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내 용	금속의 레이저 절단과 파이버(Fiber) 레이즈 특성에 관하여 {A study for Laser cutting and Fiber Laser Characteristic} By 기술사 류창명 AND PES ENGINEERING (피이에스기술사사무소 대표 /등록번호 미래창조과학부 2013-349) MECHANICAL ENGINEERING CONSULTATION ADVISER/FOUNDER http://www.pes21.com wine@pes21.com 010-7515-3761 * 본 장의 내용에는 국.내외 일부 자료를 참조 또는 인용 하였으며, 그 중에는 인터넷에서 이미 공개된 자료를 인용 하였으나, 혹시라도 해당 자료에 대한 저작권으로 연락 주시면 조치하도록 하겠습니다. * 표지를 포함하여 총 32 페이지임 * 원문은 회원 자료실에 있음. 작성 일자 : 2015년 11월 27일 수정 일자 : 2015년 12월 03일 --- 목 차--- 머리말 페이지 1. 금속의 절단 원리 4 1) 철의 연소 2. 레이저 커팅 원리 및 종류 5 1) 레이저의 발진 원리 2) 구조 및 특징 3) 레이저의 종류 4) 레이저 가공 5) 레이저 가공 장점 3. 파이버(Fiber) 레이저 7 1) 파이버 레이저 장점 4. 파이버 레이저와 Co2 레이저의 금속 절단 차이점 및 장단점 8 1) 금속 절단 능력과 품질을 결정하는 파라미터(인자) 2) 파이버 레이저와 Co2 레이저의 금속 절단 차이점 5. 레이저 금속 절단의 품질에 미치는 영향 9 1) 레이저 파워 2) 포커스 위치 3) 절단가스의 순도 4) 절단가스의 압력 5) 절단속도(Cutting Speed) 6. 금속 절단의 버(BURR) 발생 메카니즘 11 1) 발생 메카니즘 2) 절단 시 나타나는 주요 문제점 3) 일반스틸(산소 표준압) 커팅트러블 4) 스텐이레스(SUS)-질소 고압 커팅트러블 7. DIN2310 요구 사항 및 버(BURR) 발생 품질 관리 기준 19 1) 표면 거칠기 기준(Rz) 2) DIN2310에서 요구하는 5항 Quality of Cut Face 3) DIN2310, 5.2 Agreed Quality 품질 요구 사항 8. 파이버 레이저의 용량 별 절단 능력 22 1) 장비의 사용 능력과 한계의 차이점 2) 파이버 레이저의 사용 능력과 한계 3) 파이버 레이저 와 Co2 레이저 절단 속도와 비용 비교 4) 파이버 레이저 와 Co2 레이저 절단 속도와 두께 비교 5) 파이버 레이저 와 Co2 레이저 출력 별 절단 속도 비교 6) 파이버 레이저 절단 두께 대비 출력 비교 7) 파이버 레이저 출력 별 절단 두께 9. 파워레이저 동일 모델의 절단 품질 차이점 분석 26 1) IPG 파이버 레이저 절단 능력과 품질 결 론 29 1) 레이저 커팅 버(BURR) 제거 발생 원인 2) 후판과 박판의 버(BURR) 발생 3) 금속 절단면의 버(BURR) 발생과 절단부 모서리 처리 4) 파이버(Fiber) 레이저의 최대 절단 사양 참고문헌 31 저자 소개 머리말 다음은 금속 가공 중 절단의 원리와 최근 각광을 받고 있는 고효율 파이버(Fiber) 레이저에 대한 절단 성능과 특성을 기술적으로 살펴보고, 절단 가능 두께에 대한 품질 보증 한도 및 공급자의 주요 사양에 대한 문제점 여부를 도출하여 공급자와 사용자간의 기술 분쟁 발생 시 합리적인 합의를 하는데 도움을 주고자 하는 목적에 서 서술하였습니다. 1. 금속의 가스 절단 원리 철을 연소시켜 그때 발생하는 열로 전방의 철을 녹이고, 이것을 산소기류로 불어날린다. 이것을 반복하는 것이 가스절단이다. 따라서 가스절단은 절단 산소기류의 2가지 작용, 즉 철을 연소시키고, 연소생성물과 용융물을 불어 날리는 것에 의해 행해진다.  1) 철의 연소 위에서 기술한 대로, 가스절단은 철의 연소를 이용한 것이지만, 슬러그의 생성과정에서 발생하는 2차 연소 반응열(산화반응)의 형태를 다음 3가지로 생각할 수 있다.    이 연소 방정식은 1몰에서의 반응열이기 때문에, 이것을 1g 및 1㎤으로 환산하면, 다음 표와 같다. 산화철 1g당 발열량 (Kcal) 1cm당 발열량 (Kcal) FeO 1.14 9.00 1.69 13.35 1.57 12.40  산화반응에서 발생하는 반응열이 제일 적은 일산화철(FeO)의 경우에도, 1g당 발열량이 1.14Kcal 이다. 실제의 가스절단에서 발생하는 슬러그의 산화철 구성 비율은 다음과 같다. 슬러그의 조성(%) Fe FeO 10-20 45-55 20-45   철을 녹이기 위해 필요한 열량은 철의 비열을 0.11 cal/g, 용융열을 65 cal/g, 용융온도를 1,530도로 하면, 0도에서 1g의 철은 1 x 0.11 x 1530 +65 = 233.3cal = 0.233Kcal 이된다. 실제로는 절단부에서 열전달, 방사 등으로 빼앗기는 열이 많다고 생각되지만, 연소에 의해 발생하는 철의 반응열량으로 절단부를 녹이기에는 충분한 열량이다. 2. 레이저(LASER) 커팅 원리 및 종류 1) 레이저의 발진 원리 원자나 분자의 에너지가 낮은 상태를 기저 상태라고 하는데 외부로부터 에너지를 받으면 그 보다 높은 에너지 상태를 여기 상태라고 한다. 