구리도체

Copper conductor
구리선.
구리 케이블.
구리로 만든 동축 케이블.

구리는 1820년대에 전자석전신이 발명된 이후 전기 배선에 사용되어 왔다.[1][2] 1876년 전화기의 발명은 전기 전도체로서 동선에 대한 수요를 더욱 증가시켰다.[3]

구리는 많은 전기 배선 범주의 전기 전도체다.[3][4] 구리선은 발전, 송전, 배전, 통신, 전자 회로, 그리고 수많은 종류의 전기 장비에 사용된다.[5] 구리와 그 합금은 전기 접점을 만드는 데도 사용된다. 건물의 전기 배선은 구리 산업에서 가장 중요한 시장이다.[6] 구리 채굴의 약 절반은 전선 및 케이블 도체를 제조하는 데 사용된다.[5]

구리의 특성

전기 전도도

전기 전도도는 물질이 전하를 얼마나 잘 전달하는지 나타내는 척도다. 이것은 전기 배선 시스템의 필수적인 특성이다. 구리는 모든 비-정밀 금속 중에서 전기전도율이 가장 높다: 구리의 전기저항도 = 16.78 NΩ•m 20°C에서 특수 퓨어 무산소 전자(OFE) 구리는 전도성이 약 1% 더 높다(즉, 최소 101%의 IACS를 달성).[7][8]

고체 상태의[9] 금속 이론은 구리의 비정상적으로 높은 전기 전도성을 설명하는데 도움이 된다. 구리 원자에서는 가장 바깥쪽의 4s 에너지 영역, 즉 전도 대역은 절반만 채워져 있어 많은 전자전류를 전달할 수 있다. 전자가 구리선에 가해질 때 전자의 전도가 전기적 끝을 향해 가속되어 전류가 생성된다. 이 전자들은 불순물 원자들, 공실, 격자 이온, 불완전성과 충돌하여 통로에 대한 저항에 직면한다. "평균 자유 경로"로 정의되는 충돌 사이의 평균 이동 거리는 금속의 저항성에 반비례한다. 구리의 독특한 점은 그것의 긴 평균 자유 경로(상온에서 약 100개의 원자 스페이스)이다. 이 평균적인 자유 길은 구리가 차가워질수록 빠르게 증가한다.[10]

그것의 뛰어난 전도성 때문에, 아닐레드 구리는 다른 모든 전기 전도체를 비교하는 국제 표준이 되었다. 1913년, 국제전기기술위원회는 국제 아네일드 구리 표준에서 상업용 순구리의 전도도를 20°C에서 100% IACS = 58.0 MS/m로 정의하여 0.393%/°C 감소하였다.[7][8] 지난 세기에 걸쳐 상업적 순도가 향상되었기 때문에, 철사에 사용되는 구리 도체는 종종 100% IACS 표준을 약간 초과한다.[11]

전기적 용도에 사용되는 구리의 주 등급은 전기적 투과(ETP) 구리(CW004A 또는 ASTM 명칭 C11040)이다. 이 구리는 최소 99.90% 순수하며 전기전도율은 최소 101% IACS이다. ETP 구리는 적은 비율의 산소(0.02~0.04%)를 함유하고 있다. 높은 전도도 구리를 용접 또는 브레이징하거나 환원 대기에 사용해야 하는 경우 무산소 구리(CW008A 또는 ASTM 지정 C10100)를 사용할 수 있다.[12]

여러 전기 전도성 금속은 구리보다 밀도가 낮지만 동일한 전류를 전달하기 위해 큰 단면을 필요로 하며 제한된 공간이 주요 요건인 경우 사용할 수 없을 수 있다.[10][4]

알루미늄은 구리 전도도의 61%를 가지고 있다.[13] 알루미늄 도체의 단면적은 동일한 전류 운반 능력을 위해 구리보다 56% 커야 한다. 알루미늄 와이어의 두께를 늘려야 할 필요성은 소형 모터와 자동차와 [4]같은 많은 용도에서 사용을 제한한다. 그러나 항공 전력 전송 케이블과 같은 일부 용도에서는 알루미늄이 우세하며 구리가 거의 사용되지 않는다.[citation needed]

귀금속은은 구리보다 전기전도율이 높은 금속은 유일하다. 은의 전기전도도는 IACS 눈금에서 아닐드 구리 전기전도도의 106%이며, 은의 전기저항도는 20°C에서 15.9 NΩ•m이다.[14][15] 낮은 인장 강도와 결합된 높은 은 값은 30 MHz 이상의 주파수에서 사용되는 고품질 동축 케이블 도체의 도금 및 관절 도금, 슬라이딩 접촉 표면과 같은 특수 용도에 그 사용을 제한한다.

