레이저 용접 산업 현황 및 경쟁 환경 분석

레이저 용접은 레이저의 높은 에너지를 이용하여 금속이나 기타 열가소성 재료를 접합하는 가공 방법입니다. 작동 원리와 적용 시나리오에 따라 레이저 용접은 열전도 용접, 심부 침투 용접, 하이브리드 용접, 레이저 브레이징, 레이저 전도 용접의 다섯 가지 유형으로 나눌 수 있습니다.

레이저 용접은 기존 용접 방식과 비교하여 깊은 침투, 빠른 속도, 작은 변형, 낮은 용접 환경 요구 조건, 높은 출력 밀도, 자기장의 영향을 받지 않는다는 등의 장점을 가진 새로운 용접 방식입니다. 또한 전도성 재료에만 국한되지 않고, 진공 작업 조건이 필요하지 않으며, 용접 과정에서 X선이 발생하지 않습니다. 따라서 레이저 용접은 정밀 가공 분야에 널리 활용되고 있습니다.

레이저 용접 응용 분야 분석

레이저 용접은 높은 정확도, 청결성 및 환경 친화성, 다양한 재료 가공 가능성, 고효율 등의 장점을 가지고 있으며, 응용 분야가 매우 넓습니다. 현재 레이저 용접은 전력 배터리, 자동차, 가전제품, 광통신 등 다양한 분야에서 널리 사용되고 있습니다.

(1) 전원 배터리

리튬 이온 배터리 또는 배터리 팩 제조에는 방폭 밸브 밀봉 용접, 탭 용접, 배터리 극점 용접, 파워 배터리 외피 및 커버 밀봉 용접, 모듈 및 팩 용접 등 다양한 공정이 있습니다. 이 중 레이저 용접은 최적의 공정으로 손꼽힙니다. 예를 들어, 레이저 용접은 배터리 방폭 밸브의 용접 효율과 기밀성을 향상시킬 수 있습니다. 또한 레이저 용접은 빔 품질이 우수하여 용접점을 작게 만들 수 있으며, 반사율이 높은 알루미늄 스트립, 구리 스트립 및 협대역 배터리 전극에 적합한 벨트 용접 등에서 독보적인 장점을 가지고 있습니다.

(2) 자동차

자동차 제조 공정에서 레이저 용접의 적용은 크게 세 가지 유형으로 나눌 수 있습니다. 두께가 다른 판재를 정밀하게 접합하는 레이저 맞춤 용접, 차체 조립체 및 하위 조립체의 레이저 조립 용접, 그리고 자동차 부품의 레이저 용접입니다.

레이저 테일러 용접은 자동차 차체 설계 및 제조에 사용됩니다. 자동차 차체의 다양한 설계 및 성능 요구 사항에 따라 두께, 재질, 성능이 다르거나 동일한 판재들을 레이저 절단 및 조립 기술을 통해 하나로 연결한 후, 스탬핑 공정을 거쳐 차체 부품으로 제작합니다. 현재 레이저 테일러 용접 블랭크는 트렁크 보강판, 트렁크 내부 패널, 쇼크 업소버 지지대, 후륜 커버, 측벽 내부 패널, 도어 내부 패널, 전면 바닥, 전면 종방향 빔, 범퍼, 가로 빔, 휠 커버, B필러 연결부, 센터 필러 등 자동차 차체의 다양한 부품에 널리 사용되고 있습니다.

자동차 차체 레이저 용접은 크게 조립 용접, 측벽 및 상부 커버 용접, 그리고 후속 용접으로 나뉩니다. 자동차 산업에서 레이저 용접을 사용하면 차량 경량화, 기동성 향상, 연비 개선 등의 효과를 얻을 수 있을 뿐 아니라 제품의 성능, 품질 및 기술 수준을 향상시킬 수 있습니다.

자동차 부품에 레이저 용접을 적용하면 용접 부위의 변형이 거의 없고, 용접 속도가 빠르며, 용접 후 열처리가 필요 없다는 장점이 있습니다. 현재 레이저 용접은 변속기 기어, 밸브 리프터, 도어 힌지, 구동축, 조향축, 엔진 배기 파이프, 클러치, 터보차저 액슬 및 섀시와 같은 자동차 부품 제조에 널리 사용되고 있습니다.

(3) 마이크로일렉트로닉스 산업

최근 전자 산업이 소형화 방향으로 발전함에 따라 각종 전자 부품의 크기가 점점 작아지고 있으며, 기존 용접 방식의 단점이 점차 드러나고 있습니다. 부품 손상이나 용접 품질 저하 등이 그 예입니다. 이러한 상황에서 레이저 용접은 깊은 침투력, 빠른 속도, 작은 변형 등의 장점을 바탕으로 센서 패키징, 집적 전자 장치, 버튼형 배터리 등 마이크로 전자 가공 분야에서 널리 활용되고 있습니다.

3. 레이저 용접 시장의 발전 현황

(1) 시장 침투율은 여전히 ​​개선될 필요가 있다

기존 기계 가공 기술과 비교했을 때 레이저 용접 기술은 상당한 장점을 가지고 있지만, 하위 산업 분야에서의 응용 확대에는 여전히 미흡한 점이 있습니다. 전통적인 제조 기업들은 기존 생산 라인과 기계 설비를 초기에 도입했고, 기업 생산에서 중요한 역할을 담당해 왔기 때문에, 더욱 발전된 레이저 용접 생산 라인으로 교체하는 것은 막대한 자본 투자를 의미하며, 이는 제조업체들에게 큰 부담입니다. 따라서 현재 레이저 가공 장비는 생산 능력 수요가 높고 생산 확장이 뚜렷한 몇몇 주요 산업 분야에 집중되어 있으며, 다른 산업 분야의 수요를 효과적으로 촉진해야 할 필요가 있습니다.

