Fiber Laser에 대한FAQ
Investor FAQs
Fiber Laser에 대한FAQ

1. 램프 펌프 YAG 레이저를 사용하고 있습니다. 파이버 레이저를 사용하게 되면 어떤 이점들이 있습니까?

  • 램프 펌프 YAG 레이저가 1.5%~2% 효율을 내는데 비해, 파이버 레이저는 28% 이상의 에너지 변환 효율을 가짐
  • 플래시 램프를 교체할 필요가 없기 때문에 비용절감 효과가 큼: 파이버 레이저에 사용되는 통신 등급의 단일 이미터 다이오드의 수명은 100,000시간 이상임
  • 모든 출력 범위에서 고정된 초점 크기와 초점 프로파일(profile)특성
  • 유지관리가 필요 없거나 최소한의 유지관리 활동만 필요함
  • 최소의 예비 부품
  • 공냉식을 사용하거나 최소 냉각만 필요함
  • Laser 설치 면적의 대폭적인 감소
  • 더 먼 거리에서 작업이 가능함
  • 정렬이 필요 없음
  • 예비 운전은 필요 없음/즉각적인 발진 가능.

2. 파이버 레이저용 빔 전송 부품은 어디에서 구매할 수 있나요?
모든 빔 전송 부품 제조사들은 파이버 레이저와 plug & play가 가능한 제품을 공급하고 있습니다. IPG는 제조사 리스트를 제공해 드릴 수 있습니다.

3. 현재 사용하고 있는 YAG 빔 전송 부품을 사용할 수 있습니까?
일반적으로는 사용할 수 있습니다. 하지만 IPG의 파이버 커넥터와 연결할 수 있는 어댑터가 필요할 수 있습니다. 예를 들면, 고객 여러분께서는 파이버 레이저가 제공하는 공정 이점을 최대한 사용하기 위해서 초점 거리를 키우시길 원할 수도 있습니다

4. 파이버 레이저는 지금 사용하고 있는 working cell에 연동해서 사용할 수 있나요?
예 그렇습니다. 파이버 레이저는 폭 넓은 산업용 인터페이스를 가능하게 합니다. 그래서 표준 산업용 컨트롤에 쉽게 인터페이스 될 수 있습니다.

5. Turn-key 시스템을 공급할 수 있는 시스템 업체가 있나요?
예 있습니다. 수 년간 파이버 레이저를 사용해서 turn-key 시스템을 성공적으로 제공해온 많은 시스템 업체들이 있습니다. IPG는 turn-key 솔루션을 공급할 수 있는 시스템 업체와 OEM 업체 리스트를 제공할 수 있습니다.

6. 파이버 레이저에는 무상보증 제도가 있나요?
IPG는 산업계에서 긴 무상보증을 제공하고 있습니다: 표준 무상보증 기간은 구매 후 2년입니다. IPG는 8년까지 무상보증을 연장할 수도 있습니다. 자세한 내용은 영업담당자에게 문의해 주십시오.

7. 파이버 레이저가 우리의 요구 사항을 충족할 수 있는지를 어느 곳에 가서 볼 수 있나요?
IPG는 미국 옥스포드와 디트로이트, 독일 Burbach, 일본 Yokohama, 그리고 한국 대전에 폭 넓은 응용 개발 시설을 보유하고 있습니다. 추가 응용 설비가 러시아와 중국 그리고 미국 옥스포드 본사에 설치될 예정입니다. 더불어 북미, 유럽 그리고 아시아의 여러 연구소 및 대학들에서 파이버 레이저 기술을 이용해 고도의 응용 개발 연구를 수행하고 있습니다.

8. 경쟁사들이 파이버 레이저는 반사 빔에 취약하다고 주장하고 있습니다. 이것이 사실입니까?
이런 주장은 파이버 레이저기술을 잘 모르는 사람들에게서 나오고 있습니다. 적절한 빔 전송 파이버가 사용되면 당사의 멀티 킬로 와트 낮은 모드 파이버 레이저는 반사 빔 문제에 영향을 받지 않습니다. 높은 반사 물질이 가공하지 않는다면 단일 모드 파이버 레이저를 사용하는 모든 경우에 있어서 전혀 문제가 없습니다. 하지만 반사 빔이 너무 높으면, 레이저는 반사 빔을 감지해서 자동적으로 차단하게 됩니다. 아이솔레이저(isolator)를 추가함으로써 이 문제를 원천적으로 해결합니다. 현장 양산 라인에서 구리와 알루미늄과 같은 높은 반사 빔을 갖는 재료를 절단, 용접하는 IPG의 레이저가 많이 설치되어 사용되고 있습니다.