여기 상태에서 기저 상태로 되돌아 갈 때는 에너지 보존 법칙에 의해 전위 차이에 해당되는 에너지를 빛으로 방출하는데 이 때 나오는 빛을 반사경으로 집속시킨 것을 레이저 광선이라고 한다. 2) 구조 및 특징 레이저 발진 장치의 레이저 가스(Co2)에 고압전기(20,000 볼트) 에너지(방전)을 가해 레이저 가스 일부를 플라즈마(* 플라즈마란 초고온에서 음전하를 가진 전자와 양전하를 띤 이온으로 분리된 기체 상태를 말함.) 시킨 다음, 플라즈마 된 자유 전자가 Co2 분자의 최외각 전자에 충돌 했을 때 전자궤도가 팽창한다. 이 팽창된 궤도는 그 상태를 유지할 수 없어 원래의 상태로 되돌아가는데 이때 그 궤도 차이에 해당되는 에너지 즉, 전자파 광선이 발생된다. 이 광선은 전반사경과 반투과경으로 구성된 공진기에 의해 광축 방향으로 강하게 증폭되고, 이 증폭이 어느 수준까지 되면 반투과경을 통해 빠져 나오는데 이 광선을 집진시킨 것을 레이저 빔(Beam) 이라한다. 3) 레이저의 종류 가) 고체 에너지(YAG, 루비, 유리) 나) 기체 에너지(파이버 레이저, Co2 레이저, Ar(아르곤) 레이저, Neon(네온) 다) 기타 에너지지(반도체 레이저) 4) 레이저 가공 레이저라는 특수 빛을 갖는 에너지를 열에너지로 변환시켜 공작물에 국부적으로 가열하여 미세한 구멍가공 또는 절단 가공업을 레이저 가공이라고 하는데 종류에는 크게 파이버 레이저와 Co2 레이저가 있으며, 파이버(Fiber) 레이저란 기존의 Co2 레이저의 공진기(반투과경) 대신에 광섬유를 사용하여 전자파 광선을 공진시킨 것을 파이버(Fiber) 레이저라 한다. 5) 레이저 가공 장점 (1) 깔끔한 부품 가공 (2) 유연성 (3) 다양한 소재 가공 (4) 부드러운 커팅 (5) 짧은 작업전환 시간 (6) 최소 클램핑 (7) 좁은 커팅폭(Kerf) (8) 빠른 속도 (9) 저렴한 가공비 (10) 효율적인 소재활용 (11) 커팅의 정확성 (12) 작업의 안전성 (13) 최소 트레이닝 (14) 최소 유지관리 3. 파이버(Fiber) 레이저 레이저는 외부의 빛 에너지(플라즈마)로 이득매질(Co2)을 자극해 원자가 빛을 자극흡수(Simulated Absorption)하는데 이러한 과정을 광펌핑이라고 한다. 이렇게 자극 흡수한 원자는 여기상태(Excitation State)가 되고, 잉여 에너지를 빛으로 방출하면서 다시 기저상태(Ground State)로 되돌아오게 된다. 이러한 과정을 수 없이 반복하여 증폭시키는 장치를 발진기 또는 공진기라고 하는데 여기서 사용되는 발진 장치를 광섬유로 사용하는 것을 광섬유 레이저(Fiber Laser)라고 한다. 광섬유 레이저는 아래 그림과 같이 레이저 다이로드로 광펌핑을 해주고 레이저 발진기 역할을 하는 FBG(Fiber Bragg Grating)를 거쳐 레이저 빛을 내는 구조로 되어 있는 것이 특징이다. 1) 파이버 레이저 장점 가) Co2 레이저에 비해 소비 전력이 60~70% 수준 나) 레이저 빔(Beam)의 품질이 우수하여 초점의 크기와 깊이가 Co2보다 우수하여 가공속도와 정밀도가 우수함 다) Co2 레이저는 발진장치에서 생성한 빛을 가공 헤드까지 전달하는데 여러 개의 거울을 사용하는데 파이버 레이저는 생성된 빛을 그대로 광섬유를 타고 가공해드까지 송출 할 수 있어 발진기와 냉각기의 크기가 상대적으로 적다. 4. 파이버 레이저와 Co2 레이저의 금속 절단 차이점 및 장단점 1) 금속 절단 능력과 품질을 결정하는 파라미터(인자) 파이버 레이저와 Co2 레이저의 절단 능력을 결정하는 중요한 인자 중, 흡수율(Absorption rate)은 소재의 특성과 레이저의 파장(Wave length)과 입사각(Angle of incidence)에 따라 크게 달라진다. 서로 다른 타입의 레이저는 서로 다른 파장을 갖는다. 아래 그림 1에서와 같이 CO2레이저(왼쪽)는 10.6마이크로의 파장을 갖는 반면, 파이버 레이저(오른쪽)는 1마 이크로 정도로 아주 적은 파장을 갖는다. 이에 따라 파이버 레이저 빔의 직경은 CO2레이저의 반정도 밖에 되질 않는다. 일반적으로 레이저빔의 입사각(Angle of incidence)은 소재의 두께가 두꺼워질수록 증가 한다. (그림 2). 그렇다면, 빔의 직경이 적은 파이버 레이저로 후판을 가공하고자 할 경우 증가된 입사각으로 인해 피어싱(Piercing * 소재를 절단하기 위해 표면에 구멍을 뚫는 것을 말함)할때 용융된 소재가 원활하게 밖으로 빠져 나오지 못하게 된다. 즉, 박판가공에는 적합하지만, 후판 가공에는 적합하지 않다는 것이다. 그림1. CO2레이저와 파이버레이저 빔의 파장 비교 2) 파이버 레이저와 Co2 레이저의 금속 절단 차이점 그림2. 박판과 후판의 레이저빔 입사각 비교 가) 파이버 레이저 (1) 가공속도 - 5mm 이하의 박판 가공시 CO2 레이저 보다 빠름 (2) 커팅품질 - 5mm까지는 CO2레이저와 거의 비슷 (3) 유연성 - 낮음. 5mm까지의 소재에 적합 (4) 가공단가 - 박판(< 5mm)의 경우 CO2레이저보다 저렴 (5) 안정성 - 철저한 주의가 필요함. 파장이 작으므로 눈의 망막에 치명적인 손상 (실명)을 입힘. (6) 빔전달 - 파이버옵틱 나) CO2 레이저 (1) 가공속도 - 5mm 이상의 후판 가공시는 파이버 레이저보다 빠름. (2) 커팅품질 - 두께변화에 상관없이 일정 (3) 유연성 - 높은. 모든 두께에 적합 (4) 가공단가 - 후판(>5mm)의 경우 파이버레이저보다 저렴 (5) 안전성 - CO2 레이저의 빛(10.6마이크로) 각막에 의해 흡수되기 때문에 망막이 회복불능 상태의 치명적인 손상은 입지 않음. (6) 빔전달 - 미러옵틱 특히, 보호가스를 산소커팅을 사용하는 경우는 가공속도나 커팅품질에 있어 어떠한 차이도 보이지 않고 있으며, 주로 5mm 이하의 소재를 주로 자르고자 한다면, 파이버 레이저가 효율적이고, 소재의 두께와 재질 종류에 상관없이 일정한 커팅품질과 유연성이 필요할 경우 CO2레이저가 최고라 할 수 있다. 5. 