장쑤 시제 신에너지 · 원자력 장비

장쑤 시제에 납품한 20kW 3D 레이저 절단 로봇

원자력 압력용기 동체와 타워 섹션의 3D 곡면 홀 가공 및 개선 절단에 사용됩니다. 1차 검수에 합격했고, 생산 투입 후 홀 그룹 가공 효율이 기존 플라즈마 방식의 약 3배이며 홀 입구의 2차 연마가 필요 없습니다.

가공 과제

동체 하나에 곡면 위로 수백 개의 홀을 뚫어야 하는 경우가 많고, 홀 직경은 Φ30에서 Φ600까지 다양하며 홀 중심은 원주 용접선과 동체 기준선의 제약을 받습니다. 기존의 "마킹 → 수동 플라즈마 절단 → 연마 → 침투 탐상 → 보수" 방식은 드로스가 많고 열영향부가 넓으며 홀 위치가 일정하지 않아, 납기가 마지막 공정에서 막혔습니다.

시스템 솔루션

하이바오는 갠트리형 6축 연동 동체 홀 절단 셀을 납품했습니다. 갠트리가 넓은 범위의 위치를, 6축 로봇이 3D 자세를, 2스테이션 중량 회전 롤러가 동체 분할 회전을 맡습니다. 오프라인 프로그래밍이 동체 3D 모델을 바로 절단 경로로 바꿔 한 번의 고정으로 한 바퀴 홀 그룹을 모두 가공하며, 드로스 없는 절단면은 바로 조립과 용접으로 넘어갑니다.

파이버 레이저 출력: 20kW
홀 위치 정밀도: ±0.05mm
절단면 직각도, 2차 연마 불필요: ≥99.5%
플라즈마 대비 홀 그룹 가공 효율: 3×

고객 배경

원자력 동체 홀 가공이 왜 병목이 되었나

장쑤 시제 신에너지 엔지니어링 기술 유한공사는 장쑤성 이싱에 있는 국가급 하이테크 기업으로, 원자력 화공·원자력 발전·방산 폐기물 처리 설비, ASME 규격 제품 및 압력용기를 생산합니다. 원자력 제품은 일반 압력용기보다 절단 품질, 홀 위치 공차, 추적성 요구가 훨씬 높습니다.

동체당 홀 가공 + 연마 시간이 길어 납기가 마지막 공정에서 막힘
홀 품질이 작업자 손감각에 의존해 보수율과 검사 비용이 높음
다양한 홀 형상의 잦은 전환으로 마킹, 세팅, 시험 절단에 시간이 많이 듦
원자력 제품은 절단 품질, 공차, 추적성 요구가 더 높음

동체 홀 그룹: 직경과 간격이 다양하며 홀 내벽이 깨끗하고 드로스가 없음

프로젝트 개요

납품 내용

고객: 장쑤 시제 신에너지 엔지니어링 기술 유한공사
납품 시기: 2026년
적용 대상: 원자력 압력용기 동체, 원자력 타워 섹션, 원자력 화공 폐기물 처리 용기, 대형 스테인리스·탄소강 동체
핵심 기능: 3D 곡면 홀 가공, 교차 홀 절단, 장공·이형 홀 가공, 개선 1회 성형, 홀 배열 일괄 가공
납품 설비: 갠트리, 6축 로봇, 3D 레이저 절단 헤드, 2스테이션 중량 회전 롤러, CNC 및 오프라인 프로그래밍
결과: 1차 검수 합격; 홀 공정이 "절단 + 수동 연마 + 재검사"에서 "절단 + 샘플 검사"로 단축

핵심 요구

고객이 제시한 네 가지 요구

측정 가능한 홀 정밀도

홀 중심 공차를 ±0.1mm 이내로 안정적으로 유지하고, 근무조나 작업자에 따라 흔들리지 않으며, 추적 가능한 검사 기록이 남아야 합니다.

연마 없는 홀

드로스와 산화층이 없고 직각도가 좋아 절단 후 바로 조립과 용접으로 넘어갈 수 있어야 합니다.

빠른 전환

동체 직경, 홀 형상, 간격이 자주 바뀌므로 오프라인 프로그래밍으로 경로를 바로 만들어 세팅 정지 시간을 줄여야 합니다.

대형 부품 대응

Φ1–6m, 길이 12m급, 수십 톤의 동체를 한 번의 고정으로 여러 면의 홀 그룹까지 가공해야 합니다.

설비 개요

대형 동체를 위한 3D 레이저 절단 셀

갠트리가 위치를, 로봇이 자세를, 회전 롤러가 동체 분할을 맡습니다. 셋이 연동해야 한 번의 고정으로 한 바퀴 홀 그룹을 모두 가공할 수 있습니다.