9. 다른 제조사들은 더 낮은 수명을 갖은 다이오드 바(bar)를 왜 사용하는 것입니까?
다이오드 바(bar) (단일결정 레이저 다이오드 어레이로서의 AKA)는 하나의 크리스털에 평행해 있는 멀티 이미터(emitter)로 구성됩니다. 바(bar)로 구성된 이미터 간의 접합부분에 높은 열이 집중되고 강한 thermal crosstalk으로 인해, 다이오드 어레이(array)는 부드러운 접합물(Indium)을 갖는 구리 위에 설치되어 물로 냉각을 시켜주어야 합니다. 고속 고압의 냉각수가 구리에 금으로 코팅한 채널 (micro-channel 냉각방식이라고 불림)을 통해 흘러갑니다. 하지만 이런 채널은 상대적으로 짧은 기간 동안에 공동현상(cavitation)과 부식으로 인해 고장 날 수 있기 때문에, 시스템 속의 물은 아주 깨끗하고 PH 중성이어야 합니다. 사양에 맞게 수질을 유지하는 것은 산업계 환경에서는 아주 힘든 일입니다. 동 방열 판과 다이오드 바(bar) 반도체는 열 팽창 계수를 포함해서 매우 다른 물질입니다. 바(bar) 성능은 바(bar) 제조업체들이 대부분 특성을 표시하기 위해 사용하는 일정한 운전 전류 조건에서 보다 잦은 on-off 사이클 운영 조건 하에서 더 빠르게 악화되는 경향이 있습니다. 잦은 바(bar) 고장의 다른 원인은 반도체 다이오드 바(bar) 자체에 있습니다; 바(bar)의 수명은 일반적으로 가장 약한 이미터(emitter)의 신뢰성으로 결정됩니다. 성능을 향상시키고 방열을 촉진시키기 위해서는 바(bar)가 높은 열전도도를 갖는 부드러운 접합물인 인듐(indium)을 갖는 micro-channel 냉각기에 종종 부착됩니다. 높은 전류를 사용하는 운전 조건 하에서, 인듐(indium)이 바(bar) 금속화를 통해서 반도체 물질로 이동해서 예기치 않는 순간 고장을 초래하는 것으로 알려져 있습니다.

많은 다이오드 바(bar) 제조 업체들은 사용된 시간에 기초해서 무상보증을 사용시간에 대한 비례 배분합니다. IPG의 단일 이미터 다아오드(single emitter diode)는 다이오드 칩(diode chip)과 같은 열팽창 계수를 갖는 방열 판에 부착됩니다. IPG는 전기적 이동 결함(electro-migration defect)이 없는 통신 품질 수준의 경랍(hard solder)을 사용합니다. 파이버 레이저 용량에 따라, IPG는 고속의 팬을 사용하는 공냉 식을 사용하거나 방열 판 밑에 스테인레스 파이프를 사용하는 수냉 식을 씁니다. 냉각수와 접촉이 없습니다. 다이오드 빛은 파이버를 통해 활성 매질로 직접 전송됩니다. 오염원이 될 수 있는 공기와 활성 매질의 인터페이스를 배제시켰습니다. 단일 이미터 다이오드(single emitter diode)의 수명은 운영되는 전류와 직접적인 관련이 있습니다. 모든 산업용 IPG 파이버 레이저 다이오드는 예상 수명(MTBF)이 >100,000시간인 전류 영역에서 운영됩니다. IPG Photonics의 다이오드는 사용시간에 대한 비례 배분이 아닌 파이버 레이저 또는 증폭기의 무상 보증 기간 내내 보장됩니다.

10. 귀사의 다이오드가 이렇게 수명이 길다는 것을 어떻게 확신하십니까?
IPG Photonics는 다이오드를 레이저 또는 증폭기 용도로 사용하기 전에 100% 전수 검사를 실시합니다. 검사 기간은 급격하게 온도와 전류를 상승시킨 스트레스가 심한 조건 하에서 1,500 시간 이상 동안 다이오드를 동작시키게 됩니다. 출력 저하 없이 이 검사에 합격되어야 레이저 또는 증폭기에 사용될 수 있습니다. 재료 가공용 10kW 파이버 레이저 또는 통신용 광대역 파이버 증폭기에 다이오드가 사용될 경우에도 절차는 유사합니다. IPG는 세계에서 가장 규모가 큰 다이오드 검사 시설을 갖추고 단일 이미터 멀티 모드 다이오드를 생산하는 가장 큰 업체입니다. 이는 또한 지난 5년 동안 생산 환경에서 운영되고 있는 650대 이상의 멀티 kW 파이버 레이저로 증명됩니다.

