동축 케이블 등의 알루미늄 전선의 특징이란? 알기 쉽게 해설

알루미늄 전선은 동축 케이블뿐만 아니라 다양한 전기 배선에 사용되는 중요한 소재입니다. 구리선에 비해 경량이고 경제적인 알루미늄 전선은 산업용부터 가정용까지 폭넓은 용도로 활용되고 있습니다.

그래서, 이 기사에서는, 알루미늄 전선에 흥미를 가지고 계신 분을 향해, 종류나 특성, 메리트, 구체적인 용도에 대해 상세히 설명합니다. 전선 선택의 참고로서, 꼭 끝까지 읽어 주세요.

동축 케이블뿐만 아니라! 알루미늄 전선의 종류

알루미늄 전선에는 용도와 요구되는 성능에 따라 다양한 종류가 있습니다. 각각의 특징을 살려 효율적인 전력 전송과 신호 전송을 실현할 수 있습니다. 여기에서는 대표적인 알루미늄 전선의 종류와 그 특징에 대해 설명합니다.

동축 케이블

동축 케이블은 내부 도체, 절연체, 외부 도체, 외부 피복의 4층 구조로 구성된 전기 통신용 케이블입니다. TV용으로는 3C, 4C, 5C의 3종류가 있어, 숫자가 커질수록 굵어집니다. 3C는 3m 이하의 단거리 배선, 4C는 5~10m의 실내 배선, 5C는 10m 이상의 옥외 배선에 적합합니다.

알루미늄 동축 케이블은 구리와 비교하여 약 30% 가볍습니다. 외부 도체에 알루미늄 호일을 사용함으로써 우수한 차폐성과 저손실 신호 전송을 가능하게 하고 있습니다.

강심 알루미늄 철사

강심 알루미늄 철사는 중심에 강철 철사를 배치하고 그 주위를 경 알루미늄 선으로 덮은 구조의 전선입니다. 이 구조는 경량성과 높은 기계적 강도를 결합합니다. 무게는 동선의 약 3분의 1이면서 동등한 송전 능력을 갖습니다.

외경이 크므로 전계 강도가 작아져 코로나 방전의 발생을 억제할 수 있기 때문에 고전압 송전에 특히 적합합니다. 또한, 보다 선 구조에 의해 취급이나 시공이 용이하고, 송전 용량과 안정성의 향상에도 기여합니다.

알루미늄 합금 와이어

알루미늄 합금선은 순 알루미늄에 다른 금속 원소를 첨가하여 만들어진 고기능 도전 재료입니다. 세계 최고 수준의 제품은 기존 제품의 2배 이상의 강도를 실현하여 높은 피로 특성과 연결성, 성형 가공성을 갖추고 있습니다.

구리제의 전선에 비해 약 3분의 1이라는 가벼움이 특징으로, 이 경량성을 살려, 자동차용 와이어 하네스나 IoT 기기, 로봇 관련의 배선 등, 움직임을 수반하는 용도로 널리 채용되고 있습니다.

또한 직경 44μm라는 극세 직경까지 가공 가능한 우수한 가공성을 가지며, 표면에 안정된 산화 피막을 형성하기 때문에 내식성도 뛰어난 것도 특징입니다. 또한 저온 환경에서도 취성 파괴를 일으키기 어렵고 신뢰성이 높은 재료로 알려져 있습니다.

순 알루미늄 선

순 알루미늄 선은 알루미늄 순도가 99.5% 이상인 고순도 재료입니다. 구리선에 비해 약 3분의 1이라는 경량성을 가지며, 장거리의 송전선이나 배전 용도에 적합합니다.

표면에는 자연적으로 0.2μm 정도의 치밀한 산화 피막이 형성되어, 이 보호층에 의해 뛰어난 내식성을 실현합니다. 따라서 해안 부근 등의 혹독한 환경에서도 30년 이상 문제없이 사용할 수 있습니다.

