Pulsed Laser Welding

Pulse Laser란 레이저를 짧은 펄스 단위(수십마이크로 ~밀리초)로 방출해 순간적으로 높은 에너지를 가해 얇은 금속 용접에 용이하며 열 변형 최소화가 필요한 작업과 미세 조정이 요구되는 산업에서 필수 기술로 각광받는 기술입니다. 기존의 용접들과 비교를 통해 어떤 차이가 있으며 어떻게 사용되는지에 대해 알아보도록 하겠습니다.

1. 펄스 레이저 용접이란?

펄스 레이저 용접은 이름 그대로 짧은 시간 동안 고출력의 레이저를 짧은 펄스 형태로 방출하여 금속을 용접하는 방식입니다. 일반적으로 펄스 폭은 마이크로초(μs) 단위이며, 고에너지 밀도를 순간적으로 가공 부위에 집중시켜 용접을 수행합니다.

◈ 연속파(CW: Continuous Wave) 레이저 용접과의 비교

펄스 용접은 국부적인 열 입력만을 주기 때문에 얇은 금속재, 열에 민감한 부품에 매우 적합한 기술입니다. 반면 CW 용접은 깊은 용입이 필요한 구조용 부품 등에 많이 사용되며, 열변형이 상대적으로 크다는 차이점이 있습니다. 필요에 맞게 레이저 출사 방법을 선정해 사용할 필요가 있습니다.

2. 일반 용접(아크, MIG, TIG 등)과의 비교

전통적인 용접 방식은 열원으로 전기를 사용하는 아크 용접 방식이 주로 사용되었습니다. TIG, MIG, 스폿 용접 등이 여기에 해당합니다

◈ 펄스 레이저 vs 일반 용접 기술 비교

펄스 레이저 용접은 비접촉 방식이기 때문에 마모나 전극 소모가 없고, 클린룸 환경에서도 사용 가능하여 첨단 산업군에 적합합니다. 또한, 자동화 라인에 통합하기 용이해 생산성 향상과 품질 안정성을 동시에 확보할 수 있다는 장점이 있습니다.

3. 펄스 레이저 용접의 장점

① 열 영향 최소화 – 열로 인한 소재 변형이나 재결정화 영역 축소

② 고정밀 제어 가능 – 펄스 폭, 출력, 반복 주파수 등 정밀 제어로 미세 조절 가능

③ 비접촉 방식 – 전극 마모 없음, 청정 환경에서 활용 용이

④ 재료 선택 폭이 넓음 – 알루미늄, 니켈, 스테인리스, 티타늄 등 다양한 소재 용접 가능

⑤ 높은 생산 효율 – 빠른 사이클 타임, 높은 품질 일관성 확보 가능

4. 펄스 레이저 용접의 이차전지 분야 활용

이차전지(리튬이온전지, LFP, NCM 등)의 제조 공정에서는 얇은 금속박(탭, 캔, 집전체, 커넥터 등)의 정밀 용접이 필수입니다. 이때 펄스 레이저 용접이 갖는 장점은 다음과 같습니다

◈ 대표적인 응용 사례

• 탭 용접: 음극/양극 탭을 캔이나 리드에 정밀 접합. 얇고 열에 민감한 니켈, 알루미늄 재질 사용

• 커넥터 & 배선 연결부: 전기 전도성이 요구되는 미세 부위 접합

• 캔 씰링: 셀 외부와 내부를 밀폐하는 용접부에도 활용 (정밀도와 밀봉성이 중요)

• 모듈간 전극 연결: 셀 간의 고정밀 전기 연결로 저저항화 실현 가능

◈ 펄스 용접이 필요한 이유

• 소재 두께가 0.1mm 이하인 경우 다량

• 알루미늄, 구리 등 열전도율이 높은 재료 사용

• 열로 인한 화학적 변질을 최소화해야 하는 공정 필요

• 반복성과 품질의 일관성이 핵심인 고속 자동화 생산 라인 구성

마무리 – 고부가가치 공정을 위한 최적의 선택

펄스 레이저 용접은 단순한 용접 기술이 아닌, 정밀성과 신뢰성을 모두 확보할 수 있는 하이엔드 가공 기술입니다. 특히 이차전지와 같이 품질이 생명인 산업군에서는 그 우수성이 더욱 부각됩니다. 배터리의 전극 탭, 버스바, 셀 하우징에 펄스레이저 용접을 활용해 품질을 확보함과 동시에 제품의 성능과 안정성을 높이고 있습니다. 친환경적인 사회 분위기와 효율성에 대한 니즈가 높아짐에 따라 레이저 용접의 활용 분야는 더욱 다양화 될 것이며 특히 펄스 레이저를 도입하는 기업 늘어날 것으로 기대됩니다.