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산업계 응용기술(고출력 레이저를 이용한)
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| 규격外
ISBN-10 : 1155761332
ISBN-13 : 9791155761335
산업계 응용기술(고출력 레이저를 이용한) 중고
저자 나카이 사다오 | 역자 김종도 | 출판사 GS인터비전
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2018년 7월 10일 출간
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책 소개

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▶ 산업계 응용기술에 관한 내용을 담은 전문서적입니다.

저자소개

목차

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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책 속으로

머리말 21세기를 빛의 세기라고 한지는 오래되었다. 그 기반기술인 레이저의 출현에 의한 것이다. 빛으로써의 레이저 광의 두드러진 특징으로 인해 과학기술에서부터 산업기술에 이르는 광범위한 분야에서 다양하고 독특한 이용기술이 개발되어 실용화되었다. 통신...

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머리말
21세기를 빛의 세기라고 한지는 오래되었다. 그 기반기술인 레이저의 출현에 의한 것이다. 빛으로써의 레이저 광의 두드러진 특징으로 인해 과학기술에서부터 산업기술에 이르는 광범위한 분야에서 다양하고 독특한 이용기술이 개발되어 실용화되었다. 통신?정보산업에서의 광기술은 정보혁명의 주역으로서 장래의 고도 정보화 사회의 기반기술이 되고 있다. 제조업·공업에서의 레이저 에너지 응용은 레이저의 생체·의료응용과 더불어 지금까지 없었던 독특한 방법을 제공하고 있다. 레이저 기술의 진보가 지금까지의 한계성능 향상에서 실용 산업기기, 의료기기로서의 성숙도 향상으로 역점이 이동하면서 응용분야가 급속하게 확산되고 있어 바야흐로 빛의 세기를 맞이할 기반기술이 확립되고 있다. 이 책은 산업기술에서의 레이저 에너지 응용에 대한 현상을 폭넓게 살펴봄으로써 미래의 전망을 밝히려는 것이다. 레이저 파워는 머물지 않고 직진한다. 그것도 단지 방출 에너지가 클 뿐만 아니라 공간적으로 강하게 집속할 수 있고 시간적으로도 압축할 수 있는 제어성을 갖추고 있다.
연속출력 100kW의 레이저광을 파장 정도(회절한계)까지 집광할 수 있어 통상의 용접, 절단, 홀가공뿐만 아니라 조선, 철강 등의 중공업에서부터 토목건축까지 새로운 기술체계를 구축할 수 있는 상황이 되었다. 노후화된 고가도로와 고층빌딩을 강력한 레이저광으로 자유롭게 조각내어 해체하는 등의 유쾌한 상상이 전혀 꿈같은 얘기는 아니다.
또한 레이저에 의한 초정밀 가공 및 표면처리 기술은 정밀공업에서부터 반도체 산업에 이르는 주요 프로세스 기술이 되고 있다. 엑시머 레이저 등의 단파장 레이저나 레이저 생성 X선에 의한 리소그래피, LIGA 프로세스 등의 새로운 기술도 X선 대응의 마스크, 레지스트 및 기타 주변기술의 진보와 함께 실용화가 진행되고 있다.
더욱이 고강도 펄스 레이저는 전세계의 피크전력에 상당하는 TW(테라 와트, 1,012~)부터 PW(페타왓트, 1,015W)의 레이저 출력을 일시에 방출하고 집광할 수 있다. 뇌운을 향해 레이저를 방전함으로써 플라즈마 채널을 형성하여 번개를 지정된 피뢰침으로 유도하는 기술은 고출력 레이저의 유쾌하면서도 효과가 큰 응용이다. 실내실험에서 야외실험으로 연구가 진전되어 일본에서 레이저 트리거드 라이트닝이 처음으로 성공하였다.
