레이저 눈 부상 경험담

• 1999년 봄 한 레이저 회사 주차장에서 Quanta-Ray Nd:YAG 레이저를 야외 시연하던 중, 산란된 빔이 안전 담당자의 오른쪽 눈에 닿아 경미한 망막 손상이 남음
• 현장에는 고출력 레이저, 전원 공급장치, 냉각수·전원 케이블, 도로 차선 제거 장치, VP of Sales의 새 Jeep Grand Cherokee가 한꺼번에 놓여 있었고 안전 통제가 무너져 있었음
• 고객들이 쓴 보호안경은 아르곤 필터라 Nd:YAG 레이저의 1064nm 파장에는 효과가 없었고, 보호안경을 쓰지 않은 Bob까지 안과 검진이 필요한 상황이 됨
• 도로 차선의 반사성 페인트를 태워 없애려던 장치는 조향 광학계 코팅 손상으로 빔을 바닥이 아니라 차량 쪽으로 쏘았고, 페인트와 휠하우스, 브레이크 라인까지 손상시킴
• 빔은 직원 휴식 공간과 초등학교 방향 울타리, 인근 공항 상공까지 위협할 수 있었고, 곧 내린 비로 25만 달러짜리 레이저 시스템이 망가진 뒤 Bob은 2주 후 회사를 떠남

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오른쪽 눈에 남은 작은 손상

• 눈과 시력은 정상이나, 오른쪽 눈 주변 시야에는 경미한 망막 표백이 남아 있음
  • 큰 흰 종이를 눈앞에 들면 오른쪽 아래 구석에 작은 노란빛 패치가 보임
  • 일상에 큰 문제는 아니지만 손상 자체는 사라지지 않음
• 사건은 1999년 봄, 매우 흐린 오전 10시쯤 Building 6과 Building 15 사이 진입로에서 발생함
• Building 6에서 광학 코팅 시설이 있는 Building 15로 이동하던 중, 초당 한 번보다 조금 빠른 주기적인 클릭 소리가 들림
  • Quanta-Ray 시스템의 flashlamp가 동작할 때 나는 소리였음
  • 실내 장비 소리가 야외에서 들린다는 점부터 이상했음
• 소리의 출처로 향하며 손을 흔들고 “SHUT IT DOWN!!!”이라고 외치는 사이, 산란된 일부 빔이 눈에 닿음
  • 실제 손상은 몇 달 뒤에야 알아차림

야외 주차장에 차려진 위험한 시연장

• Building 6 뒤쪽 주차 공간 여러 칸에 Quanta-Ray 전원 공급장치, Rubbermaid 카트 위의 대형 Quanta-Ray 레이저, 레이저 출력 방향에 연결된 Caltrans 유틸리티 트레일러처럼 보이는 장치가 놓여 있었음
• 장치 뒤에는 VP of Sales의 새 체리색 Jeep Grand Cherokee가 있었음
• 냉각수와 전원 엄빌리컬 케이블은 주차장을 가로질러 로딩 도크 안으로 이어져 있었음
• 세 명이 레이저 뒤쪽에서 이동식 카트를 작업대처럼 쓰며 레이저와 트레일러 장치의 제어부를 조작 중이었음
  • 두 명은 레이저 보호안경을 쓰고 있었음
  • 영업 엔지니어 Bob은 보호안경을 실험실에 두고 와 착용하지 않았음

파장에 맞지 않은 보호안경

• 현장은 잠재 고객 대상 영업 시연이 실패한 상태였음
• 고객들이 가져온 보호안경은 아르곤 필터였음
  • 실제 장비는 아르곤 레이저가 아니라 Nd:YAG 레이저였음
  • 아르곤 필터는 1064nm에서 쓸모가 없었음
  • 고객들은 보호안경이 필요하다는 점은 알고 있었지만, 파장에 맞지 않는 장비를 착용함
• 고객들의 목표는 도로 차선 제거를 덜 파괴적으로 수행하는 것이었음
  • 기존 방식은 차선을 갈아내야 해 도로 표면을 손상시키고 마모와 포트홀을 늘림
  • 고객들은 트럭이 끄는 카트에 고출력 레이저를 장착해 도로 차선을 태워 제거하려 했음
• 주차장 차선에는 둥근 점들이 많이 생겼고, 그 부분의 페인트는 아스팔트에서 타서 사라져 있었음
  • 해당 주차장은 몇 주 전 새로 포장하고 차선을 그은 상태였음

