Laser Metal Filter Drilling

현대 산업에서 금속 필터는 더 이상 단순한 여과 장치를 넘어서, 고기능성 소재의 핵심 부품으로 진화하고 있습니다. 반도체, 배터리, 연료전지, 의료기기, 정밀 센서, 통신장비 등 다양한 분야에서 사용되며, 초미세 다공 패턴, 균일한 홀 품질, 소재 손상 없는 가공이 요구되고 있습니다. 그러나 기존의 기계적 드릴링, 화학식각, 프레스 가공 방식은 이러한 요건을 만족시키기 어려웠습니다.

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정밀하고 깨끗한 여과 성능, 그 핵심은 ‘레이저 금속 필터 드릴링’

금속 필터, 산업 전반에 스며든 ‘미세 정밀 공정’의 핵심 부품

금속 필터는 단순한 입자 차단용 부품을 넘어, 다양한 산업에서 정밀 제어, 보호, 여과, 배기, 유량 조절 등 복합적인 역할을 수행하고 있습니다. 특히 고부가가치 산업에서는 그 중요성이 날로 커지고 있습니다.

• 반도체 및 디스플레이 산업에서는 나노 입자 차단을 위한 고정밀 가스 여과용 필터
• 이차전지 및 연료전지 분야에서는 슬러리, 전해액 여과용 고화학저항 필터
• 의료 및 제약 장비에서는 멸균, 공기 및 체액 여과를 위한 청정 필터
• 자동차 및 항공기 엔진에서는 유류/공기 흐름 제어를 위한 내열·내진동 필터
• 광학 및 포토닉스 산업에서는 신호 왜곡 방지를 위한 전자파 차폐 및 정전기 방지 필터

이처럼 정밀하고 복잡한 산업 환경에서 사용되는 금속 필터는 단순한 기계 가공이나 식각 공정만으로는 그 품질을 만족시킬 수 없습니다. 바로 이 지점에서, 레이저 금속 드릴링 공정이 반드시 필요한 이유가 있습니다.

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기존 공정의 한계를 넘어선 정밀 가공 – 왜 ‘레이저’인가?

기존의 기계식 드릴링, 펀칭, 화학식각 방식은 다음과 같은 문제를 갖고 있었습니다:

• 미세 홀 직경의 불균일성
• 홀 배열의 비정합
• 소재의 물리적 손상 및 변형
• 정형화된 패턴만 가능
• 초박막 필름에는 적용이 불가능하거나 품질 불량 발생

반면, 레이저 드릴링은 비접촉 가공, 정밀 위치제어, 열영향 최소화, 자유로운 패턴 설계가 가능하여 차세대 금속 필터 가공에 최적화된 솔루션입니다. 고성능 금속 필터는 단순히 구멍이 잘 뚫려 있다고 해서 완성되는 것이 아닙니다. 구멍의 크기, 위치, 가장자리의 품질, 패턴의 다양성 등 다양한 요소가 복합적으로 작용하며, 이 중 하나라도 기준에 미치지 못하면 필터의 기능이 저하되고, 나아가 전후 공정 전체의 품질이 떨어질 수 있습니다.‍

첫째, 금속 필터의 가장 기본적인 품질 기준은 홀 직경의 정밀도입니다. 모든 구멍이 균일한 지름을 유지해야 여과 효율이 일정하게 유지되며, 원하는 입자만을 걸러낼 수 있습니다. 가우시안의 레이저 드릴링 시스템은 마이크로미터(μm) 단위 이하의 오차 범위로 정밀 제어가 가능하여, 이 조건을 완벽히 충족시킬 수 있습니다.

둘째, 각 구멍의 위치 정합성도 매우 중요합니다. 배열이 조금만 틀어져도 전체적인 유량 흐름에 영향을 주거나, 특정 영역에 응력이 집중되면서 필터가 손상될 수 있습니다. 레이저 시스템은 CAD 데이터를 기반으로 정밀한 스캐닝 패턴을 생성하여, 완벽하게 정렬된 미세홀 배열을 구현합니다.

셋째, 홀 가장자리의 품질, 즉 엣지 품질도 놓칠 수 없습니다. 기계식 가공이나 식각 방식에서는 종종 구멍 가장자리에 날카로운 돌기나 미세한 찌꺼기(burr)가 남게 됩니다. 이는 제품 내 오염을 유발하거나, 후속 공정에서 문제를 발생시킬 수 있습니다. 레이저는 재료를 국부적으로 증발시키기 때문에 날카로운 잔여물 없이 깨끗한 엣지를 형성할 수 있으며, 필요 시 멀티패스나 후처리 공정을 통해 광학 수준의 마감도 구현 가능합니다.

넷째, 필터는 종종 매우 얇은 금속 박막으로 제작되기 때문에, 소재 자체가 매우 민감합니다. 고속 드릴링 중 발생하는 물리적 충격이나 잔열은 필터의 변형이나 파손을 일으킬 수 있습니다.
레이저는 비접촉 방식으로 가공되며, 펄스 폭과 에너지를 정밀하게 제어함으로써 재료의 열적 손상을 최소화하고, 얇은 소재에서도 우수한 품질을 보장합니다.

