초록
화학레이저는 화학연료의 반응에서 생성되는 막대한 화학에너지를 이용하여 레이저를 발생시키며, 반응하는 화학연료의 양에 따라 수천 kW의 고출력을 낼 수 있는 가장 강력한 레이저이다. 화학레이저인 Chemical Oxygen-Iodine Laser(COIL)는 염소기체(Cl$_2$)를 염기성 과산화수소수 용액과 반응시켜 고에너지의 여기산소(O$_2$($^1$$\Delta$))를 생성시키고 여기산소가 다시 요오드 원자와 반응하면서 1.3 $mu extrm{m}$ 파장의 레이저를 발생시킨다.(1)-(2) 이와같은 COIL 레이저는 발진효율이 높고 포화 강도가 높아 수십 kW 급의 고출력이 용이하게 이루어 질 수 있으며 광섬유 전송시 광손실이 가장 적어 레이저 빔의 원격 전송에 의한 재료가공에 적합한 레이저이다. 가공용레이저로 많이 사용하는 $CO_2$ 레이저에 비해 발진 파장이 짧으므로 재료의 광흡수율이 높아 일반 산업분야의 용접/절단에서 기존의 $CO_2$ 레이저를 대체할 것으로 기대되는 상용성이 큰 레이저이다.(3)-(4) 또한 COIL은 우수한 집속 특성을 유지하면서도 고출력의 개발이 가능하다. 이미 외국에서는 비록 단시간 동안 동작하지만 수백 kW급이 실현되었으며 수천 kW 급 고출력 항공기탑재형 COIL 이 수백 km의 거리에서 미사일을 요격하기위해 지금 개발중에 있다.(5) 일반 산업용 광섬유에 의해 쉽게 전송되는 파장인 1.315 $\mu\textrm{m}$ 인 수십 kW 급 COIL 은 조선 등의 중공업산업용 및 원자력 제염/해체분야에서 다용도 기술로서 광범위하게 사용될 것이다. COIL은 다양한 재료와 다양한 두께의 구조물 절단, 표면처리 그리고 용접에도 이용될 수 있다. COIL의 산업화는 빠르게 발전하고 있으며 산업용으로써 장시간 연속사용이 가능한 20-30 kW급 시설이 곧 개발될 것으로 기대된다. 따라서 개발될 고출력 화학레이저가 앞으로 원자력시설의 해체시 작업자의 안전성 향상에 크게 기여할 수 있게 되었다.(6) 여기서는 화학레이저인 COIL 장치와 기본적인 원리, 그리고 염소유량에 따른 출력특성등을 살펴보기로 하겠다. (중략)
