LASER를 활용한 도자기 문양디자인 방법에 관한 연구

Study on ceramics pattern design methods which utilize LASER

생산성을 고려해야 하는 산업도자기 분야에서 활용 가능한 도자기 장식기법은 한계가 존재한다. 본 연구는 디자인적 요소와 생산성을 만족하는 장식기법으로 LASER를 활용하여 유약을 선택적으로 용융시키는 방법을 제시한다. CO2를 광 증폭 활성매질로 사용하는 Universal사의 VLS 6.60모델을 활용하여 도자기 표면에 문양장식의 가능성을 연구하였다. 도자기의 장점인 내식성을 유지하면서 표면에 문양을 적용하기 위해 유약을 선택적으로 용융시키는 방법을 연구의 방향으로 산정하였다. 기초실험으로 LASER의 출력에 따른 유면의 변화과정을 광학현미경과 전자주사현미경을 통해 분석하여 46J ~ 52J 에너지가 문양형성에 가장 효과적인 조건으로 확인하였다. 출력이 과다하게 조사되면 용융경계면에 미세 균열이 성장하고 부족한 출력은 유약용융에 필요한 열량을 제공하지 못하여 문양형성이 진행되지 않음을 확인하였다. 기초실험을 통해 확인된 LASER조사조건으로 Vector방식과 Raster방식으로 각각 시편을 제작하여 그 결과를 분석하였다. 선 가공에 특화된 Vector방식은 빠르고 균일한 조사량으로 가독성이 높은 문양형성이 가능하다. 그러나 국소부위에서 급격하게 변화되는 온도는 탄소의 잔류를 야기하고 문양색상의 변화를 확인하였다. Raster방식은 선택적인 영역에 요철과 기공을 형성하여 도자기 고유의 심미성을 확장할 수 있는 가능성을 확인하였다. 도자산업에서 적용 가능한 장식기법으로 LASER를 활용한 선택적 유약용융 방법과 조건을 정립하여 새로운 도자 장식기법으로 다양한 응용 가능성을 제시 하였다.

Ceramics decoration techniques which can be utilized in the industrial ceramics field that should consider productivity have limits. This study suggests the method which selectively melt glaze by utilizing laser as the decoration technique which satisfies design factors and productivity. The possibility of pattern decoration on the ceramics surface was studied by utilizing Universal’s VLS 6.60 model which uses CO2 gas as an active medium of light amplification. The method which selectively melt glaze to keep corrosion resistance of ceramics, its advantage, and at the same time apply patterns to the surface was calculated as the research direction. As for the basic experiment, 46J to 52J energy was checked as the most effective conditions by analyzing the changing process of glaze surface according to laser output by an optical microscope and a scanning electron microscope. It has found that fine cracks increase on the boundary melting surface when output is investigated to be excessive and creation of pattern was not arranged as insufficient output does not provide the quantity of heat which is necessary for melting glaze. Each sample was made by the vector and raster methods as the laser irradiation conditions checked through the basic experiment and the result was analyzed. The vector method specialized in line processing can create patterns with high readability because of the fast and uniform irradiation quantity. However, the temperatures which rapidly change in partial regions have found to cause residual carbon and changes of pattern colors. The Raster method checked the possibility to can extend ceramics’ unique esthetics by creating uneveness and blow hole in the selective areas. It suggested the possibility to apply the selective method which melts glaze by utilizing laser to new ceramics decoration techniques as the decoration techniques which can be applied to the ceramics industry.