산업계 응용기술(고출력 레이저를 이용한)

옮긴이 머리말
현재 레이저빔을 이용한 기술은 산업계뿐만 아니라 실생활에서도 쉽게 찾아볼 수 있다. 레이저 포인트, 레이저 프린터, 바코드 스캐너, 거리 및 속도 측정기 등 일상생활에서 쉽게 접할 수 있는 레이저에서부터 용접과 절단, 열처리, 표면처리, 클래딩, 마킹 및 패터닝 등 산업계에서 이용되는 가공용 레이저에 이르기까지 다양한 분야에서 최첨단 고부가가치 산업을 리더하고 있다. 최근에는 레이저를 이용한 금속 3D 프린팅을 통해 환자의 인체에 꼭 맞는 인공관절을 제작하고, 고출력화를 통해 무기로도 사용되고 있다.

국내 레이저 관련 시장 역시 레이저빔 고유의 물성을 활용하여 그 저변이 확대되고 있다. 하지만 레이저빔을 이용하여 산업현장에서 응용하거나 연구하는 이들을 위한 교육 시설과 관련 전공서적이 절대적으로 부족하여 폭넓은 지식과 노하우를 공유하기에는 많이 어려워 보인다. 특히 산업현장에서 종사하는 많은 분들은 레이저빔의 특성과 가공 메커니즘을 정확히 이해하지 못한 채 단순한 반복 기능만을 사용하고 있는 경우가 많아서 열전도율이 크게 다른 재료나 이종재를 가공할 때의 전혀 다른 용융거동에 당황해 하거나, 제품의 결함발생에 따른 기초적인 대응능력부재로 자문해줄 전공자를 수소문하거나 구입한 레이저 메이커에 의뢰하여 문제점을 부분적으로나마 해결해 나가는 정황을 다수 목격한 적이 있다. 그러나 레이저 메이커라고 하더라도 조건별 최적의 가공조건을 제시할 수 있는 여건이 아님을 잘 알고 있다. 심지어는 모든 것이 가능할 것이라는 지나친 기대로 고가의 레이저시스템을 구입하였다가 제대로 활용할 방법을 찾지 못해 인가공업으로 전락하는 경우까지 있었음을 듣고 있다.

그래서 교재 집필진은 해외의 저명한 레이저관련 전문서 중 현장에 근무하는 엔지니어가 레이저빔에 대한 물리적인 성질을 쉽게 이해할 수 있으면서도 산업현장에서의 적용사례를 중심으로 가공메커니즘 해설에 충실한 해설서를 선정하고자 하였으며, 그 결실이 물리학자인 中井 貞雄 교수께서 저술한 "パワ?レ?ザ?の技術"이다. 이 교재는 번역 집필 책임저자로서 그 내용과 구성에 일찍이 감탄하여 언젠가는 국내에 번역하여 관련 전공자 및 현장에 계시는 분들과 공유하고 싶어 했던, 오랜 시간 연구실 서재에 보관해 오면서 아껴 두었던 책 중의 하나이다. 자신있게 국내 독자들에게 소개한다.

이 전공서는 일본에서 출판 된지 시간이 다소 경과되어 최근 산업계에서 사용하고 있는 디스크 레이저나 파이버 레이저 등을 다루고 있지는 않지만, 폭넓은 산업분야에 걸쳐서 널리 적용되고 있는 풍부한 사례는 입을 다물게 하지 못한다. 일부 내용은 과거 시점에서 최신 기술을 소개하고 있어서 다소 부합하지 못하는 경우가 있었지만, 이 경우 원저자의 저술의도가 어긋나지 않는 범위에서 일부 삭제하거나 수정하였음을 밝혀둔다. 일본을 중심으로 한 선진 산업계에서 적용되고 있는 레이저 열원의 적용사례 하나하나의 모음은 기업에서 대외비로 관리되면서 항간에 소문으로만 떠도는 내용을 구체적인 사진제시와 세부적인 설명을 더하여 지금까지 밖으로 알려지지 않은 내용들로 가득 채워져 출판되었다는 점에서 소중한 실용 백서라고 할 수 있을 것이다.

