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직사각형 구리 도체 제조를 위한 평각 동선 압연기와 신선기 비교

SKYBLUER
8월 31, 2026
2:23 오후

평각 동선 압연기와 신선기 중 어떤 설비를 선택할지는 원재료의 상태, 최종 제품의 단면 형상, 치수 공차 및 도체의 용도에 따라 결정해야 합니다. 설비의 정격 속도만을 기준으로 판단하는 것은 적절하지 않습니다.

압연 공정에서는 회전하는 롤 사이로 구리선을 통과시켜 압축력으로 소성 변형을 일으킵니다. 반면 신선 공정에서는 소재를 다이스에 통과시키면서 인장력을 가해 단면의 크기와 형상을 변화시킵니다. 두 공정 모두 금속의 소성 변형을 이용하지만, 최종 선재의 단면 형상을 형성하고 제어하는 방식에는 차이가 있습니다.

변압기와 전동기에 사용되는 직사각형 구리 도체를 제조할 때 이러한 차이는 공구 설계, 모서리 곡률반경, 표면 품질 및 연속 생산의 안정성에 영향을 미칩니다.

이 글에서는 두 가공 기술의 작동 원리와 주요 특징을 비교하고, 용도에 따른 설비 선정 방법과 신선 및 압연 공정을 함께 적용해야 하는 경우를 설명합니다.

평각 동선 압연기와 신선기의 주요 차이점

비교 항목	평각 동선 압연기	신선기
가공 원리	회전하는 롤 사이에서 소재를 압축하여 변형	소재를 성형 다이스에 통과시키며 인장력으로 변형
주요 공구	평롤 또는 프로파일 롤	원형 신선 다이스 또는 이형 신선 다이스
주요 기능	선재의 평탄화 및 직사각형 단면 성형	선경 축소 또는 이형 선재 성형
두께 제어	롤 간극, 압연 스탠드의 강성, 압하량 및 선재 장력	다이스 형상, 공구 마모 및 소재의 탄성 회복
폭 제어	소재의 측방 유동 및 모서리 성형 공구	다이스 개구부 형상 및 소재 유동
모서리 형상 제어	프로파일 롤 또는 별도의 모서리 R 성형 장치	전용 설계된 이형 신선 다이스
주요 공정 위험	불균일한 폭 퍼짐, 중심 정렬 불량 및 롤 자국	과도한 신선력, 다이스 마모 및 표면 긁힘
제품 규격 변경	롤과 가이드의 조정 또는 교체	다이스 교체 및 신선 패스 구성 변경

어느 한 공정이 모든 제품에서 반드시 더 높은 정밀도를 제공하는 것은 아닙니다. 실제로 달성할 수 있는 치수 정밀도는 생산라인 전체의 구성과 공정 제어 조건에 따라 달라집니다.

평각 동선 압연기의 작동 원리

정밀 평각 동선 압연기는 원형 구리선 또는 사전 성형된 구리선의 두께를 여러 단계에 걸쳐 점진적으로 감소시킵니다.

두께가 감소하면서 소재는 길이 방향으로 늘어나며, 폭 방향으로도 퍼질 수 있습니다. 롤의 형상, 각 패스의 압하량, 입구와 출구 측 선재 장력은 최종 단면 형상의 균일성에 영향을 미칩니다.

일반적인 생산 공정은 다음과 같습니다.

원형 구리선 → 조압연 → 중간 압연 → 모서리 성형 → 최종 치수 교정 → 품질 검사 → 권취

롤 간극, 압연 패스 설계 및 모서리 성형

일반적인 2단 압연 스탠드(2-Hi)에서는 롤 간극을 조정하여 주로 선재의 두께를 제어합니다.

그러나 제품의 폭은 소재의 측방 유동에도 영향을 받기 때문에 롤 간극을 줄이는 것만으로 항상 폭을 정확하게 제어할 수 있는 것은 아닙니다. 지정된 모서리 곡률반경을 얻으려면 추가적인 모서리 성형 공구가 필요할 수 있습니다.

전체 변형량을 여러 패스에 적절히 분배하면 단일 패스에서 과도하게 압하할 때 발생할 수 있는 문제를 줄이는 데 도움이 됩니다. 대표적인 문제로는 폭 편차, 좌우 모서리의 비대칭 및 표면 손상이 있습니다.

압연 패스는 소재의 상태, 목표 단면 형상 및 필요한 압연 하중을 고려하여 설계해야 합니다.

또한 선재 가이드와 구동 장치의 동기 제어도 중요합니다. 선재가 롤 중심에서 벗어난 상태로 공급되면 두께가 허용 공차 이내에 있더라도 좌우 모서리의 곡률반경이 달라질 수 있습니다.

신선기는 구리선을 어떻게 성형하는가?

신선기는 원재료보다 단면적이 작거나 형상이 다른 다이스를 통해 구리선을 인발하여 선재의 크기와 단면 형상을 변화시킵니다.

