철사
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1. 개요
철사는 고대부터 사용된 가늘고 긴 금속 제품으로, 장신구 제작에 처음 사용되었다. 와이어 드로잉 기술의 발달로 생산 방식이 변화했으며, 단선, 연선, 꼬임선 등 다양한 형태로 분류된다. 철사는 전기/전자, 건축/토목, 기계, 생활용품 등 다양한 분야에서 활용되며, 케이블, 스프링, 코일, 현악기 등에 사용된다. 철사는 안전 문제를 야기할 수 있으며, 마르고 가는 체형, 날카로운 것 등을 비유하는 표현으로 사용되기도 한다.
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| 철사 | |
|---|---|
| 일반 정보 | |
| 정의 | 단일하고, 보통 원통형이며, 유연한 금속 가닥 또는 막대 또는 봉 |
| 용도 | 전기를 전도하고 기계적인 하중을 지탱하는 데 사용됨 |
| 설명 | |
| 형태 | 단선 (Solid) 연선 (Stranded) 브레이드 (Braided) |
| 재료 | 구리 알루미늄 철 강철 기타 금속 |
| 용도 | |
| 전기 | 전력선 통신선 전자기 코일 |
| 기계 | 로프 케이블 스프링 전선 그물 용접봉 바인딩 |
| 기타 | |
| 관련 용어 | 케이블 코드 와이어로프 |
2. 역사
고대 시대에 보석류는 사슬 형태와 장식의 형태로 많은 양의 철사를 포함하는 경우가 많았다. 어떤 경우에는 금속판에서 잘라낸 스트립을 석제 비드 구멍을 통과시켜 철사로 만들었는데, 이로 인해 스트립이 자체적으로 접혀 얇은 튜브가 형성되었다. 이러한 스트립 드로잉 기술은 이집트 제2왕조에서 사용되었다.[2] 기원전 2천 년 중반부터 금 와이어는 주얼리에 나선형 경로를 따르는 이음선을 특징으로 하였다. 이러한 꼬인 스트립은 평평한 표면 사이에서 압연하거나 스트립 와이어 드로잉 방법으로 단단한 둥근 와이어로 변환할 수 있었다. 스트립 트위스트 와이어 제조 방법은 고대 구세계에서 서기 8세기에서 10세기 사이에 드로잉으로 대체되었다.[3]
철사는 재료, 굵기, 형태, 용도 등에 따라 다양한 종류로 나뉜다. 재료에 따라서는 구리 철사, 알루미늄 철사, 철 철사, 스테인리스강 철사 등으로, 형태에 따라서는 단선, 연선, 꼬임선 등으로 나뉜다.
정사각형 및 육각형 와이어는 스웨이징 기술을 사용하여 만들었을 가능성이 있다. 이 방법에서 금속 막대는 홈이 있는 금속 블록 사이 또는 홈이 있는 펀치와 홈이 있는 금속 모루 사이에서 쳤다. 스웨이징은 매우 오래된 기술로, 기원전 2천 년 초 이집트에서 시작되었을 가능성이 있으며, 청동기 시대와 철기 시대 유럽에서 토크와 피불라에 사용되었다. 꼬인 사각형 단면 와이어는 초기 에트루리아 보석에서 매우 흔한 세공 장식 장식이다.
기원전 2천 년 중반경에 과립 선을 모방한 새로운 범주의 장식 튜브가 도입되었다. 둥근 단면 와이어를 기계적으로 변형하여 생산된 진정한 비드 와이어는 기원전 7세기에 동지중해와 이탈리아에서 나타났으며, 아마도 페니키아인에 의해 전파되었을 것이다. 비드 와이어는 보석류에 현대까지 계속 사용되었지만, 두 개의 드로잉된 둥근 와이어를 함께 꼬아 '로프'라고 부르는 것을 만들면서 더 쉽게 만들 수 있는 대안을 제공했던 서기 10세기경에는 사용이 크게 줄었다. 비드 와이어의 선구자는 기원전 2000년경부터 아나톨리아에서 처음 등장한 노치 스트립과 와이어일 수 있다.
와이어는 중세 시대부터 잉글랜드에서 드로잉되었다. 와이어는 양모 카드와 핀을 만드는 데 사용되었으며, 이러한 제조 상품의 수입은 1463년에 에드워드 4세에 의해 금지되었다.[5] 영국 최초의 와이어 공장은 약 1568년에 틴턴에 Company of Mineral and Battery Works의 설립자들에 의해 설립되었으며, 이들은 이것에 대한 독점권을 가지고 있었다.[6] 인근 화이트브룩에 있는 두 번째 와이어 공장을 제외하고는 17세기 후반까지 다른 와이어 공장은 없었다. 공장이 존재했음에도 불구하고 가는 크기의 와이어 드로잉은 수동으로 계속 수행되었다.
3. 종류
3. 1. 재료에 따른 분류
철사는 재료에 따라 다양한 종류로 나뉜다.
철사는 가공되어 2차, 3차 제품으로 만들어지기도 한다. 예를 들어, 나선형으로 가공하여 코일을 만들거나, 규칙적으로 엮어 금속망을 만들기도 한다. 금속망은 토목 건축, 조리 기구 등에 사용된다. 또한, 성형 가공하여 의류 옷걸이를 만들거나, 실과 교차하여 엮어 고강도 천을 만들기도 한다. 철사는 부식되기 쉬우므로 수지 등으로 코팅되는 경우도 많다.[1]
3. 2. 형태에 따른 분류
철사는 형태에 따라 다음과 같이 분류할 수 있다.
