신기한 기계가 쇠와 돌을 물로 자른다.

물로 쇠와 돌을 자르는 것을 본적이 있는지요. 요즘은 워터젯이라는 기계가 만들어져 일반화 되고 있습니다. 보통 쇠를 자르는 것은 철판 절단용 기계가 많이 있는데 잘 알려진 기계로 레이져 절단과 프레스절단, cnc절단, 산소절단 등이 있습니다.

일반적으로 불로 절단하거나 기계장치의 물리적인 힘으로 압력을 가하거나 쇠톱 날로 자르는 방법은 누구나 생각하고 있는 쇠를 절단하는 방법입니다. 그런대 물을 압축하여 분사되는 압력으로 쇠를 자른 다는 것은 일반인들이 잘 알고 있는 절단방법은 아닙니다. 물론 물에는 연마제가 포함되어 있어 미세한 연마제가 물과 함께 분사 되면서 절단이 됩니다.

                               워터젯의 물에 압력으로 두꺼운 기어를 자르는 모습 

                               티스토리 프러그인에서 공개 된 유투브 동영상캡쳐화면

그 기계가 워터젯이라는 이름으로 산업현장에서 날로 발전하여 사용되고 있고 그 사용 용도도 무궁무진하게 개발되어 가고 있습니다. 대형기어 형태를 절삭하거나 매우 정밀한 작품을 철판이나 돌에 새겨 넣기도 합니다. 어떻게 물로 철을 자를 수 있을까? 하는 질문에 물이 아닌 공기의 분사압력으로 쇠를 자를 수도 있습니다. 이때 반드시 포함되는 물질이 연마제가 포함됩니다.

공기의 흐름을 빠르게 하면 공기자체에 있는 연마제 입자들이 쇠나 돌의 입자를 깨뜨리는 작용을 하게 되어 잘라 낼 수 있습니다. 물로 자르는 워터젯보다 활성화 되지 않았지만 공기를 이용하여 비석에 글씨를 새기는 방법은 사용하고 있습니다. 이와 같이 물이나 공기의 강한 흐름으로 쇠나 돌을 자를 수 있을까 직접 접하지 않고 이해하기는 힘든 일입니다.

모 방송에서 방영한 자료를 보면 워터젯은 물의 압력을 높여4000bar까지 만들어 내는 초고수압 펌프로 약 1mm의 매우 작은 물을 분사시켜 초당 1,000m의 빠를 속도로 쇠나 돌등 어떤 재료도 자를 수 있는 기계랍니다. 심지어 인공 다이아몬드를 자르는 장면도 있었는데 경도가 10에 해당하는 가장 단단한 물질로 알려져 있는 물질도 자를 수는 것을 보고 놀라웠습니다.

워터젯의 장점을 알아보면 다양한 재질을 빠르게 가공 할 수 있고 열에 의한 재료의 변형이 없기 때문에 재료의 불량률을 줄일 수 있습니다. 재료를 절단하는 분사 폭이 0.3mm~1.2mm으로 작기 때문에 재료의 손실이 적고 기존의 기계장치에 비교하여 정밀한 절단을 컴퓨터에 프로그램을 입력하여 가공하는 단계에 와있습니다.
 
                                     워터젯의 물에 압력으로 기어를 완성한 모습 

                              티스토리 프러그인에서 공개 된 유투브 동영상캡쳐화면

워터젯이 처음 만들어 진 것은 1920년대부터 수력을 이용한 수압을 이용하기 시작하면서 생각을 해오다 1968년 콤롬비아 대학의 교수인 노먼 프렌즈박사가 개발하여 특허를 받았습니다. 그 때만 하더라도 기술수준이 미미했지만 1980년대에 들어 연마제를 혼합한 기술이 접목이 되면서 급속한 성장이 이루어져 지금에 이르고 있습니다.

워터젯이 만들어 진 과정이나 어떤 물건이나 물질이 처음 만들어지기 까지는 수많은 세월과 인력이 투입 되어 현재의 산업에서 고 부가가치를 올리는 기계가 만들어 진 것입니다. 앞으로도 워터젯은 계속 더 좋은 기계로 발전 할 것입니다. 제가 예견 해보자면 컴퓨터에 프로그램을 입력을 하면 스스로 매우 정밀하게 가공하는 기계가 만들어 지는 것을 예상 해봅니다. 그리고 현재 개선해야 될 점으로 소음과 연마제의 의한 환경적 측면도 고려하는 방향으로 개발될 것으로 전망해봅니다.

                         워터젯의 물에 압력이 분사되어 쇠를 자릅니다. 

                              티스토리 프러그인에서 공개 된 유투브 동영상캡쳐화면