인장강도

동축 케이블에 부착된 F 커넥터는 TV 또는 셋톱 박스에 TV 항공 및 위성 접시 연결에 사용된다.

인장 강도는 로프, 와이어 또는 구조 빔과 같은 물체를 그것이 부서지는 지점까지 당기는 데 필요한 힘을 측정한다. 재료의 인장 강도는 파손되기 전에 취할 수 있는 인장 응력의 최대량이다.

구리가 알루미늄(일반 도체 합금의 경우 100[16] N/mm2)에 비해 인장 강도(200–250 N/mm2)가 높은 것도 구리가 건축 산업에서 광범위하게 사용되는 이유다. 구리의 고강도는 스트레칭, 목덜미, 크리프, 닉스, 브레이크 등에 저항하며 장애와 서비스 중단을 방지하기도 한다.[17] 구리는 동일한 전류 운반 용량을 가진 도체의 경우 알루미늄보다 훨씬 무겁기 때문에 높은 인장 강도는 늘어난 무게로 상쇄된다.

연성

연성인장응력 하에서 변형되는 물질의 능력이다. 이것은 종종 철사로 늘어나는 재료의 능력에 의해 특징지어진다. 응력 하에서 갈라지거나 부서지는 재료는 망치질, 압연 또는 그릴 수 없기 때문에 연성은 금속 작업에서 특히 중요하다(그리는 것은 금속을 늘리기 위해 인장력을 사용하는 과정이다).

구리는 금과 은을 제외하고 대체 금속 도체보다 연성이 높다.[18] 구리의 연성이 높기 때문에 공차가 매우 가까운 지름까지 끌어내리기 쉽다.[19]

강도 및 연성 조합

보통 금속은 강할수록 유연성이 떨어진다. 구리는 그렇지 않다. 높은 강도와 높은 연성의 독특한 조합은 구리를 배선 시스템에 이상적으로 만든다. 예를 들어 접속 배선함이나 종단부에서는 구리가 늘어나거나 끊기지 않고 구부러지고, 꼬이고, 당겨질 수 있다.[17]

크리프 저항

크리프는 "부하, 무부하" 조건 하에서 지속적인 팽창과 수축으로부터 물질의 점진적인 변형이다. 이 프로세스는 전기 시스템에 악영향을 미친다. 단선이 느슨해져 연결부가 가열되거나 위험한 아크를 발생시킬 수 있다.

구리는 연결부에서의 이완을 최소화하는 크리프 특성이 뛰어나다. 크리프하는 다른 금속 도체의 경우, 정기적으로 단자를 점검하고 나사를 조여 아크와 과열을 방지하도록 해야 한다.[17]

부식 저항성

부식은 화학반응으로 인한 물질의 원치 않는 파괴와 약화를 말한다. 구리는 일반적으로 습기, 습기, 산업 오염, 그리고 다른 대기의 영향으로 인한 부식을 방지한다. 그러나 구리에 형성되는 부식산화물, 염소산염, 황화물은 어느 정도 전도성이 있다.[13][17]

많은 적용 조건에서 구리는 다른 일반적인 구조 금속보다 갈바닉 계열에서 더 높으며, 이는 구리선이 젖은 조건에서 부식될 가능성이 낮다는 것을 의미한다. 그러나 구리와 접촉하는 양극성 금속은 근본적으로 구리에 희생되기 때문에 더 이상 부식될 것이다.

