산업이 발전하면서 제품의 재질은 한층 다양해지고 있다. 이에 따라 수요가 증가하고 있는 것이 레이저 마킹기이다.
레이저 마킹기란, 금속 혹은 비금속에 글자나 기호·무늬·바코드 등을 새기는 기기로, 마킹뿐 아니라 절단·홀 가공·용접·열처리·클리닝 등과 같은 작업까지 수행할 수 있어 활용도가 높다. 오토닉스의 레이저 마킹기를 통해 레이저 마킹의 이점을 살펴 보자.
레이저 마킹 시스템은 크게 ▲레이저 매질 ▲빔의 파장 ▲출력 방식 ▲출력 세기 등의 기준으로 분류할 수 있으며, 이에 따른 특성을 고려하여 가공 목적에 맞춰 구분하여 활용된다. 산업 전반에서 마킹용 레이저로서 폭 넓게 보급되어 있는 마킹기는 세 가지 종류로 구분된다.
▲기체로 전기 스파크를 발생시켜 레이저 입자를 생성하는 CO2 레이저 ▲유리 섬유로 레이저 입자를 생성하는 Fiber 레이저(2D/3D) ▲높은 흡수율로 열 손상을 최소화하며 극소 마킹과 고품질 마킹을 구현하는 DPS 레이저(Diode Pumped Solid State Laser, 특히 UV 레이저)가 그것이다.
UV 레이저 마킹기
DPSS를 장착한 UV NANO 레이저는 기존의 가시광선 영역의 레이저나 적외선 영역의 레이저와는 다르게 자외선 영역에서 매우 낮은 광의 파장 스펙을 갖고 있다. 이러한 짧은 광 파장은 UV NANO 레이저에게 ▲열 손상 감소 ▲낮은 반사율 ▲빔 사이즈 최소화 등의 세 가지 장점을 부여한다.
먼저 가공 자재의 열 손상 감소는 짧은 파장이 주는 가장 큰 장점이라고 말할 수 있다. 파장별 레이저 분포를 보면, UV NANO 레이저는 Green(532nm)이나 IR(1064nm) 레이저보다 약 ½~⅓ 가량 광 파장이 짧은데, 이를 통해 동일 시간에 소재에 가해지는 열의 영향을 더 적게 받게 된다. IR과 Green 레이저와 비교하여 가공 시 자재의 열 손상을 통한 변형이 현저히 작다는 것은 더 우수한 기계적 가공성을 지닌다는 의미이다.
더불어 레이저는 흡수율과 반사율이 반비례하기 때문에 일반적으로 파장이 짧을수록 반사율이 현저하게 낮아지게 된다. 이에 UV레이저(355nm)는 IR Fiber와 Green이 가진 파장보다 높은 흡수율을 보이면서 반사율은 낮아지는 효과를 경험할 수 있다. 열 손상을 최소화하는 동시에 더 부드러운 마킹이 가능한 것. 즉 짧은 광 파장의 특성으로 UV NANO 레이저는 고품질의 부드럽고 선명한 마킹을 실현할 수 있게 된다.
레이저 광의 파장이 짧아 얻을 수 있는 또다른 장점은 빔 사이즈의 최소화이다. 레이저를 통한 소재 가공 시 집속할 수 있는 레이저 빔의 사이즈가 작으면, 미세 선폭 구현에 더 유리하다.
오토닉스가 최근 선보인 UV 레이저 마킹기인 ALU 시리즈의 경우, YVO₄의 고품질 기반 다이오드 펌프 솔리드 스테이트(DPSS) 레이저를 장착하여 금속과 비금속류에 마킹 및 절단까지 가능하다.
특히, 높은 흡수율을 바탕으로 제품에 가해지는 열 손상을 최소화하여 미세선 폭을 구현, 극소 마킹 및 가독성 높은 고품질 마킹을 구현한다. ALU 시리즈는 355nm의 발진 파장과 2W/4W/6W/12W/15W의 출력을 지원한다.
Optical Fiber 레이저
Optical Fiber는 벌크 유리를 활용한 레이저보다 상대적으로 작고 가벼우면서 고효율을 실현할 수 있는 장점을 지닌다. CO2 레이저와 비교하면, 소비전력이 60%~70% 더 낮고, 가스 충전에 대한 부담이 없다. 이에 금속류 마킹 등에 적합하다.
오토닉스는 이러한 Optical Fiber 레이저 고유의 장점에 더해 3D 제어 기능까지 추가한 ALF-3D 레이저 마킹기를 선보였다. 다이오드 펌프 펄스 화이버 레이저를 장착하여 Fiber 레이저 마킹기(2D)에서는 불가능했던 경사면·단차·곡면에도 마킹이 가능하도록 한 것이다. X, Y, Z의 3축 스테핑 모터 제어를 통해 서로 다른 높이 혹은 단차를 가진 제품의 마킹 시에도 번거로운 조작 없이도 고품질의 레이저 마킹이 가능하다.
Optical Fiber를 활용하여 빛의 펌핑부터 레이저 출력까지 전 과정이 화이버 케이블 내부에서 이뤄지도록 설계하여 빔(광학계)의 정렬의 필요를 제거하고, 반영구적(약 10만 시간)인 레이저 다이오드 수명으로 탁월한 내구성을 실현했다.
오토닉스의 Fiber 레이저 마킹기는 2D/3D 모델 모두 1064nm 의 발진 파장과 20W에서 200W의 출력을 지원하며, 10만 시간 이상의 레이저 다이오드 수명이라는 뛰어난 내구성을 자랑한다. 티타늄·PCB·반도체 합금강·알루미늄 등 금속과 알루미늄 재질에 마킹이 가능해 핸드폰 외장이나 플라스틱 사출물 등의 마킹 작업에 사용할 수 있다.
CO2 레이저 마킹기
CO2 레이저 마킹기는 매질로 이산화탄소를 사용한 레이저 마킹 장치로, 유리·종이·플라스틱·포일 등의 마킹에서 널리 활용되고 있다. 오토닉스의 ALC 시리즈가 CO2 레이저 마킹기로, 10.6±0.1nm의 파장과 10W에서 70W의 출력을 제공하며, 동급 출력 모델 중 가장 작은 사이즈를 실현해 설치 공간의 제약을 최소화했다. 종이·나무·필름·유리·고무 등의 각종 비금속 재질에 마킹이 가능해 단추 마킹· 가죽 패턴 등의 마킹에서 활용할 수 있다.