마지막으로, 금속 필터는 응용 분야에 따라 다양한 모양과 간격의 패턴이 요구됩니다. 단순한 원형 배열부터 다공성 구조, 비정형 슬롯이나 장공 등 설계자 요구에 맞춰 패턴의 자유도가 중요해졌습니다. 레이저 드릴링은 설계 기반으로 커스터마이징이 용이하고, 자동화 모션 시스템과 연동되어 복잡한 디자인도 빠르게 구현할 수 있습니다.

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레이저 미세 홀 드릴링의 공법들 – 용도에 맞는 최적의 방식 선택

레이저로 금속 필터에 미세한 홀을 가공하는 방식은 크게 세 가지로 나눌 수 있으며, 각각의 방식은 목적과 소재, 정밀도 요건에 따라 선택됩니다.

펄스 레이저 드릴링 (Percussion Drilling)

• 특징: 하나의 위치에 다수의 펄스를 집중시켜 구멍을 형성하는 방식
• 장점: 단일 홀을 빠르게 형성 가능, 반복성 우수
• 적용: 중소형 홀, 정밀도보다 속도가 중요한 필터용

트레파닝 (Trepanning)

• 특징: 원을 따라 빔을 회전 이동시키며 구멍을 가공
• 장점: 홀의 직경이 펄스 가공보다 크고 균일, 엣지 품질 우수
• 적용: 큰 홀 또는 특수 형상의 홀 가공 시

스캐닝 방식 드릴링 (Scanning or Galvo Drilling)

• 특징: 갈보 미러를 이용해 빠르게 위치를 이동하며 홀을 연속적으로 가공
• 장점: 대면적 가공에 최적, 자동화 시스템과 연동 용이
• 적용: 롤투롤/롤투시트 기반 필터 제작 등 양산용 고속 가공

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Gaussian 레이저 드릴링 시스템 – 새로운 솔루션의 시작

가우시안은 이러한 시장의 요구에 대응하여, 고반복성, 고정밀 펄스 파이버 레이저를 기반으로 한 금속 필터용 마이크로 드릴링 시스템을 제공합니다. 본 시스템은 다음과 같은 특징으로 기존 공정의 문제를 획기적으로 해결합니다.

비접촉 가공 → 소재 손상 최소화

레이저 드릴링은 비접촉 방식으로, 기계적 응력이 전혀 발생하지 않습니다. 이에 따라 초박형 스테인리스, 알루미늄, 니켈 합금 등의 필름에도 소재 변형 없이 정밀한 홀 가공이 가능합니다.

자유로운 패턴 설계 → 디자인 무한 확장

CAD 데이터 기반의 유연한 가공 경로 설정이 가능하여, 복잡한 홀 배열, 비정형 라인, 고밀도 멀티 패턴 가공이 자유롭습니다. 이는 필터 설계의 다양성과 기능성을 극대화하는 핵심 요소입니다.

마이크론 단위 정밀 제어 → 품질 균일성 확보

가우시안 시스템은 고속 갈보 스캐너, 정밀 Z축 제어, 고해상도 비전 모듈을 탑재하여, 수천 개의 홀을 ±1μm 내외의 오차로 균일하게 형성할 수 있습니다.

미세 열영향 최소화 → 후공정 품질 확보

고속 펄스 제어와 다단계 에너지 분포 제어 기술을 통해 열영향부(HAZ)를 극소화하여, 마스크 효과, 잔열로 인한 변형, 필름 수축 등의 부작용 없이 깨끗한 가공면과 선명한 홀 엣지 품질을 구현합니다.

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자동화와 생산성의 균형

가우시안의 금속 필터 드릴링 시스템은 롤투롤 필름 피딩, 다축 XY 스테이지, 공정 비전 검사, 드릴링-클리닝 연동 공정까지 연계할 수 있는 모듈 구조를 지원합니다. 이를 통해 단일 설비로도 양산 라인의 자동화 수준을 빠르게 구현할 수 있으며, 고객이 원하는 스펙에 맞춰 유연하게 커스터마이징 가능합니다.

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한국 로컬 서비스와 기술 지원

가우시안은 장비 공급에 그치지 않고, 국내 기술팀의 공정 테스트 지원, 시운전 및 튜닝, 레시피 최적화, 라인 연동 설계까지 전방위적으로 지원합니다. 신규 장비뿐 아니라 기존 레거시 레이저 시스템의 컨트롤 업그레이드, 소스 교체, 공정 최적화까지도 도와드릴 수 있습니다.

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결론 – 정밀 가공의 진짜 진화, Gaussian과 함께

오늘날 금속 필터의 마이크로 드릴링은 단순한 가공이 아니라, 정밀도, 품질, 생산성의 종합적인 솔루션이 요구되는 공정입니다. 기존 공정의 한계를 뛰어넘는 레이저 기반 기술, 그리고 이를 산업에 최적화하는 가우시안의 엔지니어링이 만났을 때, 보다 얇고, 더 정밀하며, 더 신뢰할 수 있는 금속 필터 가공이 가능해집니다. 지금, 금속 필터 드릴링 공정의 혁신을 경험하세요.

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