안녕하세요. 이수민 전문가입니다.
레이저의 강도를 나타내는 단위는 하나가 아니라 무엇을 재느냐에 따라 여러 가지로 나뉘어요. 가장 기본이 되는 것은 출력을 의미하는 와트(W)예요. 레이저가 1초 동안 얼마만큼의 에너지를 쏟아내는지를 나타내는 값이랍니다.
우리가 일상에서 보는 레이저 포인터는 1~5mW(밀리와트) 수준이에요. 산업 현장에서 금속을 자르거나 용접하는 레이저는 보통 1kW에서 수십 kW까지 올라가고, 군사용이나 연구용으로 가면 메가와트, 기가와트급도 등장해요. 와트 숫자만 봐도 그 레이저가 종이를 태울 수준인지 강철을 뚫을 수준인지 가늠이 됩니다.
다만 와트만으로는 절반의 정보예요. 같은 100W 레이저라도 빛이 손바닥만 한 면적에 퍼지는 것과 머리카락 굵기로 모이는 것은 위력이 완전히 다르거든요. 그래서 단위 면적당 출력을 나타내는 W/cm²라는 단위를 함께 써요. 이걸 강도 또는 광 강도라고 부르는데, 돋보기로 햇빛을 모아 종이를 태우는 원리와 똑같아요. 같은 햇빛이라도 좁은 점에 모이면 종이를 태울 만큼 강해지는 것처럼, 레이저도 빔을 얼마나 작은 점에 집중시키느냐에 따라 절단 능력이 달라지는 거예요.
여기에 더해 펄스 레이저의 경우는 줄(J) 단위도 함께 써요. 레이저를 연속으로 쏘는 게 아니라 짧은 시간에 한 번씩 끊어 쏠 때, 한 번에 담긴 에너지의 양을 의미해요. 펄스가 짧을수록 같은 에너지라도 순간 출력이 어마어마하게 치솟거든요. 1조분의 1초 단위로 쏘는 초고속 펄스 레이저는 평균 출력이 몇 W에 불과해도 순간 출력은 기가와트를 넘기기도 한답니다.
정리하면 와트는 '얼마나 꾸준히 에너지를 내는가', W/cm²는 '얼마나 좁은 곳에 모았는가', 줄은 '한 번에 얼마나 큰 에너지를 담았는가'를 나타내는 셈이에요. 강철을 뚫는 레이저가 무서운 이유는 단순히 와트가 커서가 아니라, 그 출력을 머리카락보다 가는 점에 모아 W/cm² 값을 천문학적으로 끌어올렸기 때문이랍니다 :)