레이저 금속 절단의 품질에 미치는 영향 레이저 커팅에서 좋은 품질의 절단면을 얻기 위한 조건들은 여러 가지가 있지만, 우선 무엇보다도 발진기에서 방출되는 1) 빔모드, 빔경로를 따라 전달되는 2) 빔얼라인먼트 그리고, 정확한 3) 노즐센터링이 선행되어야 한다. 이러한 조건들이 선행된 이후에도 여러 가지 파라메타 변수들의 조합에 따라 커팅결과는 완전히 달라질 수 있다. 양질의 커팅을 진행하기 위한 선행조건들이 만족되었다고 가정한다면, 다음과 같은 주요 변수들이 커팅 품질에 영향을 미칠 수 있다. 하지만 레이저 브랜드별로 추가적인 파라메타들을 보다 상세하게 조절해야 할 필요가 있는 경우가 있으므로 보유하고 있는 장비에 따라 각 파라미터에 대한 정확한 이해와 경험이 필요하다.  1) 레이저 파워    두꺼운 철판을 커팅하기 위해 무조건적으로 레이저파워를 증가시킬 필요는 없으며, 다른 변수들의 상태에 따라 적정 값이 존재한다는 것을 알아야 한다.    일반적으로 레이저파워를 30% 정도 증가시키거나, 10% 정도 감소시킬 경우 커팅은 영향을 받지 않는다. 2) 포커스 위치    일반스틸의 포커스 위치는 기준 값의 1% 범위 내에 유지되어야 한다.    하지만, 가공소재가 아주 얇을 경우 3% 범위 내에서는 커팅품질에 큰 영향을 주지 않는다.    반면에, 알루미늄과 같이 커팅하기 힘든 소재일 경우 기준 값의 0.5% 범위 내에 존재해야 한다. 즉, 포커스 포지션에 따라 커팅 품질이 훨씬 더 예민하게 반응한 다는 것을 의미 한다. 3) 절단가스의 순도    절단가스의 순도가 1%의 변화가 있을 경우 커팅품질은 약 30% 정도로 변화될 수 있다. 따라서, 산소와 질소 공급조절 밸브 작동이 잘 되어야 하고, 미세필터 들을 정기적으로 교체 관리해 주어야 한다. 4) 절단가스의 압력    커팅을 하는데 있어 필요 압력의 5-10% 범위의 가스압력 변화는 수용될 수 있다 할지라도 기본적으로 절단가스의 압력은 일정하게 유지되어야 한다.    스테인레스와 같은 비철금속을 커팅할 때 비활성(질소)가스의 압력을 두께의 증가에 따라 높여주어야 하지만, 너무 높이면 궁극적으로 가스 소모량이 너무 증가하게 된다. 반대로, 너무 낮으면, 버(burr)가 심하게 생기거나 커팅이 이뤄지질 않는다.    활성가스(산소)의 경우 가스압력이 너무 높거나 낮으면 소재 내부에서 이차적으 로 일어나는 발열(Exothermal) 반응이 일어나질 않는다. 특히 후판의 경우 이차 발열반응이 중요하며, 질소커팅과 달리 소재가 후판으로 두꺼워질수록 필요 가스 압력이 낮아져야 하는 이유는 바로 이 활성가스 즉, 산소의 발열반응 으로 레이저빔 에너지 외에 폭발적인 이차 에너지를 얻기 위해서다. 5) 절단속도(Cutting Speed)    절단속도는 20-30% 범위에서 높거나 낮게 설정되어도 커팅품질에 큰 변화를 주지 않는다. 절단속도의 조절은 레이저빔 에너지가 소재에 투입되어 절단하는 시간 량을 조절하는 것을 의미한다.   절단속도가 너무 빠르면, 기본적으로 레이저빔이 소재를 투과할 수 있는 시간이 짧아지며, 특히 코너나 예리한 부분들이 타지거나 손상을 입을 수 있다.   반대로 절단속도가 너무 느리면, 너무 많은 에너지 소재 아래 테이블까지 전달되 면서 소재가 과열될 수 있는 가능성이 높게 된다.  6. 금속 절단의 버(BURR) 발생 메카니즘 고온의 레이저 광선이 금속표면을 가열시 레이저 광선의 열량과 금속의 2차 반응열에 의해 금속은 순간적으로 용융 상태로 되고, 이어서 용융금속의 대기 상태의 산소와 반응하는 것을 방지하기 위해 Co2와 같은 불활성 가스를 이용하여 용융금속을 아래로 밀어낸다, 하지만 이러한 금속의 표면은 어디까지나 국부적인 용융 상태가 되고, 용융부위는 금속간의 용접의 원리와 완전히 다르다, 즉 용접에서는 국부적인 용융과 이웃면은 마치 주조의 주형벽을 형성하는 구조이나, 금속의 절단은 그림과 같이 순간적인 용융부위가 금속의 전체 두께에 도달해야만 용융부위가 아래로 슬러지 형태로 빠져 나와야만 절단이 되기 때문에 절단가능 두께와 절단면을 매끄럽게 유지하는 것은 금속의 순간적으로 가하는 열량 이외에도 소재의 두께와도 밀접한 관계가 있는 것이 특징이다. 1) 발생 메카니즘 금속의 버(BURR) 발생에 미치는 요인은 용융온도, 표면장력, 가스압력, 용융슬러지 크기에 따라 결정되게 되는데 다음과 같이 역학적으로 설명 할 수 있다. 가) 금속 표면 장력 - 표면 장력(σ)=단위 길이당 하중(kgf/m) - 힘(F)=면적(A)압력(P) - d : 구경 - π: 원주율 금속이 순간적인 용융 상태가 되면, 용융 금속 자체의 분자끼리 끌어당기는 응집력과 비 용융 금속 간에 상호 끌어당기는 힘의 차이가 표면장력 현상으로 나타난다.즉, 표면장력은 용융 슬러지 자체 분자간의 응집력과 비 용융부위 금속간의 부착력의 차이가 표면 장력이 된다.(즉, 표면 장력=응집력-부착력) 표면장력은 응집력이 클수록, 그리고 부착력이 감소 할수록 표면장력은 증가하게 되며, 나뭇잎에 물방울이 맺이는 것은 물방울의 표면 장력이 크기 때문이다. 