높이 추종 절단 헤드

동체가 회전하면 곡면 높이가 계속 바뀝니다. 추종 시스템이 노즐과 공작물 거리를 일정하게 유지해 초점 이탈로 절단 폭이 넓어지거나 관통되지 않는 문제를 막습니다.

완전 밀폐형 케이블 체인

광섬유, 가스·냉각수 배관, 제어선이 빔과 함께 움직여 반복 굽힘으로 인한 광섬유 손상을 막습니다. 고출력 레이저의 장기 안정 운전에 핵심입니다.

연마 흔적 없는 홀 그룹

동체 표면에 그라인더 자국이 없고 홀 주변에 스패터가 쌓이지 않은 것은 절단 파라미터와 보조 가스가 잘 맞는다는 뜻입니다.

3D 모델 기반 홀 위치

홀 위치가 3D 모델에서 나오므로 수동 마킹과 세팅에 의존하지 않습니다. 직경, 간격, 이형 홀은 소프트웨어 파라미터로 바꾸며 하드웨어는 바꾸지 않습니다.

한 번의 고정으로 한 바퀴

시스템이 분할 각도와 로봇 자세를 자동 생성합니다. 동체가 제자리로 돌고, 헤드가 다가가 한 바퀴 홀을 뚫은 뒤 다음 각도로 넘어갑니다.

추적 가능한 데이터

절단 경로와 검사 데이터를 보관해 원자력 제품의 추적성 요구를 충족합니다.

절단 품질

"연마 불필요"의 직접적인 증거

레이저 절단 품질은 네 가지로 판단합니다. 윤곽이 반듯한지, 가장자리에 드로스가 있는지, 절단면이 직각인지, 열영향부가 제어되는지입니다.

레이저 vs 플라즈마

반듯한 윤곽

장공 양 끝의 원호 전이가 자연스럽고 장축 방향 틀어짐이 없으며 모델과 일치합니다.

플라즈마: 드로스 많아 제거 필요

드로스 없음

절단면 아래쪽에 드로스가 없어 수동 제거 없이 바로 다음 공정으로 넘어갑니다.

플라즈마: 약 90–95%

직각도 ≥99.5%

절단면이 거의 직각이고 위아래 치수 차가 작아 개선 가공 여유가 안정적입니다.

플라즈마: 넓고 산화층 존재

좁은 열영향부

에너지 밀도가 높고 작용 시간이 짧아 모재 조직 변화 범위가 좁고 이후 용접 위험을 줄입니다.

기술 사양

이번 납품 기종의 대표 구성

동체 직경, 길이, 하중, 갠트리 행정은 고객 제품군에 맞춰 맞춤 제작할 수 있습니다. 절단 두께는 소재, 보조 가스, 홀 크기, 개선 형식에 따라 다르며 공정 검증 후 확정합니다.

20kW 파이버 레이저

레이저 출력

중후판을 한 번에 관통 절단합니다.

3D 레이저 절단 헤드

절단 헤드

정전용량식 높이 추종.

쌍기둥 + 박스형 빔

갠트리 구조

응력 제거 어닐링; X축 ≤12000mm, Z축 2500mm.

Φ1000 – Φ6000mm

적용 동체

길이 ≤12000mm, 하중 ≤60t.

±0.05mm / ±0.03mm

정밀도

위치 / 반복 정밀도; 홀 일관성 CPK ≥ 1.33.

탄소강 ≤30mm / 스테인리스 ≤20mm

절단 두께

탄소강은 산소, 스테인리스는 질소 보조, 공정 검증 기준.

CNC + 오프라인 프로그래밍

프로그래밍

3D 모델 가져오기 지원.

선택 사양

옵션

레이저 에지 검출, 비전 위치 결정, 집진·배연, 레이저 안전 펜스.

납품 과정

설비는 그릇, 핵심은 파라미터

이 프로젝트에서 시간이 가장 많이 든 것은 설치가 아니라, 고객이 자주 쓰는 소재·두께·홀 형상별 파라미터를 하나하나 시험해 공정 카드로 고정하는 일이었습니다.

