새로운 휴대용 공냉식 핸드헬드 레이저 용접 시스템이 출시되면서 지난 몇 년 동안 레이저 용접에 대한 관심이 급격히 증가하고 있습니다. 레이저 용접은 배우기 쉽고, 빠르고 효율적으로 우수한 품질의 용접물을 생산하며, 용접 후 마무리 작업을 최소화할 수 있기 때문입니다. 기업과 용접공이 얻을 수 있는 이점은 상당합니다.
하지만 일반적인 질문이 있습니다. 안전은 어떻습니까? 제조 산업에서는 MIG 및 TIG와 같은 전통적인 용접 방법이 잘 알려져 있습니다. 숙련된 용접공은 내열 복장을 착용하고 보안경을 사용하며 연기에 노출되는 것을 제한하는 방법을 알고 있습니다. 반면에 핸드헬드 레이저 용접은 아직 많은 제작자에게 생소하고 잘 이해되지 않은 기술입니다.
다행히도 아크 용접과 레이저 용접에 사용되는 예방 조치에는 많은 부분이 겹칩니다. 하지만 몇 가지 주요 차이점도 있습니다. 이 글에서는 여러분이 알아야 할 모든 것(그리고 조금 더)을 안내해 드리겠습니다.
레이저 용접은 안전한가요?
이 질문에 대한 간단한 예 또는 아니오 대답을 원하실 가능성이 높습니다. 몇 가지 지침을 따른다면 짧은 대답은 '예'입니다. 긴 대답은 이 글의 나머지 부분입니다.
레이저 용접은 수십 년 동안 다양한 응용 분야와 산업에서 사용되어 왔습니다. 레이저 기술의 지속적인 발전으로 레이저 용접의 채택이 증가하여 이제는 거의 매일 레이저 용접 제품을 접할 수 있을 정도입니다. 자동차에서 배터리, 전자제품에서 보석에 이르기까지 모든 제품이 레이저 용접의 정밀도와 품질에 의존하는 경우가 많습니다.
물론 레이저와 레이저 안전에 대해 잘 이해하지 못했다면 이 모든 것이 불가능했을 것입니다. 레이저 빛이 어떻게 작동하는지 살펴보는 것부터 시작하겠습니다.
레이저는 광범위한 파장(보통 나노미터 단위로 측정)에 걸쳐 빛을 방출할 수 있습니다. 휴대용 용접에 사용되는 파이버 레이저는 약 1070나노미터의 파장을 가진 적외선을 방출합니다. 이 적외선은 육안으로는 보이지 않지만 보호되지 않은 눈이나 피부에 직간접적으로 닿을 경우 문제가 될 수 있습니다.
레이저 빛의 파장은 특정 물질에 흡수되는 양과 반사되는 양에 영향을 미칩니다. 1070 나노미터의 빛은 대부분의 금속에 잘 흡수되지만 일부는 여전히 반사됩니다.
흡수된 레이저 광은 빠르게 열로 변환되어 용융 용접 풀을 형성합니다. 반사된 레이저 광은 대상 재료에서 멀리 산란됩니다. 일단 반사 및 산란된 빔은 토치에서 멀리 이동할수록 상대적인 출력 밀도가 빠르게 감소합니다. 즉, 반대편에 있는 불연성 물질을 손상시킬 가능성은 거의 없습니다. 하지만 여전히 주의해야 합니다.
레이저 용접 시에는 항상 토치를 용접할 표면에서 30°~70°의 각도로 잡고 토치를 항상 몸에서 멀리 향하게 하세요. 각도가 높으면 토치의 광학 장치가 손상되거나 용접기에 빛이 반사될 위험이 있습니다. 각도가 낮을수록 부품에서 더 집중된 빛을 보내므로 용접 품질에 영향을 미칠 수 있습니다. 어떤 각도를 사용하든 레이저 용접을 하는 사람 바로 앞에 서서는 안 된다는 점을 기억하는 것이 중요합니다.
용접 부위도 반사를 염두에 두고 안전하게 보호해야 합니다. 즉, 인화성 물질이 근처에 없거나 충분히 보호될 수 있도록 일반적인 조치를 취해야 합니다. 또한 레이저 용접의 경우 반사율이 높거나 민감한 물질이 근처에 있거나 반사 경로에 직접 닿지 않도록 해야 합니다.
레이저 용접을 위한 개인 보호
아크 용접의 경우와 마찬가지로 PPE는 레이저 용접 안전의 초석입니다. 필요한 장비는 다음과 같습니다.
레이저 안전 안경: 반사된 빔 등 보호되지 않은 상태로 빔을 보는 것은 피해야 합니다. 용접사는 용접 아크를 직접 보지 말아야 한다는 것을 이미 알고 있지만, 레이저 광선의 상대적 강도는 훨씬 더 높습니다. 레이저 빔에 직간접적으로 노출되는 사람은 최소한 레이저 보안경이나 고글을 착용해야 합니다.