바닥이 아니라 차량을 훑은 빔

• 고객들은 어느 순간부터 빔을 제대로 얻지 못한다고 말함
  • 원인은 조향 광학계 중 하나의 코팅 손상이었음
• 손상된 광학계 때문에 빔은 바닥의 차선을 래스터 스캔하지 못함
  • 대신 평평한 빔이 앞으로 나가 Grand Cherokee를 래스터 스캔하고 있었음
• 차량 문에는 페인트가 타서 벗겨지고 금속이 드러난 줄이 생김
• 더 자세히 확인하자 Quanta-Ray는 휠하우스를 태워 뚫고 브레이크 라인까지 절단한 상태였음
• Grand Cherokee는 Bob의 상사인 VP of Sales의 차량이었음

사람, 학교, 항공 공간까지 번진 위험

• 시연은 오전 8시쯤 시작됐고, 문제는 오전 8시 30분쯤부터 발생함
• 레이저는 직원 휴식 시간에도 동작하고 있었음
  • VP of Sales는 보통 오전 9시 이후 도착함
  • 8시 45분에는 이동식 음식 차량이 Building 15 로딩 도크에 옴
  • 빔이 눈높이보다 위를 향했기를 바랄 수밖에 없는 상황이었음
• 노출된 브러시드 스틸 표면은 근적외선에서 거울처럼 동작할 수 있어, 빔이 조작자 쪽으로 되돌아갈 위험이 있었음
• Bob 뒤에는 체인링크 울타리가 있었고, 그 너머에는 초등학교가 있었음
  • 울타리는 고체 장벽이 아니었음
  • 광학계가 망가지기 전에 쉬는 시간이 끝났기를 바랄 수밖에 없었고, 학교에는 잠재 노출에 대한 편지를 보내야 하는 상황이었음
• 위쪽에는 여러 공항의 항공 공간이 있었음
  • SFO, Oakland, San Jose와 작은 municipal 공항들이 해당됨
  • 근처에는 Moffett Field도 있었음
  • 레이저를 군사 항공 공간으로 쏘는 것은 “전쟁 행위”라는 말까지 나올 정도로 심각한 상황이었음
• 바로 그때 비가 내리기 시작했고, 25만 달러짜리 레이저 시스템이 파괴됨
• Bob은 2주 뒤 더 이상 그 회사에서 일하지 않음
• 부상을 입힐 수 있는 많은 방관자 중에서도, 특히 안전 담당자를 다치게 해서는 안 된다는 교훈이 남음

[GN⁺]

Hacker News 의견들

• 레이저 용접을 하는 입장에서, 개인 보호구와 인터록(총이 금속에 닿지 않으면 발사되지 않는 장치 등)보다 전체 구성에서 가장 중요한 건 레이저 안전 커튼임
  2500와트 레이저라서 안전 커튼이 없으면 반사광만으로도 꽤 먼 거리의 사람을 쉽게 실명시킬 수 있음
  명목상 눈 위험 거리(NOHD)는 대략 10km쯤 됨. 2500와트, 0.06mm 스폿 크기, 발산각이 매우 작기 때문임. 실제 위험 거리는 더 짧겠지만 그래도 꽤 미친 수준임
  레이저 용접기를 가진 이유는 싸게 구했기 때문이고, 위 단점만 빼면 별 기술 없이도 거의 뭐든 용접하기 매우 쉬움. 평생 용접해본 적 없는 사람도 5분이면 판금을 거의 완벽하게 용접할 수 있음

  • 용접/절단 레이저는 왜 내장 광학계로 발산각을 더 키우지 않는지 궁금함. 성능이 떨어지나? 1mrad 정도를 추가해도 일반 작업 거리에서는 거의 차이가 없을 것 같은데, 1km에서는 1m로 퍼져서 도시 반대편 사람을 쏘는 일은 막을 수 있을 듯함
  • 레이저 안전 커튼은 이해되는데, 천장 반사는 어떻게 처리하는지 궁금함. 우리 메이커스페이스에 최근 파이버 레이저 용접기가 기증됐는데, 문 인터록이 있는 완전 밀폐 별도 방을 만드는 것 말고 회원들 눈을 보호하는 모범 사례를 아직 모름
  • NOHD = 명목상 눈 위험 거리(Nominal Ocular Hazard Distance)
  • 싼 레이저 용접기가 얼마나 싼지 너무 궁금함
  • “Kevin”이라는 친구가 초기 보라색, 기억이 맞다면 피코초 레이저 중 하나를 만들던 사람의 연구실 조수로 뽑힌 적이 있음. 레이저 빔이라 당연히 질문을 너무 많이 했음
    커튼을 썼어야 했을 것 같은데 썼다면 그가 말해주지 않았고, 그때는 정적인 벤치탑 시스템이었으니 레이저 안전도는 이후 출력 증가와 상용화에 맞춰 발전했을 것임
    거울과 프리즘이 많았고, 굴절을 계산한 뒤 빛 전달이 100% 효율이 아닌 모든 지점에 탄소 블록을 붙여 목표물 외에는 빛이 시스템 밖으로 새지 않게 했음

