케이블

제조 공정

철선의 제조는 근본적으로 자연산 실이나 손으로 뽑은 섬유로 밧줄을 만드는 것과 유사하다.

각각의 철선 두 가닥이 서로 꼬여지고, 이 꼬여진 가닥 6개가 중심선이 되는 밧줄 둘레에 다시 꼬여진다. 중심선은 새끼줄 또는 밧줄 구조로서 철선으로 되어 있거나, 사이잘삼·마닐라삼·헤네퀸삼·황마(黃麻) 등의 삼 섬유, 또는 꼬지 않은 폴리프로필렌 섬유로 만들어진다. 중심선의 기능은 가닥에서 철선들이 감긴 자리에 견고한 탄력을 제공하고, 튼튼한 밧줄 구조를 유지하게 하며, 특히 휨 응력이 수반될 때 약간의 내부 윤활을 줌으로써 밧줄의 용도를 확장시킨다.

밧줄 제작과정에 사용되는 철선은 코일로 감겨진 상태에서 먼저 가닥-형성 기계에 알맞은 얼레에 되감기게 된다.

이 되감기 과정에서 한 코일의 끝단은 새 코일에 연결되어 가닥 내에서의 철선이 끊어짐 없이 연장된다. 가닥-형성 기계의 설계구조는 섬유 및 실 밧줄 제조에 사용되는 가닥 꼬는 기계와 비슷하나, 꼬여진 가닥이 당겨져 감김에 따라 휘어지는 궤도가, 팽팽한 철선 구조에 파손이나 비틀림을 주지 않도록 큰 지름을 이룬다는 점이 다르다. 이러한 가닥-형성 기계에는 2가지 기본 유형이 있는데, 얼레가 내부에 수평 배열된 관형, 또는 얼레가 바퀴살처럼 배열된 더 느린 유성형(遊星形)이 있다.

가닥의 지름은 크기에 연관되게 철선들의 수를 조정함으로써 얻을 수 있다. 가닥의 유연성은 더 가는 철선들이 많이 사용될 때 향상된다. 그러나 굵은 철선으로 만든 가닥은 밧줄로 하여금 마멸과 표면손상에 더 잘 견디게 해준다. 굵은 철선 가닥은 대개 7개의 철선으로 꼬여진다. 가장 자주 사용되는 일반용도 철선밧줄은 각 25개의 철선으로 된 6개의 가닥으로 만들어진다.

별도의 유연성이 요망되는 곳에 맞는 철선밧줄로는 각 가닥당 31개, 41개, 또는 49개의 철선으로 되는 것이 통상적이다.

균등-꼬임법을 적용함으로써, 몇 가지 다른 규격의 철선으로 구성된 가닥들이 단일 공정으로 만들어질 수 있다. 3가지 일반적인 철선 배열방법들은 필러 와이어(Filler Wire), 실(Seale), 워링턴(Warrington) 등으로 알려져 있다. 또한 이런 방법들은 주어진 운용 조건에서 용도에 가장 적합한 가닥을 생산하려는 목적으로 가닥 자체 내에서 자주 혼용되기도 한다.

얼레나 릴에 감겨진 가닥들은 다음 단계로 접합기(closer)나 꼬임기(layer)로 가져와서, 6개의 가닥이 심선밧줄 둘레에 꼬여져 밧줄형태로 만들어진다. 섬유밧줄 꼬는 기계와 유사한 이 꼬임기는 수평 또는 수직으로 배열된 꼬는 구성품들로 설계되어 있다. 가장 큰 규모의 꼬임기는 총중량이 100t에 달하는 밧줄을 생산한다. 최대 용량으로 환산하면 이는 7.5㎝의 지름으로 약 2㎞에 달하는 연장 케이블에 해당된다. 현재 사용되는 최대의 꼬임형 철선밧줄은 지름이 12.7㎝이다.

