Rdworks Lab 199 레이저 커터 렌즈를 겹쳐보니..

레이저 커터 렌즈를 겹쳐보니 알게 된 놀라운 비밀: 평범한 장비로 성능 60% 향상시키기

서론: 더 강력한 성능을 향한 탐구

메이커나 하비스트라면 누구나 한 번쯤은 자신의 장비를 한계까지 밀어붙여보고 싶은 욕구를 느껴봤을 것입니다. 특히 레이저 커터를 사용하다 보면 '어떻게 하면 더 깨끗하게, 더 빠르게, 혹은 더 두꺼운 재료를 자를 수 있을까?' 하는 고민에 빠지게 됩니다. 장비를 업그레이드하는 것이 가장 확실한 방법이겠지만, 그전에 우리가 가진 것을 최대한 활용해 볼 수는 없을까요?

이 글은 바로 그 질문에서 시작된 한 가지 실험에 대한 이야기입니다. 평범한 레이저 렌즈 두 개를 겹쳐 '복합 렌즈'를 만들면 과연 성능이 향상될까? 이 간단한 호기심은 수많은 시행착오와 예상치 못한 발견으로 가득한 흥미로운 여정으로 이어졌습니다. 이 여정은 단순히 성능 향상에서 그치지 않고, 우리가 철석같이 믿었던 장비의 사양과 가이드가 실제와는 얼마나 다른지를 깨닫게 되는 과정이었습니다.

1. 렌즈에 적힌 초점 거리는 '진짜'가 아니다

실험의 첫 단계는 기준점을 잡는 것이었습니다. 7.5인치 초점 거리를 가졌다고 표기된 렌즈 하나를 단독으로 테스트해보기로 했습니다. 당연히 렌즈 표면에서 7.5인치 떨어진 곳이 최적의 초점일 것이라 예상하고 테스트 샷을 발사했습니다. 하지만 결과물은 크고 주변에 후광(halo)이 번진, 초점이 맞지 않은 모습이었습니다.

뭔가 잘못되었다는 직감에 거리를 8인치, 8.5인치로 점차 늘려가며 테스트를 반복했습니다. 거리가 멀어질수록 점은 점점 작고 선명해졌습니다. 마침내 9인치 거리에서 가장 작고 강력한 점을 얻을 수 있었습니다. 제조사 사양보다 무려 1.5인치(약 3.8cm)나 차이가 났던 것입니다. 이는 레이저 사용자에게 매우 중요한 교훈을 줍니다. 단순히 렌즈에 적힌 사양을 맹신하면 장비의 성능을 제대로 끌어낼 수 없으며, 최적의 결과를 얻기 위해서는 반드시 직접 테스트를 통한 경험적 데이터 확보가 필수적이라는 사실입니다.

2. 조준용 '빨간 점'을 믿어서는 안 된다

많은 레이저 커터에는 초점을 맞추기 위한 가이드로 가시광선인 빨간색 조준 레이저가 장착되어 있습니다. 저 역시 이 빨간 점을 이용해 초점을 확인해 보았습니다. 놀랍게도, 빨간 점 레이저는 약 7.6인치 지점에서 가장 작은 점을 만들었습니다. 이는 렌즈에 표기된 7.5인치와 거의 일치하는 값이었습니다.

그렇다면 왜 실제 절단용 적외선(IR) 레이저의 초점은 9인치였을까요? 그 이유는 가시광선과 적외선이 렌즈를 통과할 때 굴절되는 정도가 다르기 때문입니다. 이 발견은 꽤 실망스러운 것이었습니다. 만약 그동안 빨간 점을 기준으로 초점을 맞추고 데이터를 수집해왔다면, 그 모든 노력이 실제 절단 작업에서는 아무 쓸모가 없었을 수도 있다는 의미이기 때문입니다.

이 빨간 불빛은 사실 우리에게 진실을 말해주지 않습니다. 좀 실망스럽죠. 왜냐하면 제가 여기에 정리해 둔 이 모든 수치와 실험 결과들이 사실상 쓸모없을 수도 있다는 뜻이니까요.