11. IPG는 왜 거의 모든 부품을 자체적으로 생산하고 있습니까?
세 가지 이유가 있습니다:

  • 첫 째, IPG가 사용하고 있는 많은 부품은 시장에서 구할 수 없거나 고출력 파이버 레이저에 맞는 엄격한 기준을 충족시키질 못하고 있습니다.
  • 둘 째, 자체 생산 체제는 우리의 고유 시스템에 맞는 부품을 최적화해서 고객의 요청에 대응할 수 있는 제품을 시장에 빠르게 내놓을 수 있는 비결입니다.
  • 셋 째, 고객께 드릴 수 있는 이익을 극대화 할 수 있도록 내부적으로 생산 비용을 관리할 수 있습니다.

12. 파이버 레이저 초점을 어떻게 맞춥니까?
아주 간단합니다. 파이버 레이저를 사용하는 절차는 가공물에 파이버의 출력을 만드는 것입니다. 초점 크기는 파이버 지름x 콜리메이터(collimator)와 초점 렌즈의 확대율의 계산식과 같습니다. 예를 들어, 파이버의 지름이 50um이고 콜리메이터 거리는60mm이고 초점 거리가 300mm라면 초점 크기는 SS= 50x 300/60= 250um입니다. 파이버 지름, 그리고 콜리메티어와 초점 렌즈는 적절한 초점 크기를 만들기 위해 모두 변경시킬 수 있습니다. 정해진 출력의5%~105% 범위에서의 초점 크기는 변하지 않습니다. 단일 모드 레이저에서 초점은 Gaussian이고 low order mode laser top hat를 갖습니다.

13. 하나의 파이버 레이저를 사용해서 절단과 용접을 할 수 있습니다?
하나의 파이버 레이저를 사용해서 절단, 용접, 드릴링, 클래딩(cladding) 등을 할 수 있습니다. 많은 고객들이 2분기, 4분기 또는 6분기 빔 스위치가 부착되어 있는 파이버 레이저를 사용하고 있습니다. 예를 들어, 절단 용으로100um 파이버를 사용하고, 용접 용으로는 200um 파이버를, 그리고 클래딩 또는 어닐링(annealing) 용으로 400um fiber를 사용할 수 있습니다. 출력은 변경이 가능하며 millisecond단위로 다른 전송 fiber로 빔 경로를 바꿀 수 있습니다. 전송 파이버의 길이는 200m까지 떨어져 있는 작업장도 지원할 수 있습니다.

14. IPG는 왜 최근에 CO2 레이저를 발표했습니까?
IPG는 10.6um 파장 대에서 1~3kW 출력을 내는 CO2 가스 레이저를 최근에 발표하였습니다. 새롭게 특허 등록된IPG의 CO2 레이저는 시장에서 사용되고 있는 기존 CO2 레이저에 비해 효율이 더 높고 소형화 하였으며 비금속 재료 가공에 아주 이상적입니다.

금속 용접과 클래딩, 신터링(sintering), 그리고 브레이징(brazing)과 같은 많은 응용 분야에서 CO2 레이저를 포함해서 기존 레이저를 파이버 레이저가 대체하고 있음에도 불구하고, 폴리머(polymer)와 유기 물질과 같은 몇 가지 비금속 물질은 CO2 가스 레이저의 10.6um 파장 대에서 더 잘 가공될 수 있습니다. 또한 많은 고객들은 그들이 사용하고 있는 기존의 CO2 레이저를 더 현대적인 레이저로 교체하는 데 관심을 보였습니다. IPG가 특허 등록한 CO2 레이저의 성능개선으로 IPG는 그런 고객의 요구를 만족시킬 수 있길 희망하고 있습니다.

15. 왜 파이버 레이저가 다른 고체 레이저와 가스 레이저보다 더 효율이 좋습니까?
답은 간단합니다 – 파이버 레이저의 디자인인 열을 덜 발생시키고 효율적으로 방열을 처리할 수 있도록 되어 있습니다. Quantum defect (펌핑 에너지와 빔 에너지 사이의 차이)는 Nd:YAG 다이오드 펌프 레이저 (808nm에서 펌핑함)보다 이터븀 펌프 다이오드 파이버 레이저 (980nm에서 펌핑함)에서 더 작습니다. 또한 램프 펌프 YAG 레이저에서 약 4% 효율, 다이오드 펌프 YAG와 디스크 레이저(disk laser)에서 약 40% 효율을 나타내는 반면에, 파이버 레이저의 광에서 광으로의 변환 효율은 70~80% 에 다다르고 있습니다. 파이버 안에서만 빛이 항상 있기 때문에, 레이저 공간 안에서는 빛 손실을 유발하는 추가 원인은 없습니다.