레이저 보안경은 특정 파장의 빛은 차단하고 다른 파장은 정상적으로 통과시켜 눈을 보호합니다. 모든 파장과 강도에 적합한 레이저 보안경은 존재하지 않습니다. 휴대용 레이저 용접의 경우 광학 밀도(OD)가 7 이상이고 1070nm를 포함한 다양한 파장에 대한 보호 기능이 있어야 합니다.
표준 레이저 보안경은 레이저 용접에서 발생하는 밝은 가시광선으로부터 제한적인 보호 기능을 제공한다는 점에 유의할 필요가 있습니다. 즉, 보안경을 착용한 관찰자는 장시간 빛을 직접 쳐다보지 않아야 합니다. 다행히도 한눈을 팔 수 없는 용접공은 레이저 용접 헬멧을 착용하면 가시광선으로부터 더욱 안전하게 보호받을 수 있습니다.
레이저 용접 헬멧: 용접사는 레이저 용접용으로 설계된 용접 헬멧을 착용해야 합니다. 레이저 용접 헬멧에는 자외선 및 가시광선을 차단하는 기존 렌즈와 함께 적외선 레이저 광선을 반사 및/또는 흡수하는 렌즈가 포함되어 있습니다.
레이저 용접 헬멧은 아크 용접에 적합하지 않다는 점을 이해하는 것이 중요합니다. 마찬가지로 아크 용접용 헬멧은 레이저 용접에 적합하지 않습니다.
레이저 안전 용접 헬멧과 레이저 보안경을 모두 착용하면 용접사를 여러 겹으로 보호할 수 있습니다. 그리고 다른 용접 헬멧과 마찬가지로 레이저 용접 헬멧은 스파크, 열, 충격으로부터 용접사를 보호합니다.
적절한 복장: 피부 손상이 발생할 수 있는 범위는 눈 손상이 발생할 수 있는 범위보다 훨씬 적지만 레이저는 노출된 피부에 화상과 자극을 유발할 수 있습니다. 반사된 레이저 빛에 우발적으로 노출되거나 아직 뜨거운 부품이나 용접 불꽃과 같은 일반적인 위험으로부터 피부를 보호할 수 있는 옷을 선택해야 합니다.
다행히도 아크 용접에 적합한 옷은 레이저 용접에도 잘 맞습니다. 노출된 피부를 모두 가릴 수 있는 내열성 옷을 입으면 안전합니다. 평소와 마찬가지로 합성 섬유나 플라스틱은 피하세요.
호흡보호구: 호흡보호구는 용접 환경에 따라 선택 사항입니다. 충분한 공기 흐름, 환기 또는 흄 배출 시스템이 있는 경우 개인용 호흡보호구가 필요하지 않을 수 있습니다. 그렇지 않은 경우, 용접자는 모든 유형의 용접과 마찬가지로 미립자와 가스 모두에 대해 예방 조치를 취해야 합니다.
인클로저 및 레이저 제어 영역
휴대용 레이저 용접에 일반적으로 사용되는 레이저 출력에서는 최대 수백 피트 떨어진 곳에서도 눈이 손상될 가능성이 있습니다. 레이저 보안경은 지나가는 사람들을 보호할 수 있지만, 해당 구역의 모든 사람이 항상 보안경을 착용하는 것은 실용적이거나 안전하지 않습니다.
따라서 레이저 용접 작업 공간에는 레이저 통제 구역이라는 것이 필요합니다. 레이저 통제 구역은 레이저 빛의 잠재적 위험으로부터 개인을 보호하기 위해 예방 조치를 취하는 지정된 공간입니다.
업무 공간을 보호할 때 고려해야 할 사항에 대한 개요는 다음과 같습니다.
인클로저: 비휴대용 레이저 가공 시스템은 레이저 빛에 노출되지 않도록 제작된 인클로저와 통합되는 경우가 많습니다. 핸드헬드 레이저 기기는 그렇지 않습니다. 그렇다면 어떤 옵션이 있을까요?
다양한 접근 방식이 있으며 업무 공간에 따라 가장 적합한 접근 방식이 달라집니다. 독립형 차단막, 커튼, 기존 벽, 양극산화 처리된 알루미늄 패널 등이 모두 가능합니다. 궁극적으로 차단막은 레이저의 와트 수까지 클래스 4 레이저와 함께 사용하기에 안전한 등급을 받아야 하며 인클로저는 가능한 한 "빛이 차단"되어야 합니다.
인클로저에는 전용 지붕이 반드시 필요한 것은 아니며 일반적으로 지상에 닿을 필요는 없지만, 작업자와 지나가는 사람들이 위나 아래에서 시야를 확보할 수 있는 경우에는 지붕이 필요할 수 있습니다. 예를 들어, 작업 공간에 메자닌이나 통로와 같은2층 통로가 있는 경우 지붕이 필요할 수 있습니다.
안전 인터록: 자동화된 레이저 시스템은 작업자가 레이저가 켜져 있는 동안 실수로 시스템을 여는 것을 방지하기 위해 연동식 액세스 도어를 사용하는 경우가 많습니다. 안전 인터록 인터페이스는 평판이 좋은 휴대용 레이저 용접기에 내장되어 있지만, 별도의 안전 인터록 스위치로 배선해야 합니다. 이러한 통합을 통해 도어가 열려 있으면 레이저를 발사할 수 없으며 레이저 사용 중에 도어가 열리면 레이저가 즉시 차단됩니다.