따라서, 용융 슬러지의 분자 응집력은 온도가 오르면 분자간 응집력이 감소하여 표면장력 또한 감소하기 때문에소재 두께가 증가 할수록 레이저의 거리 증가에 따라 레이저 광출력은 감소하여, 광출력 감소 및 보호가스의 분출력 또한 감소하여 소재의 하부에서는 슬러지의 응집력의 증가와 더불어 소재 하부에서는 접촉 면적이 증가(슬러지 출구 측 소재 하부 면적 추가)함에 따라 슬러지의 부착력이 증가하여, 결국 슬러지의 표면장력은 감소하여 슬러지가 소재 하부에 부착하여 버(BURR)가 발생하게 된다. 나) 용융 슬러지의 낙하속도 용융 슬러지의 낙하 속도는 뉴튼(Newton's Law)의 제 2법칙(운동 법칙, F=ma)에 의해 대기 공기에 의한 부력(W)과 용융 슬러지 자체의 질량 및 슬러지를 아래로 불어내는 보호 가스의 분출력에 따라 결정되게 된다. 즉, W : 부력, m : 질량, g : 중력가속도(9.81 m/s^2), V : 분출가스 속도, Q : 분출가스 유량 e : 분출가스 밀도, a : 가속도, σ : 표면장력 ds : 미소거리, dt : 미소시간 V=ds/dt (즉, 미소시간에 대한 미소거리 변화율) a=dv/dt (즉, 미소시간에 대한 미소 속도의 변화율) 가스 분출력(F)=eQV=ma 뉴튼의 운동 제 2법칙, F=ma (힘=질량가속도) F=m(dv/dt)=m[d^2x(t)/dt^2]=ma m=F/(dv/dt)=F/a 만일, 상기 그림과 같이 절단 상태의 용융 슬러지의 하강 속도 관계식에서, W+2σ=mg+ma+2σ 값이 동일하다고 가정한다면, 용융 슬러지는 임의의 위치에서 정지하여 낙하되지 않으며, 금속의 절단면에 버(BURR) 상태로 존재하게 된다. 따라서, 절단부에서 발생되는 용융 산화물질로 구성되는 슬러지의 낙하 속도는 용융 슬러지와 비 용융 금속면에 표면 장력이 발생하여 용융 슬러지를 낙하시키는 분출 가스의 분출력(F=eQV)은 유량 및 속도와 밀접하게 작용하므로 절단면에서 발생하는 버(BURR)의 발생에 미치는 영향에 크게 작용한다고 볼 수 있다. 2) 절단 시 나타나는 주요 문제점 레이저 절단 시 발생되는 대표적인 문제점은 다음과 같다. 가) 파라미터 세팅 나) 노즐상태 다) 노즐센터링 라) 렌즈상태 마) 커팅헤드    바) 빔얼라인먼트    사) 발진기(빔모드, 파워 등) 위 사항들 중에서 나), 다), 라)에 문제가 없다고 가정하고, 커팅트러블 결과에 따라 어떤 파라미터를 어떻게 조절해야 하는지를 알아보도록 한다. 특히 절단속도, 가스압력, 포거스, 레이저파워를 어떻게 조절해야 하는지를 가)번 파라미터를 적절하게 조절했음에도 불구하고 개선이 안 될 경우는 나)번, 다)번 그리고 라)번순으로 체크를 해 나가야 한다. 이러한 문제점에 대한 원인과 해결책은 레이저 종류에 상관 없이 거의 공통적으로 적용된다고 보면 된다. 가) 노즐상태와 노즐센터링을 체크하고 문제가 없을 경우, 커팅헤드를 열어서 렌즈가 오염되지 않았는지를 체크한다. 나) 문제가 없을 경우, 커팅헤드를 제거한 후, 크로스헤어를 이용하여 빔얼라인먼 트가 문제가 없는지를 체크한다. (테이블의 각 코너별로) 다) 빔모드의 품질이 괜찮은지를 체크한다. 라) 레이저파워(레이저파워미터 사용)가 제대로 나오고 있는지를 체크한다. 마) 정상적인 출력이 아닐 경우,    (1) 외부미러의 오염 가능성 (2) RF 발진기 문제 (특히, RF 발진튜브의 수명 체크)    (3) Output Mirror 상태 점검 - 이 경우는 메시지가 나타남     (4) 발진기 내부미러 손상 가능성 3) 일반스틸(산소 표준압) 커팅트러블 그림과 같이 정상적인 커팅결과는 커프(kerf, 절단폭)의 위아래가 똑같거나 아래쪽이 약간 좁아야 하고, 드래그라인(drag line)도 커팅 진행방향에 15도 내외로 기울어져 일정한 배열을 이루며 절단되어야 한다. 하지만, 현장에서 커팅결과는 그렇게 원하는 대로 나오질 않는다. 장비의 관리 상태에 따라 그럴 수도 있고, 잘못된 파라미터 세팅에 따라 그럴 수도 있다. 파라미터 세팅에 의한 커팅결과는 4개의 변수를 가진 함수로 보면 된다. 서로 상관성이 있을 수도 있고, 없을 수도 있다. 커팅트러블을 야기 시키는 변수들의 상관관계에서 명확한 것은 드래그라인 상태로 판단해서 절단속도가 너무 높다고 판단되면, 가스압력은 너무 낮다는 것이다 즉, 산소커팅 시 절단속도와 가스압력은 거의 반비례 관계라는 개념을 잡아야 하고, 가스압력과 포커스위치도 대체로 반비례한다고 생각하면 된다(물론 예외는 존재). 그래서 커팅트러블이 발생 할 때 조정해야 할 4대 파라미터 중에서도 우선순위를 정해보면, (1) 절단속도와 (2) 가스압력을 서로 반대로 조정하고 (3) 포커스위치는 가스압력에 반대, 그리고 (4) 레이저파워를 조절한다고 생각하면 된다. 일반스틸 산소커팅 시 현장에서 나타날 수 있는 커팅트러블 경우를 크게 분류해 보면, (1) 하부 드래그라인의 경사도가 급하고, 커프가 넓어지는 경우 가) 절단속도가 너무 높음 : 속도가 높으면 드래그라인 경사도가 증가 나) 가스압력이 너무 낮음 : 산소에 의한 2차 발열반응(Exothermal)이 너무 과하게 발생되어 하부 커프가 넓어짐. 