16. 파이버 레이저로 바꾼다면 얼마만큼이나 절약할 수 있을까요?
생산 라인에서 파이버 레이저를 사용한다면 엄청난 비용을 절약할 수 있습니다. 절약할 수 있는 금액은 현재의 공정, 재료, 생산 환경, 전기비용과 인건비 등을 포함하는 많은 요인에 달려 있습니다. 절약할 수 있는 항목은 다음과 같습니다:

a. 높은 에너지 변환 효율(wall plug efficiency): 현존하는 기존 레이저 기술과 비교할 때, 파이버 레이저의 효율은 견줄 것이 없을 정도로 우수합니다. :

Type Wall Plug Efficiency
Fiber Laser Ytterbium (Yb) 28%+
Lamp-pumped YAG 1.5-2%
Diode-pumped YAG 10-20%
Disc 15-25%
CO2: 5-15%

 

b. Cooling: 냉각: 파이버 레이저는 효율이 좋기 때문에 냉각 용량이 작아도 됩니다. 이는 전기 소모가 더 적다는 것을 의미합니다. 저출력 파이버 레이저는 공냉식으로도 가능합니다. 고출력 파이버 레이저는 비슷한 레이저 기술과 비교할 경우 더 간단하고 더 저렴한 수냉식을 사용합니다. 냉각 방식은 사용자의 특정한 생산 환경에 달려 있습니다.

c. 소모품/교체 부품: 파이버 레이저의 아주 효율적인 디자인(더 우수한 열관리)과 통신등급의 단일 이미터 펌프 다이오드(single emitter pump diode)를 사용하기 때문에, 교체 부품(예, 램프, 다이오드 바 등)과 인건비에 비용을 절약할 수 있고 생산 중단 시간이 거의 없습니다. YAG에 사용되는 많은 램프와 다이오드 바(bar)의 수명은 각각 2,000시간과 20,000시간으로 추정합니다. 이는 IPG의 100,000시간 이상의 수명을 갖는 단일 이미터 다이오드의 극히 일부분입니다. 즉 파이버 레이저를 사용하는 한, 다이오드를 교체할 필요가 없다는 것을 의미합니다. IPG레이저의 fiber-to-fiber 디자인에선 기존의 레이저에서와 같은 공진기 거울, 크리스털, 액체, 필터와 같은 교정이나 유지보수 해야 할 광학 부품이 없어서 더욱 많은 비용 절감이 가능합니다.

d. 유지보수: 기존 레이저와 비교할 때, 파이버 레이저는 출력과 다른 요소들에 따라서 유지보수가 전혀 필요 없거나 약간만 필요합니다. 소모품/교체 부품뿐만 아니라 광학계 정렬과 준비 시간이 필요 없습니다. 결과적으로 유지보수에서 꽤 큰 비용을 절약할 수 있습니다.

e. 투자 비용: 다른 레이저와 레이저 시스템을 구입해서 유지 관리하는 것과 비교할 경우, 파이버 레이저로 절단, 용접, 드릴링을 하면 투자비용을 더 낮출 수 있습니다.

17. IPG의 회사 규모는 어떻습니까?

  • 2007년 말 전체 매출 기준으로, IPG는 레이저 소스 업체 중에서 네 번째로 큰 회사입니다 .
  • 많은 산업과 응용 분야에 걸쳐서 IPG의 파이버 레이저가 널리 사용되고 있어, IPG는 2006년 143백만 달러에서 2007년 189백만 달러로 32%의 매출 증가를 달성하였습니다.
  • IPG는 미국, 독일, 이탈리아, 러시아 등에 약 120,000m2의 생산시설을 갖추고 있습니다.
  • IPG는 미국, 독일, 영국, 이탈리아, 러시아, 일본, 중국, 한국, 인도 등에 영업 및 서비스 센터를 운영하고 있습니다. 연락처
  • IPG의 임직원은 약 1,300명 입니다.
  • IPG는 “IPGP” 심볼을 사용해서 NASDAQ 주식시장에 등록되어 있습니다.