6개의 얼레가 회전부 내에서 회전함에 따라 가닥들은 심선밧줄 주위에 밀착되어 서로 꼬임으로써 밧줄을 꼬거나 접합하게 된다. 심선밧줄의 과정과 같이 가닥들은 닻을 감아올리는 기계처럼 회전하는 1쌍의 홈이 팬 회전 드럼에 의해 당겨져 조임기를 통과하게 된다. 천천히 회전하는 릴에 감겨진 완성된 밧줄은 이제는 언제든지 사용가능한 상태이다. 대부분의 철선밧줄들은 오른나사 방향으로 꼬여지고, 각각의 가닥들은 왼나사 방향으로 꼬여 만들어진다. 이런 밧줄들은 '표준 꼬임형' 또는 오른방향 표준 꼬임형이라고 한다. 이와는 반대방향으로 꼬여진 왼방향 표준 꼬임형이라고 하는 밧줄들 역시 상용되고 있다.

표준 꼬임형 외에 '랭'(Lang) 꼬임형 밧줄도 만들어지는데, 이는 오른 또는 왼 감기 밧줄 꼬임형이라고 하며 가닥의 꼬임방향과 밧줄의 꼬임방향이 일치하는 것으로, 영국의 밧줄공장 경영자인 존 랭의 이름을 따서 명명된 것이다. 이 랭 꼬임형은 더 많은 부위의 가닥 표면철선들이 노출됨으로써 더 많은 부위들이 표면마모에 견디게 하고 심한 휨 응력을 받을 경우 사용수명이 길어질 수 있도록 한다.

랭 꼬임형의 단점으로는 비틀림의 불균형을 들 수 있는데, 사용시 만약 밧줄의 끝 부위가 자유로이 회전될 수 있는 상태라면, 이 랭 꼬임형 밧줄은 표준 꼬임형 밧줄보다 꼬여졌던 상태가 훨씬 더 잘 풀릴 것이다. 표준 또는 랭 꼬임형에 있어서 밧줄의 조직상태는 '전가공'(前加工) 또는 '비(非)전가공'으로 구분될 수 있다. 비전가공 밧줄은 앞서 설명했던 방법대로 꼬여진다.

전가공 철선밧줄 제조에서, 가닥 및 그 구성 철선들은 각기 밧줄 및 가닥꼬임 공정 동안 형태를 갖추게 되어, 밧줄 구조에서 띠게 될 나선형의 꼬임 형태가 가닥 형성기나 꼬임기 내에서 꼬임 구조가 완성되기 전단계에 먼저 가공된다. 그결과로 만들어진 밧줄은 느슨해질 경우 구성요소인 가닥 및 철선들의 꼬임 위치를 이탈시키는 잔류 응력을 갖지 않게 된다. 또한 이 전가공법은 밧줄이 활차의 도르래에서 굽힘을 받을 때 회전하려는 성향을 완화시켜준다.

이와 같은 2가지 특성으로 밧줄의 사용 수명은 더욱 길어진다. 전가공 밧줄은 밧줄끼리 꼬아 잇기가 더욱 쉽고 엉키는 경향이 훨씬 줄어들게 된다.

응용

대부분의 철선밧줄들은 크레인·기계삽·엘리베이터·채광견인기 등과 같은 견인 및 기중 작업과 그런 용도의 기계류에 사용된다.

빠른 움직임과 휨 응력에 대처할 수 있는 유연한 밧줄 구조는 일반적인 고려사항이다. 지탱줄, 버팀줄, 울타리용 밧줄 등과 같은 기타 용도에는 이 특성이 그리 큰 고려요소가 되지 않고, 6×19(6가닥, 가닥당 철선 19개) 구조 밧줄 대신 6×7 구조가 적합할 것이다. 주로 아연도금된 선박용 밧줄에 많이 쓰이는데, 선박의 의장(艤裝) 및 정박, 예인용으로는 뻣뻣한 6×7 구조가 적합하다. 그러나 유연성과 취급의 용이성이 지배적인 요구사항이 될 때는 가닥당 더 많은 철선구조가 필요할 것이다.