레이저 절단기술 독자 개발… 해외보다 4배 성능 향상

[파이낸셜뉴스] 국내 연구진이 두꺼운 금속을 효과적으로 절단하는 광섬유 레이저 기술을 독자 개발하는데 성공했다. 이 기술을 이용하면 특별히 힘을 들이지 않아도 어떤 물체든 깔끔하게 잘라낸다.

한국원자력연구원은 기존 해외기술 대비 4배 이상 성능이 향상된 '원전 핵심설비 해체용 레이저 절단기술'을 개발했다고 9일 밝혔다.

원자력연구원에서 개발한 레이저 절단기술은 독자 개발한 레이저 절단헤드로 레이저 빔을 강하게 집속(focusing)해 대상을 녹이는 동시에, 자체적으로 설계·제작한 초음속 노즐로 가스를 분사해 레이저로 녹은 용융물을 불어내 절단한다.

6㎾급 레이저를 이용하면 공기 중에서는 최대 100㎜, 물 속에서는 최대 70㎜ 두께의 금속을 절단할 수 있다.

또, 60㎜ 두께의 금속의 경우, 공기 중에서 1분동안 90㎜, 수중에서는 최고 1분동안 60㎜를 절단하는 속도를 낼 수 있다. 이 속도는 프랑스, 일본 등 해외 선진기관에서 개발 중인 기술을 4배 이상 훌쩍 뛰어넘는 수준이다.

특히 초음속 노즐이 물 속에서 공기층을 형성해 레이저 빔이 지나가는 길을 만들어내기 때문에 수중 절단에서도 매우 효과적 성능을 자랑한다. 레이저의 출력을 높여 10㎾급 레이저를 사용하는 경우, 물 속에서 최대 두께 100㎜의 금속까지 절단해, 세계 최고 수준의 레이저 절단기술임을 확인했다.

독자 개발한 레이저 절단헤드는 기존 제품에 비해 매우 가볍고 작아 향후 원격해체 로봇과 같이 레이저를 사용하는 다양한 분야에 적용할 수 있다. 이로써 연구원은 대상과 공정에 따라 레이저 절단헤드를 최적화할 수 있는 독자설계 및 제작 능력을 갖추게 됐다.

연구를 주도한 신재성 박사와 오승용 박사는 "이번에 개발한 레이저 절단기술은 국외 선진기술과 견주어도 매우 뛰어나다"며, "핵심요소를 독자 개발해 국내 고유의 기술을 확보했다는데 큰 의의가 있다"고 말했다. 또한 "현재 진행 중인 원격해체기술과 함께 실용화 과정을 거쳐 실제 국내 원전 해체현장에 적용하는 것은 물론이고, 해외 시장 진출을 목표로 연구를 계속 진행할 계획"이라고 포부를 밝혔다.

이번 연구는 과학기술정보통신부 원자력기술개발 사업으로 수행됐으며, 연구결과는 레이저 관련 기술 분야 저명 학술지인 '옵틱스 앤 레이저 인 엔지니어링'과 '옵틱스 앤 레이저 테크놀로지' 등 총 6개 저널에 게재됐고, 2건의 관련 특허가 출원 완료돼 현재 심사 중이다.

[e-mail] 김만기 기자