제목: 용접기법의 역사
이름: * http://www.metalman.co.kr


등록일: 2008-11-17 08:39
조회수: 5419 / 추천수: 1191


20세기에는 용접이라는 기술의 발달로 철은 또 한번의 혁신의 시대를 맞게 된다. 1900년경에 불대(torch)를 사용하여 용접하는 가스(oxy-acetylene) 용접이 실용화되면서 현대적인 용접 방법이 도입되었으므로 그 역사는 100년 정도의 짧은 역사를 가지고 있다. 직접적이고 시간을 절약할 수 있는 이 가스용접기술은 모든 철 구조물을 만드는 데 혁신을 가져왔다. 이어서 1920년대에 다양한 전기 용접봉(coated electrode)이 개발되면서 가스 용접기술과 함께 전기(arc) 용접이 또 다른 중요한 용접기술로 사용되었으며 1942년부터 좀더 발전된 형태인 heli-arc 용접의 개발로 좀더 단단한 용접을 만들 수 있게 되었다. 이러한 기술은 20세기에 두 번에 걸친 세계 전쟁동안에 군수물자를 생산하는 기술로 사용되면서 급속도로 발전하고 확산되었다. 이러한 용접의 기법에는 다양한 종류가 있다.

금속과 금속을 이어서 하나로 만드는 방법(coalescence)은 크게 기계적 접합법과 야금적 접합법의 두 가지로 나눈다. 기계적 접합법은 두 금속을 맞대고 이을 곳에 구멍을 뚫어 볼트bolt나 리벳rivet으로 고정시켜 연결하거나, 얇은 금속판을 접어서 잇는 방법을 말하고, 야금적 접합법은 금속의 원형을 물리적으로 결합하는 용접鎔接과 납접蠟接이 포함된다. 즉, 용접은 야금적 접합 방법으로 서로 떨어져 있는 금속을 서로 녹여서 잇는 것을 말한다. 이를 위해 두 개의 금속은 밀접하게 접촉하여 한쪽의 분자들이 다른 쪽의 것과 결합을 하여야 한다. 이 과정에서 표면의 불순물을 없애고 산화막을 제거하여 원래의 금속만이 녹아 결합 할 수 있도록 플럭스flux를 사용한다.

다시 용접의 방법에는 대장간에서 금속을 달구어 두들겨 결합시키는 단접(forge welding)과 같은 압접(pressure welding)과 용접 부위의 표면을 용해하여 결합시키는 융접(fusion welding)이 있다. 압접의 종류인 단접은 풀무로 불 속에 금속을 달군 후 두들겨서 붙이는 과정이므로 작업 시설 크기의 제한과 식기 전에 작업을 마쳐야 하는 점 등의 조건으로 표현에 제약이 있어서 조각가들이 그리 많이 사용하는 기법은 아니다.

인도에서는 4세기 대장간에서 철판을 단조 용접해서 철기둥을 만들었다. 이 기둥은 약 7에서 8미터의 높이이고, 상부는 30센티미터, 하부는 40센티미터이며 6톤이나 나가는 거대한 기둥이었다. 이와 비슷한 것들이 로마, 영국 등에서도 발견되었다. 그러나 이러한 것들은 공예품이나 광의의 용접 기법에 속하며 인류의 철조 용접에 대한 필요성과 욕구의 오랜 역사를 볼 수 있는 것이고, 현대적 의미의 용접은 1774년 용접에서 중요한 역할을 하는 산소라는 원소가 발견됨으로서 큰 계기가 되었다. 1836년 영국의 화학자 Edmund Davy (1785-1857)가 가스 용접의 주요 연료인 아세틸렌의 성분에 관하여 이론적인 설명하였고, 1860년 프랑스 화학자 Berthelot (1827-1907)가 아세틸렌의 정확한 구성과 특성을 밝혀냈고, 독일의 Friedrich Wohler (Woehler)는 1862년 한걸음 더 나아가 탄화칼슘을 가지고 아세틸렌을 만들어 냈다. 이를 근거로 드디어 1877년경 가스 용접 기법이 개발되었고, 1887년의 용접 토치 개발과 1892년의 아세틸렌 생산이 미국에서 상용화됨으로써 가스 용접 기법이 널리 보급되었다.

전기용접 기법은 1810년 영국의 Humphrey Davy (1778-1829)경이 배터리를 이용하여 두 개의 탄소막대 사이에서 불꽃이 일어나는 것을 실증하여 보였는데, 이는 전기 용접의 선구적 연구였으며, 1831년 패러디faraday가 발전기 발명하게 되고 Michael Faraday가 1839년 전압을 일으키는 단일극을 발명한 것을 기초로 1860년경 영국인 Wilde가 전기 용접의 초기라고 부를 수 있는 방법의 특허를 받았다. 1885년 Nikolai N. Benardos와 Stanislav Olszewaski가 증기 엔진으로 발전기를 돌려서 일으킨 전기로 용접한 탄소 전기 용접의 영국에서 특허를 받고, 1887년부터 영국 공장에서 전기 용접을 사용하여 각종 기구를 생산하기 시작함.

테르밋 용접Thermit Welding (TW) 기법은 1903년 독일의 Hans Goldschmidt가 발명했는데, 이는 알루미늄 가루와 산화철이 발열하여 용접하는 것으로 철로를 용접하는 데 사용되었다.

용접이 산업에서 본격적으로 쓰이게 된 것은 미국의 주도로 20세기 산업이 활기를 띠면서부터인데, 1907년 2명의 독일인이 미국으로 와서 전기 용접 산업을 본격적으로 일으켰으며, 1913년 Avery 와 Fisher가 아세틸렌 실린더를 개발하여 간편하게 이동을 하며 용접을 할 수 있게 되었고, 1919년에는 용접이 하나의 산업으로 "American Welding Society "설립되었다. 1924년 처음으로 전체가 용접으로 완성된 철제 집이 지어졌다. 이론적으로 용접이 보급 된 것은 1933년 Lincoln Electric Co가 용접 전문서적인 "Procedure Handbook of Arc Welding Design and Fabrication"을 출판하여 보급했으며, 1948년 오하이오 주립대학에서 대학과정에서는 처음으로 용접과를 만들었다.

특히 구리나 알루미늄 등의 비철 금속의 용접은 재료의 특성상 기술적으로 한층 어려우며, 1920년대에 와서 구리합금이나 각각의 재료에 맞는 다양한 전기 용접봉이 개발됨으로써 가능해 졌고, 마그네슘과 스테인리스스틸을 용접하기 위하여 1942년 Gas Tungsten Arc Welding (GTAW)이 개발 되었다.

근래에 각종 금속 및 합금의 개발과 함께 그 용도가 넓어져서 금속 용접법에 대한 연구가 날로 향상 발전되어 가고 있다. 현재에 가장 효과 적인 용접 기법 중의 하나인 inert-gas metal-arc (MIG)용접기는 1948년 개발되었으며, 1954년의 플라즈마 용접Plasma Arc Welding (PAW), 1965년의 이산화 탄소 레이저CO2 lasers 용접을 비롯하여 가장 최근인 200년에는 이스라엘에서 100만분의 1초 안에 2백만 암페어를 일으키며 용접 시 열을 전혀 발생 시키지 않는 자기진동 용접Magnetic Pulse Welding (MPW)까지 개발되고 있다.

이러한 용접(welding)은 여러 가지 공업의 발전과 더불어 예술가들의 작품 표현에 중요한 자유를 가져왔다




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