레이저 응용의 극치는 지구의 환경문제와 에너지 문제를 단번에 해결한 레이저 핵융합 기술이다. 펄스당 에너지가 2MJ인 거대한 레이저의 건설이 미국에서 1997년부터 개시되었다. 이에 따른 레이저 핵융합에서의 에너지 이득(투사 레이저 에너지를 상회하는 핵융합 에너지의 발생)을 2005년에 실증하려는 것이다. 이것이 성공하면 드디어 레이저 핵융합 발전으로 다가가는 기술개발이라고 할 수 있지만, 거기서 필요한 레이저는 펄스당 에너지가 수 MJ이므로 이를 초당 수십 번 작동시켜야 한다는 얘기이다. 평균 출력으로 수십 MW의 고효율(>10%) 레이저가 개발되어야만 한다. 그러나 반도체 레이저 여기 고체 레이저의 개발로 인해 꿈이 아닌 현실로 다가가고 있으며, 이는 최근의 레이저 기술의 진보를 보여주고 있다.
이제 빛을 물질에 쐬면 그 에너지의 흡수에 따른 광열효과, 물질의 에너지 상태나 결합상태에 직접 작용하는 광화학 효과, 또한 빛의 전자계와 물질구조와의 상호작용에 의한 광양자 효과 등 여러가지 현상이 야기된다. 지금까지 여러 종류의 레이저를 이용하여 각각의 특징을 살려서 이들 빛과 물질과의 상호작용에 대한 기초연구가 이루어져 왔다. 레이저 기술의 진보와 더불어 지금도 물리의 새로운 영역이 개척되고 있다. 더욱 중요한 것은 특이한 레이저 광과 물질의 상호작용이 기초적인 물성 연구에 이용되는데 머무르지 않고 레이저 기술의 진보에 따른 실용화로 이어진 것이다. 예를 들어 ps(피코초, 10-12s), fs(펨토초, 10-15s)라는 초단 펄스 레이저를 물질가공에 이용하면, 지금까지의 열가공 상식과는 전혀 다른 뛰어난 가공특성을 얻을 수 있다.
레이저 에너지, 레이저 전력의 산업응용에 대해서 전기학회에서 지난 몇 년간의 심포지엄이나 연구회를 개최한 결과, 산업계를 중심으로 많은 분들이 참여하여 활발한 논의가 이루어졌다. 이 점에서 레이저의 전력응용이 제조업의 기반기술로서 주목되어 이미 실용화를 향한 개발연구가 활발해지고 있는 것이 보였다. 독일에서의 국가 프로젝트 「레이저 2000」은 레이저를 활용한 제조기술의 혁신에 따른 21세기 독일산업의 국제 경쟁력을 높이는 것을 명확한 목표로 내걸고 있다. 미국에서도 보잉사, GM사, TRW사 등 주요 하이테크 기업이 참여한 산관학 프로젝트 「정밀 레이저 기계가공기술(precision laser machining:PLM)」 컨소시엄을 발족했다. 일본에서도 지금까지 CO2 레이저나 엑시머 레이저의 산업응용을 목표로 한 대형 프로젝트가 통산성의 주도아래 진행되었고, 1997년부터 반도체 레이저 여기 고체 레이저를 중심으로 잡은 포톤 프로젝트가 개시되었다.
이 책은 상기의 전기학회 심포지엄이나 연구회의 구성과 내용에 따른 각 산업분야마다의 그 고출력 레이저의 응용에 관한 기본개념, 응용사례, 향후전망 등에 대해서 제일선의 연구자가 집필한 것이다. 각각의 장은 관심을 가진 독자에게 새로운 기술동향에 대한 시사를 주는 동시에 그 이상으로 다른 산업분야의 실정을 살펴봄으로써 새로운 레이저 이용의 아이디어를 촉발하는 효과가 클 것이라고 생각한다.
이 책이 기존의 산업기술로의 레이저 응용의 확충과 더불어 광 프로세스를 이용한 새로운 제조기술 시스템 구축과 그에 따른 산업기술의 혁신에 대한 임팩트가 된다면 편저자 일동에게는 큰 기쁨이 될 것이다.

편저자 나카이 사다오(中井貞雄)

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출판사 서평

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...

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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

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