01
요구 확인 및 타당성 평가
동체 규격군, 홀 목록, 정밀도, 생산 목표를 확인하고 설비 구성을 제안합니다.
02
샘플 절단 및 파라미터 검증
실제 소재로 시험 절단해 품질, 직각도, 속도를 검증하고 파라미터 기준을 만듭니다.
03
제작 및 공장 사전 검수
갠트리, 로봇, 회전 롤러를 연동 시험하고 공장에서 정밀도 측정과 공운전을 마칩니다.
04
현장 설치·시운전
기초 수평, 레일 설치, 전체 연동 조정, 실제 동체 시험 절단.
05
공정 고정 및 교육
파라미터 고정, 프로그램 템플릿 인계, 운전·프로그래밍·유지보수 3단계 교육.
06
검수 인계 및 지속 서비스
기술 협약에 따라 항목별 검수 후 보증 기간 동안 원격 진단과 현장 대응을 제공합니다.

자주 묻는 질문

원자력 동체 레이저 홀 가공

20kW로 얼마나 두꺼운 동체를 자를 수 있나요?

산소 보조 탄소강은 약 25–30mm, 질소 보조 스테인리스는 약 15–20mm가 안정 범위입니다. 더 두꺼운 동체는 보통 "레이저 홀 가공 + 개선 예비 절단" 후 플라즈마나 기계 가공으로 마무리합니다. 정확한 두께는 공정 검증 후 기술 협약에 명시합니다.

왜 플라즈마 대신 레이저인가요?

플라즈마는 드로스, 산화층, 넓은 열영향부가 남아 원자력 동체는 수동 연마와 침투 탐상이 필요합니다. 레이저는 절단 폭이 좁고 열영향부가 작으며 직각도가 좋아 2차 연마가 필요 없고, 홀 위치 정밀도가 mm 수준에서 ±0.05mm 수준으로 올라갑니다.

홀 위치 정밀도는 어떻게 보장하나요?

고강성 쌍기둥 갠트리가 긴 행정에서도 강성을 유지하고, 6축 로봇이 3D 자세를, 회전 롤러가 분할 회전을 맡습니다. 가공 전 레이저 에지 검출과 동체 기준선으로 공작물 좌표계를 세우고, 오프라인 프로그래밍으로 3D 모델을 경로로 바꿉니다.

얼마나 큰 동체까지 가능한가요?

표준 기종은 Φ1000–Φ6000mm, 길이 12000mm 이내, 60t 이내입니다. 범위를 넘으면 갠트리 행정 연장, 회전 롤러 하중과 간격 확대를 맞춤 제작합니다.

홀 가공 후 연마가 필요한가요?

파라미터가 맞으면 드로스가 없고 직각도가 ≥99.5%여서 바로 용접이나 조립으로 넘어갑니다. 피어싱·종료 지점만 공정에 따라 가볍게 다듬습니다.

납기와 사후 서비스는?

표준 구성은 약 90–120일이며 현장 설치·시운전, 운전·프로그래밍 교육, 파라미터 고정을 포함합니다. 보증 기간에는 원격 진단과 48시간 내 현장 대응을 제공합니다.

현장 사진

장쑤 시제 공장에서의 실제 모습

앞의 두 장은 3D 배치도이고 나머지는 고객 공장 현장 사진입니다.

3D 배치: 쌍기둥 갠트리, 6축 로봇, 레이저 헤드, 2스테이션 롤러, 바닥 레일

장공 접사: 매끄러운 윤곽, 드로스 없음, 마킹 기준과 위치 결정 홀 유지

고객 피드백

고객의 평가

설비가 도착한 뒤 시운전이 순조로웠습니다. 동체 홀 그룹 가공 효율과 일관성이 예전 플라즈마 + 수동 연마 방식보다 확실히 좋아졌고, 홀 입구는 거의 2차 처리가 필요 없습니다. 하이바오 엔지니어가 보름 넘게 현장에서 생산을 함께하며 파라미터를 같이 다듬어서, 이제는 저희가 직접 품목을 바꿔도 다룰 수 있습니다.

— 장쑤 시제 신에너지 엔지니어링 기술 프로젝트 책임자

귀사의 동체도 레이저로 자를 수 있을까요? 동체 소재, 판 두께, 홀 직경과 홀 위치 목록을 보내 주시면 3영업일 안에 공정 타당성, 설비 구성 제안, 사이클 타임 산출을 드립니다.

프로젝트 상담

기술 사양은 이번 납품 기종의 대표 구성이며, 실제 사양은 기술 협약과 출하 검수 보고서를 따릅니다. 레이저와 플라즈마 비교 데이터는 이번 프로젝트 납품 전후의 공정 실측 통계이며, 소재·두께·파라미터에 따라 달라집니다.

어떤 제품을 만들고 계신가요?

소재, 가공품, 생산 요구 사항을 알려주세요. 실현 가능한 출발점을 함께 찾아보겠습니다.