• 안전 담당자는 늘 재미를 망침. 해병대에 있을 때 새 장비를 시험할 때마다 안전 장교가 “아니, 함정 비행갑판에서 실탄 발사하면 안 됩니다”라거나 “아니, 여기서는 안 됩니다. 발사할 때 생기는 먼지가 바람을 타고 저 마을로 갑니다”라거나 “그건 살상 거리가 6마일이라 언덕에 쏴야 합니다” 같은 식이었음
  그래서 전역 후 주방위군에 들어감

  • 함정 비행갑판에서 소총을 쏴서 선체 손상이 생겼는지 안 생겼는지 알고 있을 수도, 아닐 수도 있음. 요점은 안전 장교가 틀린 말을 한 게 아니라는 것임
  • Mass Effect 2의 “Sir Isaac Newton is the deadliest son of a bitch in space” 연설이 떠오름
    https://youtu.be/hLpgxry542M?feature=shared
  • 실전 가동 중인 AESA 레이더 앞을 지나가서 스스로 불임이 되기 전까지는 다 재미있는 놀이임
  • “그 마을이 발사 때 생기는 먼지의 풍하 방향에 있다” 같은 말을 군대에서 해주는 사람이 있다는 건 늘 반가움. 당시에는 재미없었겠지만 안전 장교는 정말 당신을 챙긴 것임. Bob처럼 예상치 못한 교훈담의 주인공이 되고 싶지는 않을 것임
  • 해병대의 목적은 최대한의 피해를 주는 것이라고 생각했는데, 거기에 제약이 있다는 뜻인가?
    이제 해병대가 해군을 싫어하는 이유는 이해됨. 해군에 있었던 친구가 말하길, 해군은 젊은 애들에게 청소와 페인트칠을 계속 시키다가도 가끔 비행갑판 끝으로 골판지 상자 같은 걸 던지고 50구경 기관총으로 쏘게 해서 스트레스를 풀게 했다고 함
    그 친구와는 MIT를 같이 다닌 좋은 친구였지만, 해군이 그 같은 사람을 많이 받아준다면 전쟁 수행 능력은 의심스러웠을 것임. 그는 학비를 대려고 해군에 있었고, 내가 알기로는 진급을 전혀 하지 않는 데 성공함. MIT는 예전에는 밤샘이 많았고, 그는 “해군에서 잠을 너무 많이 자둬서 이 밤샘에도 제정신인 것 같다”고 한 적이 있음

• 전자공학 멘토가 80년대 3M에서 일했음. 동료 하나가 장난으로, 쌍안 현미경 같은 장비 안을 들여다보라고 시킨 뒤 시료에 레이저 빛이 번쩍이도록 조작했음
  장비가 정확히 무엇이었는지는 모르겠지만, 칩 리소그래피나 자기 디스크 표면 관찰 관련이었을 수 있음
  안과 의사가 검사하면 망막 흉터 조직에 불탄 리소그래피 글자가, 그것도 거꾸로, 문자 그대로 읽힌다고 하는데도 3M은 이 산재 보상을 피할 수 있었음. 기억이 맞다면 장난을 친 사람도 제대로 징계받지 않았음
  원문 사례처럼 주로 주변시야에 영향을 줬고 한동안은 대체로 무시하며 살았지만, 나이가 들며 전반적인 시력이 나빠져 더 이상 보정하기 어려워졌음

• 확실하진 않지만 내 눈의 구멍[0]은 30살 때, 지금은 46살인데, “봐, 이 레이저 포인터는 출력이 아주 낮아서 눈에 비춰도 아무 문제 없어!”라고 했던 데서 온 것 같음
  [0] https://dmd.3e.org/a-hole-in-my-eye/