이 교재는 레이저빔이 가진 고유한 물성과 다양한 파장대에 걸쳐있는 각종 레이저 열원의 발진원리를 엔지니어 입장에서 이해하기 쉽게 설명하고 있으며, 적용사례로 들고 있는 레이저빔 에너지의 적용범위는 중공업, 자동차산업, 토목건축, 반도체 산업 및 전력산업, 그리고 레이저핵융합에 이르기까지 모든 산업분야에 걸쳐서 해설하고 있으므로 레이저를 처음 접하는 분이나 레이저를 다루고 있는 숙련자 모두에게 지식과 노하우를 제공할 수 있는 실용 과학 분야의 교양교재로 활용될 수도 있을 것이다.

끝으로, 이 교재를 통하여 산업현장에서의 실무자 및 관리자뿐만 아니라 학교 및 연구소의 연구원들에게 친환경?고부가가치의 레이저 응용기술에 대한 실질적인 이해에 큰 도움이 될 수 있기를 기대한다. 그리고 이 책이 나오기까지 많은 노고를 아끼지 않은 번역 집필진과 도서출판 GS인터비전의 송기수 사장님 및 관계자 여러분께 깊은 감사를 드린다.

2016년 10월
저자 일동

1. 고출력 레이저의 기초
1.1 레이저광의 특징
1.2 레이저의 기본원리
1.3 레이저 광과 물질의 상호작용
1.4 레이저 빔의 균일화와 패턴 제어

2. 고출력 기체 레이저의 기초 기술
2.1 적외 기체 레이저
2.2 가시~자외(선) 기체 레이저

3. 고출력 고체 레이저의 기초 기술
3.1 고출력 고체 레이저의 현황
3.2 LD여기 고체 레이저의 동작원리
3.3 고출력 반도체 레이저의 현상
3.4 고체 레이저의 열효과 제어 기초 기술
3.5 LD여기 대출력 고체 레이저의 현상

4. 중공업에서의 레이저응용기술
4.1 중공업에서 사용되는 레이저 기술
4.2 중공업분야에 있어서 레이저 가공의 실용화 예
4.3 개발 중인 새로운 레이저 가공기술

5. 자동차산업에서의 레이저 가공기술
5.1 자동차산업에 있어서 레이저 가공의 역사
5.2 최근의 응용사례
5.3 자동차산업에 있어서 앞으로의 레이저가공기술

6. 토목·건축에서의 레이저 응용기술
6.1 토목·건축업에서의 레이저 가공기술의 개황
6.2 건설업에서의 레이저 재료 가공분야
6.3 건설용 2차 제품의 레이저 가공
6.4 건설 현장에서의 레이저 응용
6.5 향후 전망

7. 반도체 산업에서의 레이저 응용기술
7.1 레이저 프로세스의 개요
7.2 엑시머 레이저 리소그래피
7.3 박막 형성(레이저 CVD)
7.4 레이저 도핑
7.5 자기정합적 금속박막 형성
7.6 레이저 에칭
7.7 레이저 어블레이션과 다중파장 효과
7.8 레이저가공 최근 동향
7.9 결론

8. 전력산업의 레이저 응용기술
8.1 동위원소 분리·군분리
8.2 레이저에 의한 에너지 수송
8.3 레이저 트리거드 라이트닝
8.4 고강도 레이저 Y선에 의한 핵변환
8.5 결론
9. 레이저핵융합에 의한 신에너지
9.1 핵융합 에너지의 필요성
9.2 핵융합 에너지란
9.3 레이저 핵융합이란
9.4 레이저 핵융합 동력로
9.6 서계의 레이저 핵융합 연구와 에너지 개발 상황
9.7 결론
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