플라즈마 절단은 20,000°C 이상의 고온 이온화 가스(플라즈마) 제트를 이용해 금속을 녹여 날려버리는 용융 절단 공정입니다. 전극(음극)과 공작물(양극) 사이에 아크를 발생시키고, 물/공기 냉각 노즐이 아크를 압축해 고속·고온의 플라즈마 제트를 형성합니다. 이 제트가 공작물에 닿으면 가스가 재결합하며 강력한 열을 방출해 금속을 절단합니다.
주로 아르곤, 아르곤/수소, 질소 등 불활성 가스를 사용하나, 압축 공기(특수 전극 필요) 사용 시 탄소강·스테인리스강 20mm 이하 절단에 산소-연료 절단과 경쟁력 있는 대안이 됩니다. 고품질 절단이 필요한 반응성 합금에는 불활성 가스가 적합합니다.
전도성 합금(탄소강, 스테인리스강, 알루미늄, 니켈 합금, 티타늄 등) 전반에 적용 가능하며, 산소-연료 절단으로 어려웠던 소재 절단을 위해 개발되었습니다. 일반적으로 공작물은 고정하고 토치를 이동시키며, 토치 비용이 저렴해 여러 토치를 절단 테이블에 장착해 동시 작업하기도 합니다.
플라즈마 커터는 좁은 노즐을 통해 가스에 전류를 흘려 고속 제트를 만듭니다. 이 제트는 벤츄리 효과처럼 고속으로 분사되어 용융 금속을 날려버립니다. 전기로 가열된 가스 흐름이라 볼 수 있으며, 전자가 원자 궤도를 벗어나 원자 간을 자유롭게 이동하는 상태입니다.
구리 노즐로 가스 흐름을 압축하고 아크를 통과시키며, 아크는 토치 내 전극에서 공작물(도전체)로 뛰어 '전이 아크(Transferred Arc)'를 형성합니다. 비전이 아크 방식도 있으나 절단용으로는 잘 쓰이지 않습니다.
따라서 플라즈마 절단은 전도성 소재(연강, 스테인리스강, 알루미늄 등)에만 적용 가능하며, 구리, 황동, 티타늄, 모넬, 인코넬, 주철 등도 절단 가능하나 융점이 높아 절단 품질 확보가 어려운 경우가 있습니다.
전극은 구리에 텅스텐 인서트를 장착해 아크 부착점을 보호합니다. 산소/압축 공기 사용 시 텅스텐이 산화되므로 하프늄 인서트를 씁니다.
아세틸렌 토치와 같은 이유입니다. 플라즈마 가스 내 산소가 연강(탄소강)과 화학 반응해 절단 속도를 높이고 절단면 품질을 개선합니다. 순수 산소는 연강 절단에만 쓰며, 스테인리스강/알루미늄에는 질소나 압축 공기가 경제적입니다. 두꺼운 스테인리스/알루미늄에는 아르곤/수소 혼합, 얇은 것에는 수소/질소 또는 메탄/질소 혼합을 쓰기도 합니다.
접지 클램프로 회로를 구성하므로 용접기와 유사하게 금속 '자유 형상' 절단이 가능합니다.
안전하고 올바른 조작법을 익혀 장비 성능을 극대화하세요.
트리거 없이 토치 이동 경로 연습. 장거리 절단 시 중단/재시작으로 인한 절단면 불량 방지. 동일 소재로 테스트 컷 권장.
팁 홀 불규칙/스패터 막힘, 전극 팁 피팅 발생 시 교체. 팁과 전극은 세트로 교체 권장. 소모품 홀더는 손가락으로만 조임(내부 부품 움직임 필요). 습기, 과두께 절단, 부적절 기술이 소모품 수명 단축시킴.
20,000°C 이상 이온화 가스 제트로 금속을 녹여 날려버리는 용융 절단 공정입니다.
좁은 노즐을 통과하는 가스에 전류를 흘려 고속 플라즈마 제트를 형성, 용융 금속을 절단합니다.
두꺼운 금속판을 빠르게 절단해 게이트, 간판, 조각 등 다양한 금속 제품 제작에 쓰입니다.
120A 기계식 절단 기준 1~3시간. 저전류 시 더 김.
핸드헬드: 38mm(1.5인치) 강판 / 산업용 CNC: 150mm(6인치) 강판. 소재 종류 고려 필요.
가능. 도장/오염/녹 있는 금속도 예열 없이 절단됩니다.
적절한 토치 설계 시 질소-수분 주입으로 알루미늄/스테인리스 절단 후 용접에 유리한 조건 형성 가능.
플라즈마는 예열 불필요, 적층 금속 절단 우위, 박판에서 고속·저변형 절단 가능.
공기(가스)와 전기. 30A급은 120/240V 겸용 다수.
| 장점 | 단점 |
|---|---|
| 스테인리스/알루미늄 등 다양한 소재 | 일반적으로 50mm(에어 플라즈마) 판재 한계 |
| 좁은 HAZ | 후판 절단 시 소음 |
| 소모품(공기) 비용 저렴 | 공기 중 절단 시 흄 발생 |
| 박판 소재에 이상적 | 공기 중 절단 시 아크 눈부심 |
| 수중 절단 시 저흄 | 소모품(전극/노즐) 비용 발생 |
| 고품질 절단면 |
플라즈마: 압축 공기+전기로 이온화 가스 생성 / 산소-연료: 산소-연료 가스 예열 후 고압 산소 분사
$15,000~$300,000 범위이나, 대부분 $100,000 미만에서 거래됨.
가능하나, 작업부 근처 깨끗한 면에 접지 클램프 필수.
약 25,000°C로 태양 표면(5,505°C)보다 훨씬 뜨겁습니다.
가능하며 매우 효과적. 이온화 가스 고속 분사 공정으로 전도성 금속이면 모두 절단됩니다.
예. 에어 플라즈마 커터 포함 모든 시스템이 가스 사용.
예. 2단계 공정(아크 가열 → 공기 분사로 마무리)에 필요하므로 필수.
1/2인치(약 12.7mm) 강판.
절단 영역 외 표면 온도 유지로 변형/도장 손상 방지, 정밀·고속 용접 가능.
대부분 55~70 psi. 저전류 시 45 psi까지 낮춤 가능.
가능. 녹슨 볼트/너트도 가스 토치보다 빠르고 깨끗하게 절단.
가능하나 최적 아님. 스냅 커터나 다이아몬드 블레이드 권장.
가능하나 슬래그 다량 발생, 그라인더 정리 필요. 시간/전력 소모 큼.
플라즈마 연기의 99% 이상 물이 흡수. 고가 집진기 불필요, 간헐적 소량 연만 발생.
산업기술
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