(2) 시장 규모의 꾸준한 성장

레이저 용접, 레이저 절단, 레이저 마킹은 레이저 기계 기술의 핵심 요소인 ‘삼총사’를 이룹니다. 최근 레이저 기술의 발전과 가격 하락에 힘입어 신에너지 자동차, 리튬 배터리, 디스플레이 패널, 휴대폰 등 다양한 분야에서 레이저 용접 장비에 대한 수요가 급증하고 있습니다. 이러한 레이저 용접 시장의 매출 성장세는 국내 레이저 용접 장비 시장의 급속한 성장을 견인하고 있습니다.

2014-2020년 중국 레이저 용접 시장 규모 및 성장률

(3) 시장은 비교적 세분화되어 있고, 경쟁 구도는 아직 안정화되지 않았다.

전체 레이저 용접 시장의 관점에서 볼 때, 지역별 및 하위 단계의 개별 제조업체들의 특성으로 인해 제조 부문 내 레이저 용접 시장은 상대적으로 집중된 경쟁 구도를 형성하기 어렵고, 전체 레이저 용접 시장은 비교적 세분화되어 있습니다. 현재 국내에는 300개 이상의 기업이 레이저 용접 사업에 종사하고 있으며, 주요 레이저 용접 업체로는 한스 레이저, 화공 테크놀로지 등이 있습니다.

4. 레이저 용접의 발전 추세 전망

(1) 휴대용 레이저 용접 시스템 시장은 급속한 성장기에 접어들 것으로 예상됩니다.

광섬유 레이저 가격의 급격한 하락과 광섬유 전송 및 휴대용 용접 헤드 기술의 점진적인 성숙 덕분에 휴대용 레이저 용접 시스템이 최근 몇 년 동안 점차 인기를 얻고 있습니다. 대만의 일부 기업은 월 200대 이상을 출하하고 있으며, 소규모 기업조차도 월 20대씩 출하하고 있습니다. 이와 동시에 IPG, 한스, 레이커스와 같은 레이저 분야의 선도 기업들도 관련 휴대용 레이저 제품을 출시하고 있습니다.

기존 아르곤 아크 용접과 비교했을 때, 휴대용 레이저 용접은 용접 품질, 조작성, 환경 보호 및 안전성, 그리고 가전제품, 캐비닛, 엘리베이터와 같은 불규칙한 용접 분야에서의 사용 비용 측면에서 뚜렷한 이점을 제공합니다. 사용 비용을 예로 들면, 우리나라에서는 아르곤 아크 용접 작업자는 전문직에 속하며 자격증을 소지해야 합니다. 현재 시중에 나와 있는 숙련된 용접공의 연간 인건비는 8만 위안 이상이지만, 휴대용 레이저 용접은 일반 작업자의 연간 인건비가 5만 위안에 불과합니다. 휴대용 레이저 용접의 효율이 아르곤 아크 용접의 두 배라고 가정하면, 인건비를 11만 위안 절감할 수 있습니다. 또한, 아르곤 아크 용접은 일반적으로 용접 후 연마 작업이 필요하지만, 휴대용 레이저 용접은 연마 작업이 거의 필요 없거나 아주 가볍게만 필요하므로 연마 작업자의 인건비를 절감할 수 있습니다. 종합적으로 볼 때, 휴대용 레이저 용접 장비의 투자 회수 기간은 약 1년입니다. 현재 국내에서 수천만 대의 아르곤 아크 용접기가 소비되고 있는 상황에서 휴대용 레이저 용접기의 대체재로서의 잠재력은 매우 크며, 이는 휴대용 레이저 용접 시스템이 급속한 성장기를 맞이할 것으로 예상하게 합니다.

휴대용 레이저 용접 시스템의 장점

(2) 응용 분야가 지속적으로 확대되고 있으며, 레이저 용접은 새로운 발전 기회를 열어주고 있습니다.

레이저 용접 기술은 방향성 에너지를 비접촉 가공에 적용하는 새로운 유형의 가공 기술입니다. 이는 기존 용접 방식과 근본적으로 다르며, 다양한 기술과 융합되어 새로운 기술 및 산업을 창출하고, 더 많은 분야에서 기존 용접 방식을 대체할 수 있을 것으로 기대됩니다.

사회 정보화가 급속도로 진행됨에 따라 정보 기술 관련 마이크로 전자공학은 물론 컴퓨터, 통신, 가전제품 통합 등 다양한 산업이 급성장하고 있으며, 부품의 소형화 및 집적화를 지속적으로 추진하고 있습니다. 이러한 산업 환경 속에서 마이크로 부품의 준비, 연결, 패키징을 실현하고 제품의 높은 정밀도와 신뢰성을 확보하는 것은 시급히 해결해야 할 과제입니다. 따라서 고효율, 고정밀, 저손상 용접 기술은 현대 첨단 제조 산업 발전을 뒷받침하는 필수 요소로 자리매김하고 있습니다. 최근 레이저 용접은 배터리, 자동차, 가전제품과 같은 정밀 마이크로 가공 분야뿐 아니라 항공기 엔진, 로켓, 자동차 엔진과 같은 고도의 복잡한 구조를 요구하는 첨단 기술 분야에서 점차 활용도가 높아지고 있으며, 레이저 용접 장비는 새로운 발전 기회를 맞이하고 있습니다.