다) 레이저파워가 너무 낮고, 포커스위치가 너무 높음 (서로 상관성을 가지고 있음). (2) 하단부에 슬래그와 같이 쉽게 떨어지는 버(burr)가 발생하는 경우 가) 드래그라인 경사도 상태에서 알 수 있듯이 절단속도가 너무 높음 나) 가스압력이 너무 낮기 때문에 슬래그와 같은 버가 발생 다) 포커스위치가 너무 높아도 슬래그성 버(BURR)가 발생: 이 경우는 절단면을 가로지르는 선이 중앙보다 위쪽에 위치해 있음. (3) 하단부에 슬래그가 연결되어 하나의 묶음으로 떨어질 수 있는 버가 발생하는 경우 (가) 드래그라인 상태로 봐서 절단속도나 가스압력과는 상관이 없으며, (나) 포커스 위치가 너무 낮게 형성되어 있어 상향 조정필요. (4) 하단부에 제거하기 힘들 정도의 강한 버가 발생하는 경우 가) 절단속도가 너무 높고 가스압력이 너무 낮음 나) 가스에 불순물이 포함되어 있을 가능성이 있기 충분한 퍼징이 필요하고, 절단 가스 프로포셔널 밸브 체크 필요. 다) 포커스위치가 너무 높음 (5) 절단면 중 한쪽에만 버가 생기는 경우 가) 노즐상태에 문제가 있거나 센터링이 부정확하게 이뤄졌음. (6) 상부만 잘리면서 쇳물이 넘쳐 튀는 경우 가) 레이저파워가 너무 낮고, 절단속도가 너무 높음 (7) 사각형에서 2면은 좋고, 2면은 안 좋게 잘리거나 기울어지게 잘릴 경우(slant cutting) 가) 편광미러(Phase Shifter)가 불량이거나 조립이 잘 못됨. (8) 파란 플라즈마가 발생하고 커팅이 안 되는 경우 가) 절단가스 선택이 N2로 잘못됨 나) 절단속도가 너무 높고, 레이저파워가 너무 낮을 때 (9) 절단면이 무언가 뜯어 먹은 것처럼 매끈하게 나오지 않을 경우 가) 가스압력이 너무 높거나, 노즐이 손상된 경우 나) 노즐구경이 너무 큰 경우 그리고 소재의 성분이 균일하지 않은 경우 (중국산에서 자주 발생) (10) 버는 없지만, 드래그라인이 상부부터 심하게 경사를 이루고 커프가 하부에서 좁아지는 경우 가) 무조건 절단속도가 너무 높기 때문에 낮춰야 함 (11) 절단면에 분화구와 같은 구멍이 생길 정도로 심할 경우 가) 가스압력이 너무 높거나, 절단속도가 너무 낮음. 나) 포커스위치가 너무 높거나, 철판의 표면에 녹이 슬어 있는 경우 다) 9)번 경우와 마찬가지로 소재의 성분이 균일하지 않을 경우 (12) 절단면이 심하게 거칠 경우 가) 포커스위치가 너무 높거나 나) 가스압력이 너무 높거나 절단속도가 너무 낮음 다) 소재가 열을 받아 너무 뜨거운 경우 4) 스텐이레스(SUS)-질소 고압 커팅트러블 SUS를 질소로 커팅 하는 이유는 절단면의 산화를 방지하기 위한 것이고, 일반스틸 산소커팅과 반대로 소재가 두꺼워질수록 가스압력을 올려야 한다는 잘 알고 있을 것이다. 따라서 질소 커팅 시는 산소 커팅 시와 반대로 절단가스와 가스압력의 비례관계의 상관성을 갖는다는 기본개념을 가지고 접근해야 한다. 그리고, SUS 질소커팅의 경우 산소커팅만큼 다양한 커팅트러블이 나오지 않는다. 가스압력이 중요한 역할을 하기 때문에 질소커팅을 많이 하는 경우는 LGC 보다는 외부 고압탱크를 설치하여 운영하는 것이 효율적일 것이지만, 너무 용량이 큰 것을 설치할 경우 자연방출로 인해 손실이 크다는 것을 고려해야 한다. (1) 하단부에 미세하고 날카롭고 비교적 규칙적인 버가 형성되는 경우 가) 포커스위치가 너무 낮거나(f<0), 나) 절단속도가 너무 높음 (2) 형판의 변색과 함께 불규칙적이고 큰 버(BURR)가 형성되는 경우 가) 절단속도가 너무 낮거나, 포커스위치가 너무 높음(f>0) 나) 가스압력이 너무 낮거나, 소재가 너무 뜨거움 (3) 절단면의 한쪽 면에 만 크고 불규칙적인 버(BURR)가 형성되는 경우 가) 노즐센터링이 제대로 이루어지 않았거나, 포커스위치가 너무 높음 나) 가스압력이 너무 낮거나 절단속도가 너무 낮음 (4) 절단선을 따라 플라즈마가 형성되는 경우 가) 절단속도가 너무 높거나, 레이저파워가 너무 낮거나, 포커스위치가 너무 낮음 (5) 코너절단시 플라즈마가 형성되는 경우 가) 각공차(Angluar tolerance)가 너무 높거나, 변조(Modulation)가 너무 높음 나) 가속도(Acceleration)가 너무 높음 (6) 절단표면에서 찌지직 소리와 함께 소재가 튀는 경우 가) 레이저파워가 너무 낮음 (진공관 상태 체크 요망) 나) 절단속도가 너무 빠르거나 가스압력이 너무 높음 7. DIN2310 요구 사항 및 버(BURR) 발생 품질 관리 기준 1) 표면 거칠기 기준(Rz) DIN2310에서 요구하는 5항 Quality of Cut Face는 10점 평균 거칠기(Rz) 기준 값으로 규정하고 있으며, 참고로 10점 평균 거칠기(Rz)는 절단면의 기준 길이 이내 가장 높은 곳에서 5개의 봉우리와 가장 낮은 곳의 5개의 골을 각각 수평으로 선을 그었을 때 상, 하 두 수평선의 거리를 표시한 값이다. (그림 참조) 그림) 10점 평균 거칠기 2) DIN2310에서 요구하는 5항 Quality of Cut Face 절단면의 거칠기 기준은 소재 두께 10mm 범위 이내에서 절단면의 수직도 및 기울기(Figure 1)와 거칠기(Figure 2)로 규정하고 있으며, 각각 해당 범위이내 값에 따라 Table 1에서 품질 등급(Quality Class)로 규정하고 있으며, 절단면의 버(BURR) 존재 및 잔류 산화물, 미소 결함에 따른 품질 요구 사항은 별도로 규정하고 있지 않고 있다. 3) DIN2310, 5.2 Agreed Quality 품질 요구 사항 5항에서 규정된 품질 등급에서 벗어나는 것들은 별도로 협의 사항이며, 해당 Fields에 표기되는 품질 등급에서 절단면의 수직도 및 기울기 "u" 와 거칠기“Rz"는 각각 별도로 표기 할 수 있으며, 규정 범위에 벗어나면 ”0“(Zero)로 표기 할 수 있다. 