  • 요즘 관광지에서 가장 싫은 것 중 하나가 고출력 레이저 포인터를 파는 사람들임. 보통 아이들에게 팔고, 아이들은 그걸 자기 얼굴, 남의 얼굴, 이웃집 쪽으로 비춤
    예전에는 이렇게 흔하지 않았던 것 같음
    오래전에 나이트클럽 조명을 다뤄본 덕분에 레이저 안전의 중요성을 깊이 이해하게 됨
  • 카지노에서 슬롯 기술자로 일할 때 광섬유를 파이버 변환 모듈에 넣고 다시 RJ-45로 연결했음
    종종 광섬유 커넥터 끝을 들여다보며 불이 들어오는지, 빛이 이상해 보이는지 확인했음
    출력은 꽤 낮았지만, 위험을 생각하지 못했다는 게 지금은 스스로도 놀라움
    수정: options가 아니라 optics
  • “저출력” 레이저가 표시보다 터무니없이 강한 경우가 있음. Amazon에서 5달러짜리 중국산 레이저 포인터를 사면 뭘 기대하겠냐는 느낌임

• 묘사대로 안 일어났다고 말하는 건 아니지만, 이건 “Albert Einstein이라는 이름의 대머리독수리가 교실로 날아왔다”류 복붙 괴담처럼 읽힘

  • 좋은 이야기를 하는 데 사실이 방해되게 두면 안 됨. 부사장의 차, 초등학교, 군사기지라는 빌드업도 훌륭하고 결말도 웃기지만, “그리고 우리 위에는 뭐가 있죠?”, 구름 등장까지 조금 너무 완벽함. Bob이라는 이름마저 코미디용으로 고른 것처럼 들림
    대체로 실제였던 이야기가 세월이 지나며 다듬어지고 광택이 난 게 분명해 보임
  • 읽어보면 너무 많은 세부가 이야기꾼에게 완벽한 장치라서 오래된 구전 괴담처럼 들림
    그렇지만 현실도 가끔은 실수와 함께 믿기 어려울 정도로 이상하게 흘러가기도 함
    어쩌면 가장 믿기 어려운 건, 이야기상으로 알려진 부상자가 레이저 안전 담당자 한 명뿐이라는 점임
    안전 담당자가 다른 부상 사례도 일부 알고 있었겠지만 그 부분은 NDA에 묶였고 사고 자체만 언급 가능했을 수도 있음. 아니면 회사가 그런 사고를 매우 조용히 덮어서 다친 사람들이 원인을 몰랐을 수도 있음
    또 이런 대목도 있음:

    It has been brought to my attention that I have never actually written this story down before, merely told it in person to many students for valuable lessons and also for laughs over cocktails.
    서면 보고서나 진술서/증언은 전혀 없고 구두 보고와 구두 증언만 했다는 건가? 내부용이나 전문 출판용 보고서도 안 썼나?
    “칵테일 마시며 웃으려고”는 재난의 우스꽝스러움에서 유머를 찾고 상처를 담담히 받아들였다는 뜻일 수도 있음. 반대로 술자리에서 흔히 하듯 꾸며내거나 부풀리거나 가져온 이야기라는 단서일 수도 있고, 그 맥락에서는 다들 그렇게 받아들였을 수 있음

  • 몇 주 동안 맞춤형 적외선→녹색 레이저가 있는 수업에서 일한 적이 있음. 교사는 보안경, 레이저 테이블에서 고개를 돌리고 웅크리는 법, 문 닫기 같은 안전 조치를 매우 엄격하게 요구했음
    나중에는 3야드 거리에서 5W(혹은 0.5W) 녹색 레이저가 나를 향하고 있었고[1], 중간에 광학 장비들이 테이블에 볼트로 고정돼 있어서 나를 맞을 가능성은 거의 없었음
    그래서 그 이야기는 실제처럼 들림
    [1] 중간의 볼트 고정 장비들이 마법처럼 모두 쓰러지면 레이저는 눈이 아니라 배를 맞췄을 것임. 그래도 혹시 모르니 고개를 돌리고 웅크리는 게 중요함
  • 영업 담당자가 전체 장비를 혼자 설치했다고? 그리고 연구실의 다른 엔지니어들은 아무도 그가 뭘 하는지 묻지 않았다고?
    안전 문화가 엉망인 곳도 있다는 건 알지만, 여긴 “레이저 회사”임. 기본 레이저 안전은 첫날부터 매일같이 주입돼야 함. 내가 광학 연구실에서 일했을 때는 실험 전원 공급장치와 연동된 문 인터록이 있었고, 바깥에는 어떤 파장이 동작 중인지 표시하는 표지가 있었음
  • Funranium Labs 글 대부분이 이런 느낌임. 괜찮은 글 몇 개:
    https://www.funraniumlabs.com/2015/04/an-april-fools-caution...
    https://www.funraniumlabs.com/2018/09/the-fringes-of-regulat...