연선은 가는 선의 총 표면적이 단선의 표면적보다 크기 때문에 고주파에서 발생하는 표피 효과에 의한 전력 손실을 줄일 수 있다고 생각할 수 있으나, 실제로는 모든 가닥이 서로 단락되어 단일 도체처럼 작동하기 때문에 표피 효과를 줄이지 못한다. 오히려 연선은 단선보다 저항이 더 높은데, 이는 연선의 단면에 틈이 존재하기 때문이다.
와이어 번들 내 개별 와이어 가닥이 많을수록 와이어는 더 유연하고, 꼬임과 파손에 강해진다. 그러나 제조 복잡성과 비용이 증가한다.
4. 제조 방법
철사는 일반적으로 와이어 드로잉 공정을 통해 생산된다. 이 공정에서는 금속 덩어리를 상온이나 가열된 상태에서 '다이(die)'라고 불리는 구멍을 통과시켜 점차적으로 가늘게 만든다.[8] 여러 단계의 드로잉 공정을 거쳐 원하는 굵기와 강도를 얻을 수 있다.
여러 번의 드로잉을 거친 후에는 추가적인 드로잉 작업을 용이하게 하거나, 최종 제품의 경우 연성 및 전도성을 최대화하기 위해 어닐링 처리를 할 수 있다.[8]
전선을 제조할 때는 절연을 위해 플라스틱, 고무와 유사한 폴리머, 또는 바니시와 같은 재료로 덮는 공정이 추가된다. 전선 및 케이블의 절연 및 피복은 압출기를 통해 이루어진다. 과거에는 처리된 천이나 종이, 다양한 오일 기반 제품이 절연 재료로 사용되었으나, 1960년대 중반 이후로는 플라스틱 및 폴리머가 주로 사용되고 있다.[8]
동축 케이블은 둘 이상의 전선을 동심원으로 감고 절연체로 분리하여 만들 수 있다. 전선이나 케이블은 파라핀, 방부 화합물, 역청, 납, 알루미늄 시스, 강철 테이핑 등으로 추가 보호할 수 있다. 스트랜딩 또는 커버링 기계는 재료를 전선에 감아 빠르게 통과시킨다. 면 커버링 기계는 전선을 잡고 톱니 기어를 통해 이동시키는 대형 드럼을 사용하며, 전선은 디스크의 중심을 통과하고 디스크는 여러 개의 보빈을 운반한다. 각 보빈에는 커버링 재료가 감겨 있고, 끝은 전선으로 연결되어 나선형으로 감기면서 겹쳐진다. 여러 가닥이 필요한 경우 디스크를 중복하여 사용할 수 있다.[8]
전등 및 전력, 해저 케이블에 사용되는 더 무거운 케이블의 경우, 기계 구조가 다소 다르다. 전선은 중공 샤프트를 통과하지만, 커버링 재료의 보빈은 전선 축에 수직으로 설치된 스핀들에 놓여 원형 케이지 안에서 회전한다. 각 가닥은 샤프트 끝의 디스크에 있는 구멍을 통과하여 케이블에 감기며, 톱니 기어를 통해 케이블 와인딩 드럼과 스풀 케이지가 일정한 속도로 회전한다. 여러 개의 케이지를 사용하여 많은 테이프나 가닥을 스트랜딩할 수 있다.[8]
5. 용도
철사는 다양한 산업 분야에서 널리 사용된다.
6. 안전 문제 및 사건/사고
2002년 5월 23일 새벽 6시 30분경, 일본 아키타현 아키타시에서 오토바이를 탄 25세 남성이 폭주족 방지를 위해 설치된 철사에 목이 절단되어 즉사하는 사고가 발생했다. 철사는 굵기 7mm, 길이 18m였으며, 중앙에는 '진입 금지'라고 쓰여 있었다.[12]
7. 비유적 표현
철사는 가늘고 긴 형태 때문에 다음과 같은 비유적 표현으로 사용된다.
- 마르고 가는 체형.
- 삶는 시간이 매우 짧은 딱딱한 면.
- 날카로운 것. (예: 철사 슈트)
참조
[1]
웹사이트
Edgewound Coils
http://www.swigercoi[...]
Swiger Coil Systems, A Wabtec Company
2011-01-01
[2]
서적
The Oxford History of Ancient Egypt
https://archive.org/[...]
Oxford University Press
[3]
논문
'Classical Gold wire: Some Aspects of its Manufacture and Use'
[4]
논문
'Connections between Islam, Europe, and the Far East in the Medieval Period: The Evidence of the Jewelry Technology'
Archetype Publications, London in association with the Freer Gallery of Art, Smithsonian Institution
[5]
논문
'The wiredrawers of Bristol'
[6]
서적
Elizabethan Monopolies: Company of Mineral and Battery Works
Olver & Boyd, Edinburgh
[7]
논문
'The seventeenth century wireworks at Whitebrook, Monmouthshire'
[8]
간행물
Wire
[9]
웹사이트
Types of Strand Construction
https://www.iewc.com[...]
Industrial Electric Wire & Cable
2019-02-08
[10]
서적
Show Your Colors: 30 Flexible Beading Wire Jewelry Projects
https://books.google[...]
Kalmbach Books
2012
[11]
웹사이트
Types of Wire
https://vashielectri[...]
2020-05-14
[12]
뉴스
ライダーがワイヤーの存在に気付かず、首が…… | レスポンス（Response.jp）
https://response.jp/[...]
2002-05-23
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