일반적인 신선 공정은 후속 가공에 필요한 원형 구리선의 직경을 줄이는 데 널리 사용됩니다.

직사각형 구리 도체를 생산하려면 전용 이형 신선 다이스와 이에 적합한 인발 및 선재 가이드 시스템이 필요합니다.

적용 가능한 생산 공정의 한 예는 다음과 같습니다.

원형 선재 → 예비 신선 → 이형 다이스 신선 → 최종 치수 교정 → 품질 검사 → 권취

다이스 형상과 신선력

이형 신선 다이스는 일반적인 평롤 압연과 비교하여 도체 단면의 둘레를 더 넓은 범위에서 구속합니다.

그러나 다이스의 개구부 치수가 완제품의 최종 치수와 반드시 일치하는 것은 아닙니다. 소재의 탄성 회복, 구리의 초기 경도, 윤활 상태 및 다이스 마모도 최종 결과에 영향을 미칩니다.

단면 감소율이 지나치게 높으면 신선력이 증가하여 단선, 표면의 세로 흠집 및 다이스의 조기 마모가 발생할 수 있습니다.

따라서 필요한 인발력, 허용 단면 감소율 및 목표 단면 형상을 신중하게 평가해야 합니다.

일반적인 원형 선재용 신선기는 속도 설정만 변경하여 고정밀 직사각형 구리선을 생산할 수 있는 설비가 아닙니다. 이형 신선에 적합한 공구, 선재 이동 경로 및 전체 공정 설계가 필요합니다.

치수 정밀도와 모서리 R 제어에 더 적합한 공정은?

폭과 두께의 치수 공차

압연 공정에서는 롤 간극을 조정하여 두께를 직접 제어할 수 있습니다.

반면 폭을 제어하려면 소재의 측방 유동을 적절하게 관리해야 하며, 필요한 경우 추가적인 모서리 성형 공정을 적용해야 합니다.

이형 신선에서는 다이스 형상이 목표 단면을 결정합니다. 그러나 공구 마모와 소재의 탄성 회복으로 인해 완제품의 치수가 달라질 수 있습니다.

두 공정의 정밀도를 비교할 때는 동일한 소재, 동일한 목표 치수 및 동등한 측정 방법을 적용해야 합니다.

단순히 ‘마이크론급 정밀도’와 같은 포괄적인 설명에 의존하기보다는 각 제품 규격에 대해 설비 제조업체가 보증할 수 있는 치수 공차를 확인하는 것이 중요합니다.

모서리 곡률반경과 표면 품질

직사각형 구리 도체에서는 폭과 두께가 규격을 충족하는 것만으로 충분하지 않습니다.

모서리가 지나치게 날카롭거나 버(burr)가 발생하면 에나멜 절연층이나 절연지를 손상시킬 수 있습니다. 반대로 모서리의 곡률반경이 너무 크면 규정된 외형 치수 내에서 실제 구리의 유효 단면적이 감소합니다.

압연 생산라인에는 별도의 모서리 R 성형 장치를 설치할 수 있습니다. 이형 신선 공정에서는 주로 다이스의 형상과 가공 패스에 따라 모서리 형상이 결정됩니다.

어느 공정을 사용하든 완제품의 모서리 윤곽을 직접 측정해야 합니다.

폭과 두께만 측정하는 일반적인 레이저 치수 측정 시스템으로는 모서리 곡률반경의 전체 형상을 충분히 평가할 수 없습니다.

두 공정에서 발생할 수 있는 표면 결함에도 차이가 있습니다.

압연에서는 롤 자국이나 모서리 손상이 발생할 수 있으며, 신선에서는 다이스로 인한 길이 방향의 흠집이나 표면 긁힘이 나타날 수 있습니다.

따라서 두 공정 모두 공구의 청결 상태, 적절한 윤활 및 안정적인 선재 가이드가 중요합니다.

도체의 단면 형상과 품질 요구사항에 대한 자세한 내용은 무절연 직사각형 구리선: 종류, 용도 및 제조 방법을 참고하시기 바랍니다.

신선과 압연 공정을 함께 적용해야 하는 경우

많은 전기용 도체 생산라인에서 신선과 압연은 서로 다른 역할을 수행하면서 상호 보완적으로 사용됩니다.

먼저 신선 공정을 통해 직경이 균일한 원형 구리선을 제조한 다음, 압연 공정에서 직사각형 단면을 형성할 수 있습니다.

완제품에 특정 기계적 특성이 요구되는 경우에는 어닐링(소둔) 공정을 추가할 수도 있습니다.

생산 공정	적용을 고려할 수 있는 경우	주요 기술 검토 항목
신선 → 압연	구리 선재 또는 원형 구리선을 평탄화하기 전에 선경을 줄여야 하는 경우	신선 단면 감소율 및 압연 패스 설계
직접 이형 신선	적절한 이형 다이스를 사용하여 지정된 직사각형 단면을 형성할 수 있는 경우	다이스 설계, 신선력 및 모서리 치수 정밀도
압연 → 이형 다이스 치수 교정	압연으로 기본 단면을 형성한 후 이형 다이스로 치수를 추가 교정하는 경우	추가 가공경화, 다이스 마모 및 측정 가능한 정밀도 개선 효과

여러 가공 공정을 결합하면 필요한 공구의 수, 유지보수 작업 및 제어 시스템의 복잡성이 증가합니다.