안전 인터록 연결이 반드시 필요한 것은 아니지만 많은 작업 공간에 권장됩니다. 그러나 적절한 교육과 비필수 인력의 출입을 제한하는 등 추가적인 주의를 기울인다면 잠긴 문으로도 충분할 수 있습니다.
레이저 안전 표지: 클래스 4 레이저 기기인 휴대용 레이저 용접기는 안전한 작동을 위해 ANSI Z136.1 요건을 충족하는 레이저 안전 표지판을 사용해야 합니다. 이러한 표지판은 레이저가 사용되는 공간의 외부와 내부에서 모두 볼 수 있어야 합니다.
정확한 디자인은 유동적이지만 레이저 안전 표지판이 따라야 하는 몇 가지 표준이 있습니다. 표지판에는 "위험" 또는 "경고"라는 단어와 레이저 안전 기호가 포함되어야 합니다. 또한 레이저 분류(4등급)와 함께 "직접 또는 산란된 방사선에 눈이나 피부가 노출되지 않도록 하십시오"와 같은 문구도 표시해야 합니다. 기술적으로는 선택 사항이지만, 출력(와트 단위)과 파장(나노미터 또는 미크론 단위)을 표시할 수도 있습니다.
레이저 안전 장벽 및 인클로저 제품에는 필수 레이저 안전 표지판이 포함되어 있는 경우가 많습니다. 추가 표지판도 다양한 출처에서 저렴하고 쉽게 구입할 수 있습니다. 특히 주의를 기울이고 싶다면 레이저 용접이 진행 중일 때 '레이저 사용 중'이라는 조명이 있는 표지판이나 조명을 설치하는 것도 좋습니다.
레이저 안전 책임자
휴대용 레이저 용접기와 같은 클래스 4 레이저 기기를 운영하는 모든 시설은 ANSI Z136.1에 따라 개인을 레이저 안전 책임자(LSO)로 지정해야 합니다. 복잡하게 들릴 수 있지만, 궁극적으로 LSO는 적절한 레이저 안전 조치를 이행할 책임이 부여된 직원일 뿐입니다. 자격증은 필요하지 않지만 레이저 안전 프로그램을 제대로 만들 수 있도록 충분한 교육을 받아야 합니다. 자세한 내용은 ANSI Z136.1 표준의 부록 A를 참조하세요.
레이저 용접 안전: 요약 및 빠른 참조
기억해야 할 내용이 많아 보일 수 있으므로 쉽게 참조할 수 있도록 요약해 보았습니다.
개인 보호 장비: 용접 레이저 또는 레이저 반사에 대한 시야가 있는 모든 사람은 레이저 보안경을 착용해야 합니다. 용접 작업자는 레이저 용접용 헬멧도 착용하는 것이 좋습니다. 내화성 의류 및 호흡보호구와 같은 표준 용접 PPE도 고려해야 합니다.
반사: 레이저 빛은 대상 물질에서 자연적으로 반사됩니다. 이 빛은 눈, 피부 및 주변 물체에 손상을 입힐 수 있습니다. 용접기 앞에 아무도 서서는 안 되며 근처에 있는 민감한 물체는 제거하거나 보호해야 합니다. 거울과 같은 반사 표면이 주변에 있는지 확인하고 이동해야 합니다.
토치 사용하기: 토치는 30°에서 70° 사이의 각도로 대상 재료에 닿아야 합니다. 토치를 타겟이 아닌 다른 사람이나 사물을 향하게 해서는 안 됩니다.
레이저 통제 구역: 레이저는 클래스 4 레이저 등급을 받은 장벽이나 벽으로 둘러싸인 안전한 구역에서만 발사해야 합니다. 여기에는 독립형 레이저 안전 장벽, 레이저 안전 커튼, 기존 구조 벽, 양극 산화 처리된 알루미늄 패널이 포함됩니다.
레이저 안전 책임자(LSO): 최소 한 명의 직원이 지정된 LSO로 근무해야 합니다. LSO는 교육 및 장비와 같은 레이저 안전 조치를 시행할 책임이 있습니다.
레이저 용접 시작하기
많은 사람들에게 레이저 용접 안전은 새롭고 혼란스럽거나 걱정스러운 주제입니다. 그래서 레이저 안전에 100% 전념하고 있습니다. 이는 모든 LightWELD에 안전 기능을 구축하고 레이저 용접 PPE를 제공하는 것 외에도 기본 사항을 안내하고 질문에 답하며 작업에서 레이저 용접을 안전하게 구현하는 방법을 이해하는 데 도움을 드립니다.
참고: 이 정보는 미국 내 용접사 및 작업장 관리자에게만 적용되며 공식 레이저 안전 문서를 대체하기 위한 것이 아닙니다. ANSI/LIA Z136.1을 참조하고 레이저 안전 전문가와 상담하는 것이 좋습니다.
