활과 관련된 다양한 산업 분야에서 활용되고 있습니다. 하지만 레이저 제조 산업은 금속 가공, 전자 제품 제조, 배터리, 제품 포장, 광고 등 특정 분야에만 국한되어 있다는 한계에 직면해 있습니다. 현재 레이저 산업은 더 많은 시장을 개척하고 규모의 경제를 실현하기 위한 방안을 모색해야 할 필요가 있습니다.
2014년 이후, 파이버 레이저 절단 기술이 대규모로 적용되면서 기존의 금속 절단 및 일부 CNC 절단 방식을 점차 대체하고 있습니다. 파이버 레이저 마킹 및 용접 기술 또한 급속한 성장을 보이고 있습니다. 현재 파이버 레이저 가공은 산업용 레이저 응용 분야의 60% 이상을 차지하고 있습니다. 이러한 추세는 파이버 레이저, 냉각 장치, 가공 헤드, 광학 부품 등의 핵심 부품에 대한 수요 증가를 촉진하고 있습니다. 일반적으로 레이저 가공은 레이저 매크로 가공과 레이저 마이크로 가공으로 나눌 수 있습니다. 레이저 매크로 가공은 고출력 레이저를 사용하는 거친 가공으로, 일반 금속 가공, 항공우주 부품 제조, 자동차 차체 가공, 광고판 제작 등이 포함됩니다. 이러한 응용 분야는 높은 정밀도를 요구하지 않습니다. 반면, 레이저 마이크로 가공은 높은 정밀도를 요구하는 가공으로, 실리콘 웨이퍼, 유리, 세라믹, PCB, 박막 등의 레이저 드릴링/마이크로 용접에 주로 사용됩니다.
레이저 광원 및 부품의 높은 가격으로 인해 레이저 미세가공 시장은 아직 완전히 발전하지 못했습니다. 그러나 2016년부터 국내 초고속 레이저 가공 기술이 스마트폰 등 다양한 제품에 적용되기 시작했으며, 지문인식 모듈, 카메라 슬라이드, OLED 유리, 내장 안테나 가공 등에 활용되고 있습니다. 국내 초고속 레이저 산업은 빠르게 성장하고 있으며, 2019년에는 피코초 레이저와 펨토초 레이저 개발 및 생산 기업이 20개 이상에 달했습니다. 고성능 초고속 레이저 시장은 여전히 유럽 국가들이 주도하고 있지만, 국내 초고속 레이저 산업은 이미 상당한 안정화를 이루었습니다. 향후 레이저 미세가공은 가장 유망한 분야가 될 것이며, 고정밀 가공은 여러 산업 분야에서 표준이 될 것입니다. 이는 PCB 가공, 태양광 전지 PERC 홈 가공, 스크린 절단 등에서 초고속 레이저에 대한 수요가 더욱 증가할 것임을 의미합니다.
국내 피코초 레이저와 펨토초 레이저는 고출력 방향으로 발전하고 있습니다. 과거에는 국내 초고속 레이저와 해외 초고속 레이저의 주요 차이점은 안정성과 신뢰성이었습니다. 따라서 초고속 레이저의 안정성을 위해서는 정밀한 냉각 장치가 매우 중요합니다. 국내 레이저 냉각 기술은 급속도로 발전하여 초기 ±1°C에서 ±0.5°C, 그리고 현재는 ±0.2°C까지 안정화되었으며, 대부분의 레이저 제조 요구를 충족하고 있습니다. 그러나 레이저 출력이 높아짐에 따라 온도 안정성을 유지하기가 어려워지고 있습니다. 따라서 초고정밀 레이저 냉각 시스템 개발은 레이저 산업의 중요한 과제가 되었습니다.
다행히도, 이러한 돌파구를 마련한 국내 기업이 하나 있습니다. S&A Teyu는 2020년 피코초 레이저, 펨토초 레이저, 나노초 레이저와 같은 초고속 레이저 냉각에 특화된 CWUP-20 레이저 냉각 장치를 출시했습니다. 이 폐쇄형 레이저 냉각기는 ±0.1℃의 온도 안정성과 컴팩트한 디자인을 자랑하며 다양한 분야에 적용 가능합니다.
초고속 레이저는 고정밀 가공에 널리 사용되기 때문에 냉각 시스템의 안정성이 높을수록 좋습니다. 실제로 ±0.1℃의 안정성을 갖춘 레이저 냉각 기술은 국내에서는 매우 드물며, 일본, 유럽, 미국 등에서 주로 개발되어 왔습니다. 하지만 CWUP-20의 개발 성공으로 이러한 독점 체제가 깨지고 국내 초고속 레이저 시장에 새로운 바람을 불어넣을 수 있게 되었습니다. 이 초고속 레이저 칠러에 대한 자세한 정보는 다음 링크에서 확인하실 수 있습니다. https://www.chillermanual.net/ultra-precise-small-water-chiller-cwup-20-for-20w-solid-state-ultrafast-laser_p242.html