열팽창계수

금속과 기타 고체 물질은 가열하면 팽창하고 냉각하면 수축한다. 이것은 전기 시스템에서 바람직하지 않은 일이다. 구리는 전도성 물질의 열팽창 계수가 낮다. 대체 공통 도체인 알루미늄은 온도가 상승할 때 구리보다 거의 1/3이 더 팽창한다. 알루미늄의 하부 연성과 함께 이 높은 수준의 팽창은 볼트 접합부가 부적절하게 설치되었을 때 전기적 문제를 일으킬 수 있다. 스프링 압력 연결부 및 조인트의 커프 또는 분할 와셔와 같은 적절한 하드웨어를 사용하면 구리 조인트와 품질을 비교하는 알루미늄 조인트를 만들 수 있다.[13]

열전도도

열전도도는 열을 전도하는 물질의 능력이다. 전기 시스템에서는 특히 종단 및 연결부에서 폐열을 소산하는 데 높은 열전도도가 중요하다. 구리는 알루미늄에 비해 열전도율이 60%나 높아 전기 배선 시스템의 열전열 스팟을 줄일 수 있다.[17][10][20]

납땜성

납땜은 둘 이상의 금속이 가열 공정에 의해 결합되는 공정이다. 이것은 전기 시스템에서 바람직한 특성이다. 구리는 필요할 때 쉽게 납땜하여 견고하게 연결한다.

설치 용이성

구리의 강도, 경도, 유연성은 매우 쉽게 작업할 수 있게 한다. 구리 배선은 특별한 공구, 와셔, 양갈래, 관절 화합물 없이 간단하고 쉽게 설치할 수 있다. 그것의 유연성은 결합을 쉽게 하는 반면, 그것의 경도는 연결을 안전하게 유지하도록 돕는다. 도관을 포함한 촘촘한 곳("풀 스루")을 통해 와이어를 당기는 데 강점이 있다. 깨지지 않고 쉽게 구부러지거나 꼬일 수 있다. 설치 또는 서비스 중에 벗겨지고 종료할 수 있으며, 흠집이나 파손의 위험이 훨씬 적다. 그리고 그것은 특별한 러그와 부속품을 사용하지 않고도 연결될 수 있다. 이 모든 요소들이 결합되어 전기 기술자들이 구리선을 쉽게 설치할 수 있게 되었다.[17][21]

종류들

고체 및 좌초

좌초된 구리 램프 코드, 16 게이지

솔리드 와이어는 구리 금속 와이어의 한 가닥으로 구성되며, 맨 가닥 또는 절연체에 둘러싸여 있다. 단일 가닥 구리 도체는 일반적으로 모터와 변압기에서 자석선으로 사용된다. 그것들은 상대적으로 단단하고 쉽게 구부러지지 않으며, 일반적으로 영구적이고, 자주 다루지 않으며, 낮은 유동성 애플리케이션으로 설치된다.

좌초된 전선에는 동선이 땋거나 꼬여 있다. 좌초된 와이어는 같은 단면 대형 단일 가닥 와이어보다 유연하고 설치가 용이하다. Stranding은 진동이 있는 애플리케이션에서 와이어 수명을 개선한다. 좌초된 도체의 특정 단면은 기본적으로 단일 가닥 도체와 동일한 저항 특성을 제공하지만 유연성이 추가된다.[22]

케이블

구리 케이블은 두 개 이상의 동선이 나란히 달리고 접합, 꼬임 또는 땋아 하나의 어셈블리를 형성하는 것으로 구성된다. 전기 케이블은 전선을 가닥으로 잡아 더 유연하게 만들 수 있다.

케이블의 구리선은 벗겨져 있거나 도금되어 다른 금속의 얇은 층으로 산화를 줄일 수 있다(대부분은 주석이지만 때로는 금이나 ). 도금은 와이어 수명을 연장하고 납땜을 더 쉽게 만들 수 있다. 트위스트 페어동축 케이블은 전자기 간섭을 억제하고, 신호의 방사선을 방지하며, 정의된 특성을 가진 전송 라인을 제공하도록 설계되었다. 차폐 케이블은 호일 또는 철망으로 싸여 있다.