• 비용 관련 다른 댓글에 답하려다 이런 걸 찾았음:
  https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S09240...
  그리고
  https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S00303...
  글을 읽을 때는 이게 비교적 새로운 아이디어라서, 미친 방식이긴 해도 뭔가 새로운 걸 시도한 줄 알았음
  그런데 아니었음. 뒤 논문은 1999년, 그러니까 이 사건이 일어났을 무렵 것이고, 더 이른 논문들도 인용하고 있음
  레이저로 도로 표면의 코팅을 도장 제거하는 건 그때도 이미 잘 연구돼 있었고, 위험과 보상이 신중하게 정리돼 있었음
  영업 엔지니어가 그 논문을 읽었을 거라고 기대하진 않지만 그래도 그렇다는 얘기임

  • “oxygen shroud-gas”라면 MIG 대신 MOG라고 부르나? 금속이 아니라 염화 고무니까 CROG일지도 모르겠음

• 그 상황에 있던 말 그대로 다른 모든 사람에게 무슨 일이 있었는지 궁금함. 이건 “으악!” 수준을 훨씬 넘어섬

  • 이런 걸 웃긴 이야기라고 부를 수 있는 문화가 싫음. 그런 문화는 더 많은 사고를 낳음. 눈 보호 고글을 가시광선에는 쓰지 않던 시절에 레이저 연구실에서 5년 일했지만 사고는 없었음

• 커리어 초기에 몇 달 동안 레이저 연구실에서 일했음. 안전 교육을 받은 뒤로는 대부분 사람이 신경 쓰지 않는 상황에서도 레이저가 눈 근처에 오는 게 무서움. 식료품점 바코드 스캐너도 고개를 돌려 피함
  가끔은 샌프란시스코 주변 자율주행차들이 사방으로 쏘는 라이다가 걱정됨

  • 수상한 자율주행 스타트업 중 하나가 CES에서 LiDAR를 너무 세게 구동해서 기자들의 카메라 센서에 구멍을 태운 적이 최소 한 번 있음
    https://arstechnica.com/cars/2019/01/man-says-ces-lidars-las...
  • 내 Dreame 로봇청소기(L10s ultra)의 라이다와, 나보다 머리가 바닥에 가까운 3살 아이를 걱정해야 할까?
    전에는 생각해본 적이 없는데 이 댓글을 보니 걱정됨
  • 잠깐, 바코드 스캐너가 레이저였나? 원뿔 형태로 빛이 금방 넓게 퍼져서 늘 빨간 램프라고 생각했음

• 학교에서 했던 첫 연구 프로젝트 중 하나가 Quanta-Ray Nd:YAG 레이저로 위험한 짓을 하는 것이었음. 10Hz Q-스위칭의 독특한 “탁-탁-탁” 소리를 기억하고, 그걸로 눈높이쯤에 레이저 유도 플라즈마를 만들었음
  다행히 적절한 고글을 쓰고 있었지만, 빗나간 반사광을 맞고 스스로 실명할까 늘 두려웠음. 이제는 매우 싼 고출력 다이오드 레이저가 널린 세상이고, YouTuber들이 제대로 된 눈 안전 얘기 없이 온갖 멍청한 짓을 하는 걸 보면 움찔함

• 비전문가가 이 이야기에서 얻을 중요한 안전 교훈 중 하나는 레이저용 보호안경이 레이저 종류에 매우 특화될 수 있다는 점임. 레이저는 단일 파장을 가지므로, 보호안경은 빛 전반을 줄이는 게 아니라 특정 파장만 걸러내도록 설계될 수 있음
  예전에는 알고 있었지만 잊고 있었고, 이야기 속 일부 사람들은 아예 몰랐던 것 같음
  거울과 낮은 발산각도 정말 무서움. 레이저 마이크와 비슷함. 사람에게는 누군가 우리를 해치려면 적어도 어느 정도 가까이 있어야 한다는 깊은 직관이 있는데, 레이저는 그 직관을 깨버림