즉, "u" 와 ”Rz" 값이 동일한 Field 1에 해당 되는 경우는 Table 1의 품질 등급(Quality)에서 “11”로 분류되며, 반면에 “u" 값이 Field 2에 해당되고, ”Rz" 값이 해당 범위에 벗어나는 경우는 “20”으로 분류 할 수 있다. 8. 파이버 레이저의 용량 별 절단 능력 1) 장비의 사용 능력과 한계의 차이점 일반적으로, 장비의 사용 능력(CAPACITY)은 일정한 조건을 규정하는 경우와 조건 을 규정하지 않은 경우 하에서 규정된 출력 또는 일의 량을 나타낸다. 예를 들어 자동차의 최고 출력을 나타낼 경우 자동차 엔진 자체의 출력만을 규정하므로, 100마력이라는 출력만을 규정할 수 있다. 하지만, 자동차의 목적은 도로에서 주행하는 것이 목적이므로 경제성, 환경 영향을 평가하지 않을 수 없다. 즉, 연비와 배기가스 배출 상태를 조건으로 하여 최고 주행 속도를 사양으로 규정하는 것이 필요하다 할 것이다. 이 때 해당 자동차의 주행 속도 사양이 200km/h 라고 했을 때 비록 최고 주행 속도는 만족할 수 있지만, 배기가스 배출 규정을 만족하지 못한다면 도로 주행이 불가하므로 해당 자동차의 최고 주행 속도는 불만족으로 평가 될 것이다. 이와 같이 어떤 장비의 사용 능력(CAPACITY) : 일을 감당해 낼 수 있는 힘)과 사용 한계(Limit) : 일을 수행하는 범위)에는 분명한 차이가 있으며, 또한 양측에 공통적으로 효율이라는 조건을 추가하여 경제성을 평가하게 될 것이다. 위 그림은 어떤 장비에 대한 장비 능력과 한계 및 효율에 대한 것을 그래프로 표시한 것이다. 예를 들어 70마력 장비의 최고 효율점에서 능력은 11m^3/h이며, 사용 한계(Q)는 상한치 유량을 13m^3/h, 하한치 유량을 9m^3/h로 표시할 수 있다. 또한 여기서 상, 하 한계의 허용 오차는 dQ의 범위로 지정할 수 있다. 따라서, 장비의 능력과 한계에는 분명한 차이가 있으며, 사용 한계에는 품질기준, 경제성 등의 조건을 기준으로 해당 장비의 사양을 정하는 것이 바람직하다 할 것이다. 2) 파이버 레이저의 사용 능력과 한계 가) 절단 사양 (구매 사양서 참조) - 일반강 : Max. 20mm - 스텐인레스강 : Max. 10mm - 알루미늄강 : Max. 10mm 상기와 같이 계약 사양으로 구매 계약이 이루어지는 경우에는 DIN2310, 5.2 Agreed Quality 품질 요구 사항을 공급자와 구매자가 협의를 하여, 공급자의 최대 절단 두께에 대한 정격 사양(100% 사용 능력) 용어 정의 : 기계나 기구, 장치 따위를 설계하거나 제작할 당시 기술 공학적 측면에서 계산하여 규정한 기계 설비의 최대 생산 능력을 표시한 수치. -국어사전 인용- 에 대하여 구매자는 반드시 최대 절단두께에 대하여 품질 규정 및 사용 한계에 따른 오차 범위 및 효율을 확인을 해야 되는 사양으로서 만일, 이러한 별도의 협의가 없는 조건에서는 공급자의 장비에 대한 품질, 효율에 대한 제한 없이 단순 최대 생산 능력으로 볼 수 있다. 이것이 바로 장비에 대한 능력과 한계에 대한 차이점을 말하는 것이다. 3) 파이버 레이저 와 Co2 레이저 절단 속도와 비용 비교 상기 그래프는 파이버 레이저와 Co2 레이저에 대하여 재질과 두께, 보호가스 기준으로 각각의 조건에서 절단 속도와 단위 길이당 비용을 나타낸 것으로서 CRS/0.020in/N2 기준으로 파이버 레이저가 Co2 대비 절단 속도는 약 2.3배 빠르며, 단위 길이당 비용은 약 5배 저렴한 것으로 나타나고 있음을 알 수 있다. 4) 파이버 레이저 와 Co2 레이저 절단 속도와 두께 비교 상기 그래프 자료에서 4kw 출력 기준으로 파이버 레이저와 Co2 레이저의 보호 가스 O2와 N2 기준으로, 두께 별 절단 속도를 비교한 것으로서 4kw 파이버 레이저의 0.5mm 두께에서는 12.0ft/h 속도를 나타내고 있으나, 두께 5.0mm에서는 약 1.0ft/h 속도로 1/12 수준으로 절단 속도가 떨어지는 것으로 나타나고 있다. 특히, 보호가스의 O2 보다는 N2 가스가 보다 우수하다는 것을 알수 있다. 5) 파이버 레이저 와 Co2 레이저 출력 별 절단 속도 비교 6) 파이버 레이저 절단 두께 대비 출력 비교 상기 그래프는 절단 속도를 동일하게 분 당 1m 기준으로 레이저 출력 4kw에서 스테인레스강 절단 두께는 10mm이며, 15kw 출력에서 일반강의 절단 두께는 15mm로 나타나고 있다. 7) 파이버 레이저 출력 별 절단 두께 아래 제품은 파이버 레이저 모델 XJGC 200400 JH 에 대한 절단 사양을 표시한 것으로서 2000W 레이저 출력에 대하여 최대 두께 일반강 20mm로 나타내고 있다. 여기서 최대 두께에 대한 어떠한 절단 조건(품질, 효율)에 대해서는 별도의 명시가 없는 상태이므로 해당 장비에 대한 최대 절단가능 능력으로 표시한 것으로 이해된다. 추가로, IPG 파이버 레이저에 대한 레이저 출력 별 최대 절단 두께(일반강 기준)는 다음과 같다. 9. 파워레이저 동일 모델의 절단 품질 차이점 분석 IPG 파이버 레이저의 사용자 중에 흔히 나타나는 버(BURR) 발생은 절단면 하부에 톱니(Bluetooth) 형상으로 나타나는 문제가 있다. 이러한 버(BURR) 발생에 가장 많이 미치는 인자는 레이저출력 온도, 보호가스 압력, 절단 속도 3가지의 요소를 장비의 최고 효율을 결정하는 인자라고 볼수 있으며, 톱니 모양의 버(BURR)가 발생하는 경우는 N2 보호가스 량을 늘이고, 얇은 두께에서는 절단 속도를 높여서 버(BURR) 발생을 최소화 할 수 있는 방법 중 하나라고 볼 수 있다. 1) IPG 파이버 레이저 절단 능력과 품질 가) 다음의 그림은 IPG 2kw의 스텐인레스강 두께 10mm에 대한 절단 품질 상태를 나타내고 있다. 