적용들

산소합금제로 함유하고 있는 고순도 구리인 전기-터치 피치(ETP) 구리는 전기 전도성이 높고 감속성이 향상되었기 때문에 전기 전도체 용도의 대부분을 나타낸다. ETP 구리는 송전, 배전, 통신에 사용된다.[5] 일반적인 애플리케이션에는 건물 전선, 모터 권선, 전기 케이블 및 버스 가 포함된다. 산소가 없는 코퍼는 광범위한 냉간 작업이 필요할 때 수소 분쇄에 저항하고 더 높은 연성을 요구하는 애플리케이션(예: 통신 케이블)에 사용된다. 수소 분해가 우려되고 전기 저항이 낮을 필요가 없는 경우 구리에 을 첨가할 수 있다.[10]

특정 용도의 경우, 특히 더 높은 강도나 내마모성내식성이 요구되는 경우 순수 구리 대신 구리 합금 도체를 선호한다. 그러나 순수한 구리에 비해 구리 합금이 제공하는 높은 강도 및 부식 저항 편익은 낮은 전기 전도도에 의해 상쇄된다. 설계 엔지니어는 특정 전기적 용도에 대해 지정할 유형을 결정할 때 다양한 유형의 구리 및 구리 합금 도체의 장단점을 평가한다. 구리합금 도체의 예로는 북아메리카에서 철도 전기화에 사용되는 카드뮴 동선이 있다.[5] 영국의 경우 BPO(Later Post Office Telecommunications)는 1% 카드뮴이 함유된 구리선 항공선을, 지역 선로는 40lb/마일(1.3mm 직경) 및 유료 선로는 70lb/마일(1.7mm 직경)을 사용했다.[23]

구리 도체의 주요 응용 시장 중 일부는 아래에 요약되어 있다.

전기 배선

광물 절연 구리 피복 케이블(피로)

전기 배선은 주거용, 상업용 또는 산업용 건물, 이동식 주택, 레크리에이션 차량, 보트 및 변전소 내부의 전력을 최대 600V 전압으로 분배한다. 와이어의 두께는 안전한 작동 온도와 관련된 전류 요구 조건에 기초한다. 솔리드 와이어는 더 작은 직경에 사용된다; 더 두꺼운 직경은 유연성을 제공하기 위해 좌초된다. 도체 유형에는 비금속/비금속 부식 방지 케이블(비금속 외부 피복이 있는 2개 이상의 절연 도체), 장갑 또는 BX 케이블(케이블은 플렉시블 금속 인클로저로 둘러싸여 있음), 금속 피복 케이블, 서비스 입구 케이블, 지하 피더 케이블, TC 케이블, 내화 케이블 및 미네랄 절연 케이블 i가 포함된다.광물 절연 구리 외장 케이블 [24]제외 구리는 전도성, 강도, 신뢰성 때문에 전선 건설에 흔히 사용된다. 건물 전선 시스템의 수명 동안, 구리는 또한 가장 경제적인 도체가 될 수 있다.

건물 와이어에 사용되는 구리는 전도성 정격이 100% IACS[8][25] 이상이다. 구리 건축용 와이어는 저전도 도체를 사용할 때보다 절연이 덜 필요하며 작은 도관에 설치할 수 있다. 또한 상대적으로 전도성이 낮은 도체보다 더 많은 동선이 주어진 도관에 들어갈 수 있다. 이 더 큰 "와이어 충진"은 시스템이 재연결되거나 확장될 때 특별한 장점이다.[17]

구리 건물 와이어는 황동 및 품질의 도금 나사와 호환된다. 그 철사는 부식되거나 소름끼치지 않는 연결을 제공한다. 그러나 알루미늄 와이어 또는 커넥터와 호환되지 않는다. 두 금속이 결합되면 갈바닉 반응이 일어날 수 있다. 반응 중 음극 부식은 알루미늄을 분해할 수 있다. 대부분의 가전·전기장비 제조업체들이 건물 배선 시스템 연결에 구리 납선을 사용하는 이유다.[21]

전원 케이블 5G16(5선, 녹색-노란색 접지선, 16mm2)