3. 렌즈 간격: 성능 향상의 열쇠이자 실패의 함정

이제 본격적으로 7.5인치 렌즈와 4인치 렌즈를 결합하는 실험에 돌입했습니다. 목표는 명확했습니다. 기존의 표준 4인치 단일 렌즈가 10mm 합판을 10mm/s의 속도로 절단하는 것이 한계였는데, 이 성능을 뛰어넘는 것이었습니다.

놀랍게도, 두 렌즈를 결합한 복합 렌즈의 첫 테스트부터 결과는 성공적이었습니다. 절단 속도가 즉시 14mm/s로 향상된 것입니다. 단번에 40%의 성능 개선을 이룬 셈이죠. 이에 고무되어 렌즈 사이의 간격을 조금 더 늘려보자, 절단 속도는 16mm/s까지 올라갔습니다. 성능이 계속해서 좋아지는 것을 보고, 간격을 약 6인치까지 최대로 벌려보았습니다. 그런데 믿을 수 없는 일이 벌어졌습니다. 강력했던 절단력은 온데간데없이 사라지고, 재료 표면에 희미한 각인 자국만 남긴 것입니다.

힘을 전부 잃어버렸네요. 정말 흥미롭습니다.

이 경험을 통해 렌즈 간격이 성능에 미치는 영향이 단순하지 않다는 것을 깨달았습니다. 무조건 간격을 늘린다고 성능이 좋아지는 것이 아니라, 최적의 성능을 내는 '골디락스 존'이 존재하며, 이를 찾기 위한 세심한 조정이 필요하다는 중요한 통찰을 얻었습니다.

4. 최적의 조합은 너그럽고 강력한 '슈퍼 렌즈'를 만든다

수많은 테스트 끝에 찾아낸 최적의 조합(7.5인치 + 4인치 렌즈를 적절한 간격으로 배치)은 단순히 절단 속도만 빠른 것이 아니었습니다. 이 '슈퍼 렌즈' 조합이 가진 또 다른 놀라운 장점이 발견되었습니다.

바로 초점 심도가 매우 깊다는 것이었습니다. 약 6~7mm에 달하는 넓은 범위에 걸쳐 매우 가늘고 일관된 선을 만들어냈습니다. 심지어 렌즈 간격을 최적화하는 과정에서 간격을 더 늘렸을 때, 이 선들은 더욱 가늘어지기까지 했습니다. 이것은 작업자에게는 엄청난 희소식입니다. 초점이 덜 민감하다는 것은 재료의 높이가 미세하게 다르거나 작업 테이블의 수평이 완벽하지 않더라도 안정적인 절단 품질을 유지할 수 있다는 의미이기 때문입니다. 즉, 더 신뢰할 수 있고 다루기 쉬운, '너그러운' 레이저가 탄생한 것입니다.

결론: 과정 자체가 보상이다

이번 실험의 목표는 단순히 최고의 조합을 찾아 순위를 매기는 것이 아니었습니다. 직관이 얼마나 자주 틀리는지, 그리고 경험적 데이터에 기반한 체계적인 탐구 과정이 얼마나 중요한지를 배우는 여정이었습니다. 때로는 실패처럼 보이는 결과가 더 깊은 이해로 나아가는 디딤돌이 되었습니다.

이러한 끈질긴 실험을 통해 기존 4인치 단일 렌즈의 한계였던 10mm/s의 절단 속도를 16mm/s까지 끌어올려 무려 60%의 성능 향상을 이뤄냈습니다. 마법이 아니라, 끈기 있고 지적인 탐구를 통해 얻어낸 결과입니다. 여러분의 작업실에 잠자고 있는 장비들에는 과연 어떤 잠재력이 숨어 있을까요? 약간의 호기심과 실험 정신이 그 잠재력을 깨울 수 있을지도 모릅니다.