워터젯(Water Jet)으로 금속을 절단하는 원리

**초고압의 물줄기와 연마재(모래 입자 등)**를 이용해 금속 표면을 침식시키는 방식입니다. 아래에 단계별로 자세히 설명드릴게요.

워터젯 절단은 **물과 연마재(abrasive)**를 혼합해 **초고압(최대 약 4,000~6,000 bar)**으로 분사하여 재료를 절단하는 기술입니다.
일반적으로 두 가지 방식이 있습니다:

구분	설명	용도
순수 워터젯 (Pure Water Jet)	물만 분사	종이, 고무, 플라스틱 등 연질 재료
연마 워터젯 (Abrasive Water Jet)	물 + 연마재(석류석, Garnet 등)	금속, 세라믹, 유리 등 경질 재료

고압 생성
- 고압 펌프(예: Intensifier Pump)가 물을 약 **4,000~6,000 bar (400~600 MPa)**까지 압축합니다.
- 이 압력은 일반 수도압(약 3 bar)의 1,000~2,000배 수준입니다.
노즐 분사
- 압축된 물은 **다이아몬드나 사파이어 노즐(직경 약 0.1~0.4mm)**을 통해 분사됩니다.
- 이때 물의 속도는 음속의 3~4배(700~900 m/s) 에 달합니다.
연마재 주입 (Abrasive Jet)
- Venturi 효과(압력 차로 인한 흡입)를 이용하여 연마재(가넷 분말)를 고속 물줄기에 혼입합니다.
- 연마재가 금속 표면을 미세하게 깎아내며 절단이 진행됩니다.
침식(erosion) 절단
- 물 + 연마재 입자가 충돌하면서 금속의 미세층을 조금씩 제거합니다.
- 지속적인 침식으로 절단면이 형성됩니다.

워터젯 절단은 기본적으로 기계적 침식(mechanical erosion) 원리입니다.
열을 사용하지 않으며, 물의 운동 에너지 → 압력 에너지 → 표면 제거 에너지로 변환됩니다.

공식적으로는 다음 관계로 설명됩니다: E=12ρv2E = \frac{1}{2} \rho v^2E=21ρv2

속도가 높을수록 (즉, 압력이 높을수록) 절단 능력도 증가합니다.