"올코퍼" 건물 배선은 내부 전기 서비스가 구리 배선을 통해 독점적으로 운반되는 건물을 말한다. 올코퍼 가정에서는 회로 차단기 패널, 분기 회로 배선(출구점, 스위치, 조명 기구 등) 및 중하중 가전제품(범위, 오븐, 의류 건조기, 에어컨 등)을 취급하는 전용 분기에 구리 도체를 사용한다.[26]

구리를 건물 와이어에 알루미늄으로 대체하려는 시도는 대부분의 국가에서 알루미늄 연결부가 고유 느림 현상으로 인해 점차적으로 느슨해지고 접합부의 높은 저항성 및 열 발생이 발생한다는 사실이 확인되면서 축소되었다. 스프링 장착 접점은 건물 와이어의 알루미늄 도체에서 이러한 문제를 크게 완화시켰지만, 일부 건축 법규는 여전히 알루미늄 사용을 금지하고 있다.

분기 회로 크기의 경우, 조명, 콘센트 및 스위치의 거의 모든 기본 배선은 구리로 만들어진다.[17] 오늘날 알루미늄 건물 와이어 시장은 대부분 공급 회로에 사용되는 더 큰 게이지 크기에 국한되어 있다.[27]

전기 배선 코드는 도체의 표준 크기에 대해 허용 가능한 전류 정격을 제공한다. 도체의 전류 정격은 크기, 허용 가능한 최대 온도, 도체의 작동 환경에 따라 달라진다. 차가운 공기가 전선 주위를 자유롭게 순환할 수 있는 영역에서 사용되는 도체는 일반적으로 많은 유사한 도체를 가진 지하 도관에 둘러싸인 작은 크기의 도체보다 더 많은 전류를 운반할 수 있도록 허용된다. 절연된 구리 도체의 실제 온도 정격은 대부분 절연 재료의 한계나 부착된 장비의 온도 정격 때문이다.

통신 배선

트위스트 페어 케이블

트위스트 페어 케이블은 가장 인기 있는 네트워크 케이블이며 데이터 네트워크에서 단거리 및 중거리 연결(최대 100m 또는 328ft)에 자주 사용된다.[28] 광섬유와 동축케이블에 비해 상대적으로 비용이 저렴하기 때문이다.

차폐되지 않은 트위스트 페어(UTP) 케이블은 전화 사용을 위한 기본 케이블 유형이다. 20세기 후반에 UTP는 특히 패치 케이블이나 임시 네트워크 연결로 컴퓨터 네트워킹 케이블에서 가장 보편적인 케이블로 부상했다.[29] 그것들은 주로 보안 카메라에서 비디오 어플리케이션에 점점 더 많이 사용되고 있다.

천장 위와 내부 벽면을 달리는 UTP 플레넘 케이블은 각 도체에 대해 견고한 구리 코어를 사용하므로, 케이블이 구부러졌을 때 그 모양을 유지할 수 있다. 컴퓨터를 벽판에 연결하는 패치 케이블은 수명이 다하면 구부러질 것으로 예상돼 좌초된 동선을 사용한다.[28]

UTP는 이용 가능한 최고의 균형 라인 와이어다. 그러나 그것들은 가장 쉽게 이용할 수 있다. 간섭과 보안이 우려되는 경우 차폐 케이블 또는 광섬유 케이블을 종종 고려한다.[28]

UTP 케이블은 다음을 포함한다. 범주 3 케이블, 이제 모든 전화 연결에 대한 FCC(미국)의 최소 요구사항, 범주 5e 케이블, 실행 중인 기가비트 이더넷(1000Base-T)을 위한 100-MHz 강화 쌍, 그리고 각 쌍이 향상된 1000Base-T 성능을 위해 250MHz를 실행하는 범주 6 케이블.[29][30]

Cat5e 이더넷 케이블, 동선의 트위스트 페어 표시.

구리 트위스트 페어 와이어 네트워크에서는 전기통신산업협회(TIA) 또는 국제표준화기구(ISO) 표준에 따라 철저한 일련의 테스트를 통해 구리 케이블 인증을 획득한다.

