CO2 레이저는 1964년 C. Kumar N. Patel에 의해 발명되었습니다. CO2 유리관 레이저라고도 불리는 이 레이저는 높은 연속 출력 파워를 가진 레이저 광원입니다. CO2 레이저는 섬유, 의료, 재료 가공, 산업 제조 등 다양한 분야에 널리 응용되고 있으며, 특히 포장 마킹, 비금속 재료 절단, 의료 미용 분야에서 중요한 역할을 합니다.
1980년대에 CO2 레이저 기술은 이미 성숙 단계에 접어들었고, 이후 20여 년 동안 금속 절단, 다양한 재료의 절단/조각, 자동차 용접, 레이저 클래딩 등 다양한 분야에 활용되어 왔습니다. 현재 산업용으로 사용되는 CO2 레이저는 10.64μm의 파장을 가지며, 출력 레이저 광은 적외선입니다. CO2 레이저의 광전 변환 효율은 15~25%에 달하여 고체 YAG 레이저보다 우수합니다. CO2 레이저의 파장 특성 덕분에 레이저 광은 강철, 컬러 강판, 정밀 금속 및 다양한 비금속 재료에 흡수될 수 있습니다. 따라서 적용 가능한 재료의 범위는 파이버 레이저보다 훨씬 넓습니다.
현재로서는 레이저 금속 가공이 가장 중요한 가공 분야임은 분명합니다. 하지만 파이버 레이저가 국내외 시장에서 큰 주목을 받으면서 금속 가공 분야에서 과거 CO2 레이저 절단이 차지했던 시장 점유율을 상당 부분 잠식해 왔습니다. 이로 인해 CO2 레이저가 구식이며 더 이상 쓸모없다는 오해가 생길 수 있는데, 이는 완전히 잘못된 생각입니다.
CO2 레이저는 가장 성숙하고 안정적인 레이저 광원으로서 공정 개발 측면에서도 매우 성숙한 단계에 있습니다. 오늘날에도 유럽과 미국에서는 CO2 레이저를 활용한 다양한 응용 분야를 찾아볼 수 있습니다. 또한, 많은 천연 및 합성 물질이 CO2 레이저 광을 잘 흡수하기 때문에 재료 처리 및 분광 분석 분야에서 CO2 레이저를 활용할 수 있는 가능성이 무궁무진합니다. CO2 레이저 광의 이러한 특성은 CO2 레이저가 여전히 독보적인 응용 잠재력을 지니고 있음을 보여줍니다. 아래는 CO2 레이저의 몇 가지 일반적인 응용 분야입니다.
파이버 레이저가 보편화되기 전에는 금속 가공에 주로 고출력 CO2 레이저가 사용되었습니다. 하지만 이제 초후판 절단에는 10kW 이상의 파이버 레이저가 널리 사용되고 있습니다. 파이버 레이저 절단이 강판 절단 분야에서 CO2 레이저 절단을 일부 대체하고 있지만, CO2 레이저 절단이 완전히 사라지는 것은 아닙니다. 현재까지도 한스위밍, 바이성, 펜타레이저 등 국내 여러 레이저 기계 제조업체에서 CO2 금속 레이저 절단기를 공급하고 있습니다.
파이버 레이저는 레이저 빔 크기가 작아 절단 작업이 용이합니다. 하지만 이러한 특성은 레이저 용접 시에는 오히려 단점으로 작용합니다. 두꺼운 금속판 용접에서는 고출력 CO2 레이저가 파이버 레이저보다 유리합니다. 몇 년 전부터 파이버 레이저의 단점을 극복하는 기술이 개발되기 시작했지만, 여전히 CO2 레이저를 능가하지는 못하고 있습니다.
CO2 레이저는 표면 처리, 즉 레이저 클래딩에 사용될 수 있습니다. 현재는 반도체 레이저를 이용한 레이저 클래딩도 가능하지만, 고출력 반도체 레이저가 등장하기 전에는 CO2 레이저가 레이저 클래딩 분야에서 주를 이루었습니다. 레이저 클래딩은 금형, 하드웨어, 광산 기계, 항공우주, 해양 장비 등 다양한 산업 분야에서 널리 사용됩니다. 반도체 레이저에 비해 CO2 레이저는 가격적인 측면에서 더 유리합니다.
금속 가공 분야에서 CO2 레이저는 광섬유 레이저 및 반도체 레이저와의 경쟁에 직면해 있습니다. 따라서 향후 CO2 레이저의 주요 응용 분야는 유리, 세라믹, 직물, 가죽, 목재, 플라스틱, 고분자 등과 같은 비금속 재료에 집중될 것으로 예상됩니다.
CO2 레이저의 우수한 광학적 특성은 고분자, 플라스틱, 세라믹 가공과 같은 특수 분야에서 맞춤형 적용 가능성을 크게 높여줍니다. CO2 레이저는 ABS, PMMA, PP 및 기타 고분자 소재를 고속으로 절단할 수 있습니다.
1990년대에는 초고에너지 펄스형 CO2 레이저를 사용하는 의료기기가 발명되어 큰 인기를 얻었습니다. 특히 레이저 미용 시술은 매우 인기를 끌었으며 밝은 미래를 가지고 있습니다.
CO2 레이저는 이산화탄소(CO2) 가스를 매질로 사용합니다. RF 금속 공진기 설계든 유리관 설계든 내부 부품은 열에 매우 민감합니다. 따라서 CO2 레이저 장비를 보호하고 수명을 연장하기 위해서는 고정밀 냉각이 필수적입니다.
S&A 테유는 19년간 레이저 냉각 장비 개발 및 제조에 전념해 왔습니다. 국내 CO2 레이저 냉각 시장에서 S&A 테유는 가장 큰 시장 점유율과 풍부한 경험을 자랑합니다.CW-5200T는 S&A Teyu에서 새롭게 개발한 에너지 효율적인 휴대용 레이저 냉각기입니다. ±0.3°C의 온도 안정성을 자랑하며 220V 50Hz와 220V 60Hz의 두 가지 주파수를 지원합니다. 소형에서 중형 출력의 CO2 레이저 장비 냉각에 매우 적합합니다. 이 냉각기에 대한 자세한 정보는 https://www.chillermanual.net/sealed-co2-laser-tube-water-chiller-220v-50-60hz_p234.html 에서 확인하실 수 있습니다.