따라서 제품 사양을 안정적으로 충족하면서도 가능한 한 단순한 생산 공정을 선택하는 것이 바람직합니다.

구리 소재의 종류, 어닐링 및 후속 가공 요구사항

전기용 도체에 일반적으로 사용되는 소재로는 전기동 Cu-ETP(C11000)와 C10200 등의 무산소동이 있습니다.

압연과 신선은 모두 냉간 가공 공정으로, 가공경화를 발생시켜 소재의 경도와 연성을 변화시킵니다.

원재료의 초기 상태에 차이가 있으면 가공 하중과 최종 도체의 단면 형상에도 영향을 미칠 수 있습니다.

어닐링이 필요한지는 누적 냉간 변형량과 완제품에 요구되는 기계적 특성에 따라 결정됩니다.

도체의 후속 용도도 중요한 고려사항입니다.

변압기용 도체는 권선 작업과 종이 절연 공정을 원활하게 수행할 수 있도록 안정적인 단면 형상이 필요합니다.

에나멜 권선용 도체에는 청결한 표면과 적절한 모서리 곡률반경이 요구됩니다.

또한 굽힘 가공이나 헤어핀(Hairpin) 권선 성형을 거치는 전동기용 도체에는 연성에 관한 추가 요구사항이 적용될 수 있습니다.

절연 전 도체와 절연 처리 후 도체의 치수 규격은 각각 구분하여 정의해야 합니다.

변압기 관련 용도에 대한 자세한 내용은 변압기 권선용 종이 절연 평각 동선을 참고하시기 바랍니다.

설비 선정 시 확인해야 할 기술 사양

설비 제조업체에 견적을 요청하기 전에 완제품의 정확한 단면 도면과 생산 요구사항을 제공하는 것이 좋습니다.

주요 확인 항목은 다음과 같습니다.

구리 소재의 등급, 소재 상태 및 원재료의 입선 직경 또는 단면 형상
완제품의 폭, 두께 및 각각의 치수 공차
모서리 곡률반경, 모서리 상태 및 표면 품질 요구사항
요구 경도 또는 파단 연신율, 후속 절연 및 성형 공정 조건
목표 생산능력, 코일 중량 및 풀림·권취 시스템의 구성
사용 가능한 전력·냉각수 등의 유틸리티 조건, 품질 검사 요구사항 및 인수시험 조건

이와 함께 공정 흐름도, 공구 구성에 관한 설명, 제품 규격별 보증 공차 및 생산시험 평가 기준도 요청하는 것이 좋습니다.

설비의 설계 속도가 모든 도체 규격에서 보증되는 생산 속도를 의미하는 것은 아닙니다.

CRM 압연 설비의 공개 기술 사양

공개된 설비 구성에 따르면 CRM 변압기용 정밀 평각 동선 압연기는 2개의 2단 압연 스탠드(2-Hi)와 그 후단에 배치된 구동식 모서리 R 성형 압연 장치로 구성됩니다.

또한 장력 제어, 냉각, 치수 측정 및 권취 시스템이 통합되어 있습니다.

공개 기술 항목	사양
입선 원형 선재 직경	1.0–6.0 mm
완제품 폭 / 두께	0.6–10 mm / 0.4–6 mm
폭 공차 / 두께 공차	±0.01 mm / ±0.005 mm
조정 가능한 모서리 곡률반경	R0.05–1.0 mm
설계 속도	180 m/min

위 수치는 제조업체가 공개한 기술 사양이며, 모든 소재와 제품 치수, 모서리 곡률반경 및 생산 속도의 조합에서 해당 수치를 동시에 보증한다는 의미는 아닙니다.

실제 가공 성능은 기술 검토 또는 생산시험을 통해 확인해야 합니다.

일반적인 생산 문제와 개선 대책

발생 문제	가능한 원인	권장 개선 조치
좌우 모서리 R이 균일하지 않음	선재의 중심 이탈 또는 공구 정렬 불량	선재 중심 위치와 롤 또는 다이스의 정렬 상태 확인
두께 편차 발생	롤 간극 변동 또는 다이스 마모	공구 상태 점검 및 치수 측정값의 변화 추이 분석
표면 긁힘 발생	롤, 다이스 또는 가이드의 오염	선재 접촉면 청소 및 점검
단선 발생	과도한 신선력 또는 불안정한 선재 장력	단면 감소율, 윤활 상태 및 소재 상태 확인
폭이 불균일함	불안정한 측방 유동 또는 입선 소재의 편차	압연 패스 설계 및 원재료의 균일성 확인