가공성과 용접성이 뛰어나 TIG 용접이나 레이저 용접에 의한 접합이 가능합니다. 그러나 일반적인 알루미늄 합금에 비해 강도가 낮기 때문에 구조 부재로 사용하기에는 적합하지 않습니다. 주요 용도는 전기 장비 프레임, 조명기구, 화학 산업용 탱크, 에어컨 열교환기 등입니다.

알루미늄 도체 플라스틱 라인

알루미늄 도체 플라스틱 와이어는 알루미늄 도체 주변을 플라스틱 절연체로 덮은 전선입니다. 구리선에 비해 약 3/1의 중량으로 배선 작업의 효율화에 기여합니다.

절연체에는 주로 FEP나 ETFE 등의 불소 수지가 사용되어 뛰어난 전기 특성 외에도 높은 내열성과 내약품성을 갖추고 있습니다. 또한 플라스틱 절연체는 굽힘에 유연하게 추종하므로 복잡한 배선 경로에서도 취급이 용이합니다.

주요 용도는 경량화가 요구되는 자동차용 배선재나 전자기기, 통신기기입니다. 또한 고온 환경에서의 사용이나 암모니아 냉매 주변기기의 배선재, 모터용 권선으로도 활용되고 있습니다.

알루미늄 전선의 특성

알루미늄 전선은 구리선과는 다른 특성을 가지고 있습니다. 이러한 특성을 이해하면 알루미늄 전선을 적절하게 사용할 수 있습니다.

알루미늄 전선의 큰 특징은 구리선의 약 3/1이라는 경량성입니다. 또한 구리에 비해 유연성이 높고 약 2/1의 힘으로 구부릴 수 있습니다. 열전도율은 철의 약 3배로 높고, 열의 방산성이 뛰어납니다.

표면에는 자연적으로 산화 피막이 형성되어 이 피막이 내부를 보호하는 특징이 있습니다. 같은 중량으로 비교하면 구리선의 약 2배의 전류를 흘릴 수 있어 전기 전도성도 우수합니다.

알루미늄 전선의 장점

알루미늄 전선은 제조에서 시공, 운영 및 재활용에 이르기까지 수명주기 전반에 걸쳐 다양한 이점을 가지고 있습니다.

여기에서는 알루미늄 전선의 주요 이점을 5개 소개합니다.

비용 효율성

알루미늄 전선은 구리 전선에 비해 상당한 비용 절감을 실현할 수 있습니다. 재료 가격은 구리의 약 30~50%로 저렴하고, 특히 대규모 전기 공사 프로젝트에서 비용을 억제할 수 있는 이점이 있습니다. 또, 경량이기 때문에 운반이나 설치에 걸리는 인건비를 억제하는 것이 가능합니다.

시장가격이 비교적 안정되어 있기 때문에 예산관리가 쉬워 도난위험도 적기 때문에 보안대책비용 절감으로 이어진다.

우수한 노이즈 제거 성능

알루미늄 동축 케이블은 외부 도체에 알루미늄 호일을 사용하여 외부로부터의 정전 유도나 전자파 간섭을 효과적으로 방지합니다. 0.1~1000MHz라는 넓은 주파수 대역에서 100dB 이상의 노이즈 제거가 가능하며, 불과 10μm 정도의 얇은 알루미늄박에서도 실용적인 실드 효과를 얻을 수 있습니다.

취급 및 설치가 용이

알루미늄 전선은 시공 현장에서 취급하기 쉬운 것이 특징입니다. 구리선의 약 3/1이라는 경량성과 높은 유연성으로 배선 작업의 효율이 크게 향상됩니다. 특히 좁은 장소에서의 배선 작업이나 복잡한 경로에서의 시공에서는 이 특징이 큰 장점이 될 것입니다.

시공면에서는 케이블의 반입, 드럼의 하강, 이동, 매달기 작업 등이 기존의 구리선에 비해 적은 노력으로 실시 가능합니다. 알루미늄 도체의 구성을 최적화함으로써, 종래품의 1.5배의 유연성을 실현해, 연선 작업이나 단말 처리 작업의 효율이 현격히 향상하고 있습니다.