속도가 증가 할수록 가장자리와 하부면에 대한 버(BURR)의 크기가 적어지는 것을 알 수 있다. 나) 다음의 표기는 대표적인 IPG 파이버 500W에 대한 사양으로 최대 속도 20m/Min 기준, 최대 절단 두께는 일반강이 6mm로 표기 되어 있다. 다) 다음의 그림은 IPG 1000W에 대한 주요 사양을 명시하고 있으며, 최대 절단 두께는 일반강 기준 12mm이며, 제한 속도는 초당 10mm로 표기되어 있다. 하지만, 최대 속도 210mm 기준에서 최대 절단 두께는 1mm에 불과함을 알수 있다. (자료제공 : Goldenlaser.cc) 결론 일반 산업기계의 구매계약은 크게 주문주 요구 사양서(Material Purchase Specification) 와 공급자 일반 사양서(Material General Specification)로 나눌 수가 있다. 예를 들어 펌프(PUMP)를 구매하고자 할 경우, 주문주가 펌프의 사용 용도에 따라 요구하는 토출압력과 토출유량 및 사용 전력, 효율, 관련 규정 등을 주문주 구매 사양서에 명시하여 제품을 인수 이전에 공장에서 실제 시험을 한 이후 시험 성적서와 함께 제품을 공급하는 것이 일반적인 관례이다. 하지만, 우리가 흔히 자동차를 구매 할 경우와 같이 주문주가 공급자의 일반 사양서에 따라 제품을 구매 할 경우는 주문주가 별도로 구매 가능한 사양은 옵션을 통하여 별도의 비용을 지불하는 것이 상식이다. 특히, 제품 자체의 주요 기능과 관련한 출력, 연비와 같은 사양은 주문주가 별도로 요구할 수 있는 사양이 아닐 수도 있다. 이와 같이 특정 제품에 대한 공급자의 일반 사양에 대해서는 제품의 구매 이전에 보다 상세한 사양을 확인해야 하는 과정이 필요하다는 것이다. 예를 들어 어떤 자동차 메이카가 최고 속도 300km/h를 자랑하는 자동차를 광고하여 이를 본 소비자가 그 제품을 구매 했을 경우 이 자동차의 최고 속도는 300km/h를 출력할 수 있었지만, 소음과 진동이 심하여 도저히 300km/h 주행이 불가하다고 하였다면, 과연 이 자동차의 광고가 허위 광고인가 하는 문제가 제기 될 수도 있다. 물론, 자동차 같은 경우는 수 많은 소비자를 상대로 하기 때문에 자동차의 관련 규정에 따라 제작이 되므로 실제 이러한 문제는 발생할 가능성은 적지만 그렇지 않은 특정 산업기계 또는 설비 일 경우는 사정이 달라진다. 따라서, 파이버 레이저와 같은 일반화 되지 않은 특정 산업기계 제품을 구매할 경우는 사용자가 원하는 절단두께, 절단속도, 표면거칠기, 소비전력, 장비수명, 소모품 사용기간, 하자보수 등을 명확히 확인할 필요가 있다. 즉, 소재의 재질별 절단 속도와 표면 거칠기 등을 사용자가 원하는 기준을 반드시 공급자에게 요청하여 이러한 제품의 성능과 품질 보증 한도를 제품 구매 사양서에 명확히 명시하여 추후 제품 사용에 있어 장비 및 성능에 하자가 발생하면 공급자에게 이것을 근거로 이의를 제기 할 수 있도록 해당 사양에 대한 품질 보증 기준을 명확히 마련하는 것이 필요 할 것이다. 특히, 앞장 8항에서 언급한 바와 같이 파이버 레이저의 사양 중, 최고 절단 두께만 명시한 것은 기술적으로 큰 의미가 없는 것이다. 왜냐면, 최고 절단 두께는 해당 제품의 경제성, 품질, 수명 등을 전혀 고려하지 않은 조건이기 때문이다. 쉬운 예를 하나 더 들면, 물체를 인양하는 산업용 장비 중, 크레인은 장비를 인양하는 최고 인양 무게를 가르켜 100톤 크레인, 200톤 크레인으로 불리 운다. 하지만, 크레인 인양 가능 하중은 크레인의 중심에서 붐대 끝단에 위치한 인양 훅까지의 반경에 따라 허용 가능한 인양 무게는 달라질 수밖에 없다. 그래서, 크레인의 형식 표기에는 인양 하중과 훅까지의 반경을 동시에 명시하고 있는 것이다. 따라서, 이러한 제품의 특정 사양에 대해서는 제품 구매자는 구매 계약 이전에 반드시 확인해야 되는 사양이며, 공급자는 이러한 요구 사항에 대해서 제3 공인 인증 기관을 통한 시험 성적서 또는 신뢰성 있는 증빙 자료를 제시하여 구매 계약 이후 사용자의 불만 사항에 대처 할 수 있어야 하는 것이 바람직하다 할 것이다. 1) 레이저 커팅 버(BURR) 제거 발생 원인 금속의 용융 절단 방법에는 산소불꽃 절단, 아크 절단, 레이저 절단, Co2 레이저 절단, 파이버(Fiber) 레이저 절단 등으로 나눌 수 있으나, 쉬어(Shear) 절단 대비 절단부 하부에 버(BURR) 발생이 공통적으로 나타난다. 이는 금속의 용융 과정에서 철과 산소와의 2차 반응 및 대기 산소와의 접촉으로 슬러지 형태의 산화철이 발생되어 금속 절단면을 따라 상부에서 하부로 중력에 의해서 흘려 내리는데 절단부의 두께(높이)에 따라 용융 산화철의 내부 온도가 상부에서 하부로 흘려 내려오면서 점차 냉각되어 용융 산화철의 점성( 점성 : 유체 또는 액상 물질의 흐름 방향에 저항하는 성질)이 높아져 유동성이 떨어짐과 동시에 절단면과 금속 하부면이 만나는 모서리 선에서의 접촉 면적이 증가되어 표면 장력이 감소, 즉 부착력이 증가하여 절단부 하부 모서리에 버(BURR)가 발생하게 되는데 일반적으로 금속의 용융 절단법에서는 피할 수 없는 현상임. 2) 후판과 박판의 버(BURR) 발생 상기 1)항에서 언급한 바와 같이 금속의 용융 절단법에서 버(BURR) 발생은 물리적인 현상으로 어쩔수 없는 현상이며, 이를 최소화 시킬 수 있는 방법은 3mm 이내의 박판에서는 충분한 커팅 속도와 레이저 파워 조건에서는 버(BURR) 발생을 최소화 또는 제거가 가능한 것으로 조사 되고 있으며, 이러한 이유는 박판에서는 후판 대비 금속 절단부에서 발생되는 용융 슬러지의 온도 분포가 후판 대비 일정하기 때문에 고온에서의 슬러지 분자의 응집력이 금속면의 부착력 보다 상대적으로 크기 때문에 버(BURR) 발생이 적기 때문이다. 3) 금속 절단면의 버(BURR) 발생과 절단부 모서리 처리 일반적으로 금속 절단에서는 그 절단 방법에 무관하게 제품의 모서리 부분은 사용자의 안전 및 제품 기능상의 이유로 모서리 부분에 대해서는 모서리 따기(0.1mm~3mm)를 수행하도록 설계 도면에 명시한다. 