동축 케이블

동축 케이블메인프레임 컴퓨터 시스템에서 광범위하게 사용되었고 LAN(Local Area Networks)에 사용된 최초의 주요 케이블 유형이었다. 오늘날 동축 케이블의 일반적인 애플리케이션으로는 컴퓨터 네트워크(인터넷)와 계측 데이터 연결, 비디오 및 CATV 분배, RF 및 마이크로파 전송, 무선 송신기와 수신기를 안테나와 연결하는 피드라인 등이 있다.[31]

마이크로파 전송용 반강접 동축 케이블

동축 케이블은 트위스트 페어보다 더 먼 거리를 주행할 수 있고 EMI로부터 더 잘 보호될 수 있지만, 동축 케이블은 작업하기가 더 어렵고 사무실에서 배선장까지 작동하기가 더 어렵다. 이러한 이유로 현재는 보다 저렴한 UTP 케이블이나 더 많은 용량을 위해 광섬유 케이블로 대체되고 있다.[28]

오늘날, 많은 CATV 회사들은 여전히 동축 케이블을 가정에 사용한다. 그러나 이러한 케이블은 점점 가정 밖에서 광섬유 데이터 통신 시스템과 연결되고 있다. 대부분의 건물 관리 시스템은 페이징/오디오 스피커 시스템과 마찬가지로 전용 구리 케이블을 사용한다. 보안 감시와 진입 시스템은 광케이블도 사용되지만 여전히 구리에 의존하는 경우가 많다.[32]

구조 배선

대부분의 전화선은 음성과 데이터를 동시에 공유할 수 있다. 가정의 디지털 사분면 전화 배선은 다중 전화선, 인터넷 서비스, 비디오 통신, 데이터 전송, 팩스 및 보안 서비스에 대한 통신 요구를 처리할 수 없다. 크로스스토크, 정적 간섭, 들리지 않는 신호 및 서비스 중단은 배선이 오래되어 발생하는 일반적인 문제들이다. 구식 통신 배선에 연결된 컴퓨터는 인터넷 성능이 떨어지는 경우가 많다.

"구조화된 배선"은 고용량 전화, 비디오, 데이터 전송, 보안, 제어 및 엔터테인먼트 시스템을 위한 21세기 온프레미스 배선의 총칭이다. 설치에는 일반적으로 모든 연결이 이루어지는 중앙 배전반과 전화, 데이터, TV 및 오디오 잭 전용 연결이 있는 콘센트가 포함된다.

구조화된 배선을 통해 컴퓨터는 가전제품이나 외부 통신 신호와 같은 다양한 전기 공급원 사이의 간섭에 저항하면서 오류 없이 고속으로 서로 통신할 수 있다. 네트워크로 연결된 컴퓨터는 초고속 인터넷 연결을 동시에 공유할 수 있다. 또한 구조화된 배선은 컴퓨터를 프린터, 스캐너, 전화, 팩스, 심지어 가정용 보안 시스템과 홈 엔터테인먼트 장비와 연결할 수 있다.

동축 케이블용 암 소켓 커넥터.

4차 차폐 RG-6 동축 케이블은 동시에 다수의 TV 채널을 운반할 수 있다. 각 잭에 대한 배선이 중앙 분배 장치로 확장되는 별 배선 패턴은 서비스의 유연성, 문제 식별 및 더 나은 신호 품질을 촉진한다. 이 패턴은 데이지 체인 루프에 이점이 있다. 트위스트 페어, 동축 케이블 및 커넥터를 사용하는 네트워크 배선 시스템의 설치 도구, 팁 및 기법을 사용할 수 있다.[33][34]

구조화된 배선은 가정에서 무선 시스템과 경쟁한다. 무선 시스템은 분명히 편의상 이점이 있지만, 동선 시스템보다 단점도 있다. 즉, 카테고리 5e 배선을 사용하는 시스템의 대역폭이 높을수록 무선 시스템 속도가 10배 이상 빨라져 데이터 애플리케이션 속도가 빨라지고 비디오 애플리케이션 채널이 많아진다. 또는 무선 시스템은 유사한 수신기 장치를 통해 의도하지 않은 사용자에게 중요한 정보를 전송할 수 있기 때문에 보안 위험이다. 무선 시스템은 다른 기기와 시스템의 간섭에 더 취약해 성능을 저하시킬 수 있다.[35] 일부 건물이 전선 설치에 어려움을 겪을 수 있는 것처럼 특정 지리적 지역과 일부 건물은 무선 설치에 적합하지 않을 수 있다.