우수한 내식성

알루미늄 전선은 표면에 치밀하고 안정된 산화 코팅을 자연스럽게 형성하며, 이 코팅이 내부 알루미늄을 보호합니다. 약 1nm라는 매우 얇은 층이지만 매우 강인하고 화학적으로 안정되어 있기 때문에 30 년 이상의 장기 사용에서도 우수한 부식 효과를 유지합니다.

게다가, 표면의 산화 피막이 손상을 입어도, 산소가 존재하는 환경이면 즉시 재생되는 자가 복구 능력을 가지고 있습니다. 또한 특수 합금을 사용하여 표준 전선에 비해 1.6~2배의 내식 성능을 실현할 수 있습니다.

높은 재활용성

알루미늄은 융점이 낮고, 신품 제조시에 비해 불과 3%의 에너지로 재생이 가능하기 때문에, 「리사이클의 왕님」이라고 불리고 있습니다.

알루미늄의 품질이 재활용 과정에서 거의 열화되지 않는 것도 특징입니다. 이로 인해 전선의 도체로 사용되는 알루미늄은 거의 100%가 재활용되어 효율적인 자원 순환 시스템이 확립되었습니다.

알루미늄 전선의 용도

알루미늄 전선의 특성을 살린 응용은 산업계의 다양한 분야에 퍼져 있습니다. 여기에서는 대표적인 용도와 구체적인 활용 사례를 소개합니다.

조명 회로 및 배전

알루미늄 전선은 상업용 건물과 집 주택의 조명 회로 및 배전 시스템에서 널리 사용됩니다. 터널 조명용의 분기간선 케이블에서는, 지정 간격으로 미리 분기선을 접속해 몰드 절연하는 것으로, 높은 방수성과 작업 효율을 양립하고 있습니다.

또, 집합 주택이나 오피스 빌딩의 저압 간선에서는, 공장에서 미리 소정의 위치에 분기선을 접속한 「분기 첨부 케이블」이 일반적입니다.

배전 용도는 32mm²에서 120mm²까지 다양한 크기의 알루미늄 전선을 제공하며 용도와 필요한 전류 용량에 따라 선택할 수 있습니다. 특히 인텔리전트 빌딩 배선 시스템은 낮은 임피던스 특성을 활용한 다심형 케이블로 사용되어 첨단 전력 제어를 가능하게 합니다.

기계 및 장비의 전력 공급

공작기계나 산업설비에의 전력공급에서도 알루미늄 전선은 우수한 특성을 발휘합니다. 경량이므로 설치 작업의 효율화와 보수 관리가 쉬워집니다.

또, 변압기 등의 대용량 기기에서는, 권선의 알루미늄화에 의해 설비 전체의 경량화가 가능합니다. 이를 통해 설치 시 바닥에 가해지는 부하를 줄일 수 있으며 건물 구조 설계의 자유도가 높아집니다.

태양 광 발전

메가 솔라 발전소에서는 광대한 부지에 장거리 배선이 필요하기 때문에 알루미늄 전선의 특성이 큰 장점이 됩니다. 알루미늄 도선의 경량성에 의해 작업 효율이 대폭 향상되어 작업 인원의 삭감이나 비용 삭감을 기대할 수 있습니다.

최근에는 알루미늄 도선의 외장을 청색으로 하는 등, 구리선과의 식별을 용이하게 하는 궁리도 베풀어지고 있어 시공 미스의 방지나 도난 억제에도 효과를 발휘하고 있습니다.

정리

알루미늄 전선은 뛰어난 특성과 많은 이점을 가진 구리선의 대체 재료로 점점 주목을 받고 있습니다. 용도에 따라 적절한 종류를 선택하고 올바른 시공 방법을 사용하여 경제적이고 효율적인 배선 시스템을 실현할 수 있습니다. 앞으로도 기술혁신에 의해 추가적인 성능 향상과 용도 확대가 기대될 것이다.