따라서, 현재는 용융 금속 절단에서 제품 모서리 따기까지 동시 수행하는 장비는 없는 것으로 조사되고 있으며 이러한 제품의 모서리 따기는 금속 절단 이후 2차 공정을 통하여 모서리 따기 작업을 하고 있으며 그 방법에는 수동력 또는 동력 장비를 사용하는 것이 일반적이다. 4) 파이버(Fiber) 레이저의 최대 절단 사양 일반적으로 금속 절단의 최대 절단 사양 표기는 절단속도, 절단품질, 경제성, 기타 조건과 기준 없이 해당 장비의 최대 절단 가능 재질 별 두께를 표시하는 것이 일반적이므로, 이로 인하여 구매자로부터 해당 장비의 성능 하자 및 품질 불만족을 제기 하는 것은 기술적으로 많은 문제가 있음을 지적하고자 한다. 그 이유는 제품의 일반적 사양 표기에서는 기술적인 사양을 상세하게 표기하지 않기 때문이며, 그 중 하나를 예를 든다면, 일반강을 기준하여 최대 절단 두께를 표기 하였으나, 일반강에서도 그 종류가 수 없이 많으며, 각각의 탄소강에는 화학적 성질(탄소(C), 망강(Mn), 인(P), 황(S), 규소(Si)) 성질과 기계적 성질(강도, 경도, 인성)에서 그 차이가 많기 때문이다. 즉, 일반 탄소강에서도 일반 구조용강, 기계공구용강, 특수강 등으로 분류가 되며, 이들 모두가 화학적 성질 및 기계적 성질이 다르기 때문에 실제의 최대 절단 두께는 물리적으로 동일 할 수가 없기 때문이다. “끝” 참고문헌 1) "Fiber laser"-WikipediA 2) "Fiber Laser(화이버 레이저) - 실체와 전망" 아이피지포토닉스코리아㈜ 대표이사 한유희 IPG Photonics Korea Ltd. General Manager Dr.-ing You Hie Han 3) 인터넷 http://www.eng-tips.com, thread281-383170 "500W IPG fiber laser cutting of 4mm SS with oxygen" 4) 인터넷 http://www.eng-tips.com,thread380-361461 "Always dross on fiber laser ermaksan 2kw" 5) "Fiber Versus Co2 Laser Cutting", By Dvid Larcombe, managing director, Bystronic UK Limited 6) IPG Fiber Laser (Model : YLS-1000) 7) IPG PHOTONICS, IPG Fiber Laser : What's new in Applications for Fabricators, ALAW Laser applications workshop 13-14 May, 2009 8) 레이저커팅 파라미터에 대한 이해 [출처] [레이저커팅 파라미터에 대한 이해]\|작성자 델타포스 저자 소개 피이에스기술사사무소 대표 /건설기계기술사/산업기계설비기술사 기계공학 기술사 저자 (총20권) http://www.pes21.com 창원기계공업고등학교 졸업(3회) 경남대학교 기계공학과 졸업(83) - 주요 경력 1991년 ~ 1998년 : 탈기기 및 급수가열기 설계 1999년 ~ 2004년 : 압력용기 및 열교환기 구조설계 2005년 ~ 2006년 : 중저속내연엔진/발전 계통설계 2007년 ~ 현재 : 건설/시공/감리 - 보유 자격 건설기계기술사 산업기계설비기술사 - 주요 연구 논문 1) 배관 플랜지면 부식원인과 대책 방안(영문) 2) 배관 플랜지 가스켓 파손 원인 및 방지책(국문) 3) 지하 매설 배관 열응력에 의한 밸브 손상 거동 해석(영문) 4) 방수 콘테이너 사이폰 누수 현상(영문) 5) 차압식 수직축 적층 풍력 발전기(국문) 6) 철골 양카볼트 묻힘 길이에 관한 고찰(국문) 7) 고장력볼트용 와셔의 최적 설계에 관한 연구(국문) 8) 셀-튜브 열교환기 튜브확관부 피로 수명에 관한 연구(국문) 9) 구조물 보강판 최적 형상에 관한 연구(국문) - 주요 연구 개발 안내 2001년 : 탈기기 설계자동화 프로그램 2003년 : 화공열교환기 구조설계 웹프로그램 2005년 : 압력용기/열교환기 견적 자동화 프로그램 2015년 : 사이로 & 호퍼 구조계산 프로그램 2007년 : 무동력 가압 양수 발전기(발명특허 출원 번호 :10-2009-0100012) 2012년 : 하이브리드-자연순환식 수차발전기(발명특허 출원 번호 :10-2012-0143279) 2014년 : 차압식 수직축 적층 풍력타워(발명특허 출원 번호 :10-2014-0019350) 2014년 : 수직부상 다단 양력형 풍력 터빈(발명특허 출원 번호 :10-2014-0018416) 2015년 : 매직봉휴대폰충전기 (발명특허 출원 번호 : 10-2015-0066603
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