배전

400kV 정격 구리 고전압 케이블 단면
구리는 전도성이 높기 때문에 배전 버스 바에 널리 사용된다.

전력 분배는 최종 사용을 위한 전기 공급의 마지막 단계다. 배전 시스템은 송전 시스템에서 소비자에게 전기를 전달한다.

전력 케이블은 옥외나 건물 내부의 송전 및 배전에 사용된다. 다양한 유형의 전원 케이블에 대한 세부 정보를 이용할 수 있다.[36]

구리는 400kV에서 400kV까지 높은 전압과 초고속 전압으로 작동하는 지하 송전선로에 선호되는 도체 물질이다. 구리 지하 시스템의 우위는 다른 도체에 비해 높은 부피 전기 및 열 전도도에서 기인한다. 구리 도체에 대한 이러한 유익한 특성은 공간을 절약하고, 전력 손실을 최소화하며, 낮은 케이블 온도를 유지한다.[citation needed]

구리는 광산과 수중 애플리케이션뿐만 아니라 전기 철도, 호이스트 및 기타 옥외 서비스에서도 계속해서 저전압 라인을 지배하고 있다.[5]

단독으로 또는 강철로 보강된 알루미늄은 무게가 가볍고 비용이 낮기 때문에 오버헤드 전송 라인에 선호되는 도체다.[5]

어플라이언스 컨덕터

가정용 애플리케이션 및 계측기를 위한 기기 도체는 땜질 또는 위상 식별을 위해 주석 처리될 수 있는 다발성 연선으로 제조된다. 하중에 따라 절연재는 PVC, 네오프렌, 에틸렌 프로필렌, 폴리프로필렌 필러 또는 면화가 될 수 있다.[5]

자동차 도체

구리 배선은 일정한 진동과 기계적 충격에 노출되어 자동차 교류 발전기에 제자리에 유지될 수 있을 정도로 강력하다.

자동차 도체는 온도 상승, 석유 제품, 습도, 화재 및 화학 물질에 내성이 있는 단열재를 필요로 한다. PVC, 네오프렌, 폴리에틸렌 등이 대표적인 절연체다. 전위는 전기 시스템의 경우 12V에서 기기, 조명 및 점화 시스템의 경우 300V - 15,000V까지 다양하다.[36]

자석선

자석 와이어 또는 권선 와이어는 전기 모터, 변압기, 인덕터, 발전기, 헤드폰, 확성기 코일, 하드 드라이브 헤드 포지셔너, 전자석 및 기타 장치의 권선에 사용된다.[5][10]

가장 흔히 자기선은 전자 코일을 만들 때 더 가까운 구리를 만들 수 있도록 완전히 분쇄되고 전기적으로 정제된 구리로 구성된다. 와이어는 전선에 흔히 사용되는 두꺼운 플라스틱이나 다른 유형의 절연체보다는 니스를 포함한 다양한 고분자 절연체로 코팅되어 있다.[5] 고순도 무산소 구리 등급은 대기 감소나 수소 가스에 의해 냉각된 모터 또는 발전기에 고온 적용에 사용된다.

구리 케이블용 스플라이스 클로저

구리 스플라이스 폐쇄는 인클로저 및 관련 하드웨어로 정의되며, 인클로저에 들어가는 하나 이상의 구리 케이블의 기계적 및 환경적 무결성을 복원하고 스플라이싱, 종단 또는 상호연결을 위한 일부 내부 기능을 제공한다.[37]

폐쇄 유형

Telcordia 산업 요구사항 문서 GR-3151에 명시된 바와 같이, 폐쇄에는 버트 클로저와 인라인 클로저라는 두 가지 주요 구성이 있다. 버트 클로져는 케이블이 한쪽 끝에서만 클로저로 들어갈 수 있도록 허용한다. 이 설계는 돔 폐쇄라고도 할 수 있다. 이러한 폐쇄는 나뭇가지 스플라이싱 등 다양한 용도로 사용할 수 있다. 인라인 폐쇄는 폐쇄의 양쪽 끝에 케이블이 들어갈 수 있도록 한다. 그것들은 분기 스플라이싱과 케이블 접속을 포함한 다양한 어플리케이션에서 사용될 수 있다. 인라인 폐쇄는 케이블 접근을 폐쇄의 한쪽 끝으로 제한하여 버트 구성에서도 사용할 수 있다.

구리 스플라이스 폐쇄는 기능 설계 특성에 의해 정의되며, 대부분의 경우 특정 배치 환경 또는 애플리케이션과 독립적이다. 이때 텔코르디아는 두 가지 유형의 구리 폐쇄를 확인했다.

  1. 환경 밀폐 폐쇄(ESCS)
  2. 자유 호흡 폐쇄(FBC)

ESC는 액체와 증기가 폐쇄 내부로 침입하는 것을 방지하는 인클로저에서 일반적인 이음매 폐쇄로 예상되는 모든 특징과 기능을 제공한다. 이것은 고무 개스킷이나 핫멜트 접착제와 같은 환경 밀봉 시스템을 사용하여 이루어진다. 일부 ESC는 습기가 닫히지 않도록 하기 위해 가압 공기를 사용한다.

FBC는 바람으로 인한 비, 먼지, 곤충의 침입을 막는 전형적인 이음새 폐쇄로 예상되는 모든 특징과 기능을 제공한다. 그러나 이러한 폐쇄는 외부 환경과의 자유로운 공기 교환을 허용한다. 따라서 폐쇄부 내부에 응결이 형성될 가능성이 있다. 따라서 폐쇄부 내부에 물이 축적되지 않도록 적절한 배수를 제공할 필요가 있다.

미래 트렌드

여러 개의 구리 코일이 유도솥에 사용된다.

구리는 특히 공간적 고려가 중요한 대부분의 전선 용도에서 계속 지배적인 재료가 될 것이다.[3] 수십 년 동안 자동차 산업은 특정 용도에 더 작은 직경의 전선을 사용하는 것을 고려해 왔다. 중량이 적고 전도성 성능이 개선된 직경이 작은 전선을 허용하는 구리-마그네슘(CuMg) 등 구리합금을 사용하는 제조사가 많아지고 있다. 구리-마그네슘과 같은 특수 합금은 자동차, 항공우주 및 방위 애플리케이션에서 사용이 증가하기 시작하고 있다.[38]

고속 음성 및 데이터 신호의 전송을 늘려야 하는 필요성 때문에 구리선의 표면 품질은 계속 향상될 것으로 예상된다. 구리 도체의 "영점" 결함을 향한 더 나은 그리기성 및 이동에 대한 요구가 계속될 것으로 예상된다.

고속 코일링 작업 중 형상성을 개선하고 과도한 와이어 스트레칭을 방지하기 위해 자석 와이어에 대한 최소 기계적 강도 요건이 진화할 수 있다.[citation needed]

구리선 순도 표준이 현재의 최소값인 101% IACS 이상으로 증가할 것 같지는 않다. 비록 6-나인 구리(순수 99.9999%)가 소량으로 생산되었지만, 그것은 매우 비싸고 아마도 자석, 통신, 건물 전선 같은 대부분의 상업적 응용 분야에서는 불필요할 것이다. 6-나인 구리와 4-나인 구리(순도 99.99%)의 전기전도도는 주변 온도에서 거의 동일하지만, 고순도 구리는 극저온에서 전도도가 높다. 따라서 비결정성 온도의 경우, 4-나인 구리는 대부분의 상용 와이어 적용에서 우세한 재료로 남아 있을 것이다.[3]

절도

1986~2011년 세계 구리 가격

2000년대의 상품 붐 동안, 구리가격이 전세계적으로 상승하여, 범죄자들이 전력 공급과 통신 케이블에서 구리를 훔칠 동기를 증가시켰다.[39][40][41][42]

참고 항목

참조

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