단선(solid)과 연선(stranded) 중 하나를 선택하는 것은 굴곡 수명, 진동 내구성, 단자 연결 방식을 결정하는 구조적 선택이며, 다음 네 가지 요소를 고려해야 합니다.
핵심 요약
- 단선은 단일 도체이며, 연선은 여러 개의 가는 가닥을 묶은 것입니다. 금속 재질이 아닌 이러한 구조적 차이가 굴곡 수명, 진동 저항성, 도체 연결 방식을 결정합니다.
- 움직이거나 진동하는 모든 곳에는 연선을 사용해야 합니다. 연선은 굽힘 응력을 분산시키지만, 단선 도체는 가공 경화로 인해 파손될 수 있습니다.
- 단선은 고정된 정적 경로에 적합합니다. IDC 리본, PCB 핀, 나사 단자 등 단선의 강성과 낮은 비용이 장점이 되는 곳에 사용하십시오.
- DC 및 저주파수 환경에서 두 도체는 동일한 단면적에 대해 동일한 전류를 전달합니다. 일반적인 연선은 고주파수에서의 표피 효과(skin effect)를 줄이지 못하며, 개별 절연된 가닥으로 구성된 리츠 와이어(Litz wire)만이 이를 해결할 수 있습니다.
- IEC 60228에 따른 연선 등급(Class 1 단선부터 Class 6 초유연성 연선까지)은 구조와 굴곡 수명을 연결하는 정확한 사양입니다.
엔지니어링 경험 법칙: 도체가 사용 중에 구부러지거나 휘어지거나 진동할 경우 연선을 지정하십시오. 연선 등급이 세밀할수록 굴곡 수명이 길어집니다. 단선은 고정되어 한 번만 연결하는 경로에만 사용하십시오.
단선 vs 연선: 구조적 차이
단선 도체는 특정 규격의 연속된 금속 조각 하나로 구성됩니다. 동일한 규격의 연선 도체는 더 얇은 여러 가닥을 꼬아 전체 단면적을 동일하게 맞춘 것입니다. 전기적 면적은 동일하지만 기계적 거동은 다릅니다.
이러한 차이가 각 도체의 사용처를 결정합니다. 연선은 가닥들이 서로 미끄러지며 구부러질 수 있어 반복적인 굴곡을 견딜 수 있지만, 단선 도체는 굽힘 응력이 한 단면에 집중되어 결국 균열이 발생합니다. 이는 도체 재질과는 별개의 결정 사항입니다. 구조가 선택되면 구리, CCA 및 알루미늄 도체 재질 중 하나를 선택하는 것이 다음 단계입니다. 맞춤형 케이블 어셈블리에서는 두 가지 모두 명확하게 지정됩니다.
단선과 연선 사용 시기
결정은 기계적 환경과 단자 연결 방식에 따라 달라집니다:
| 속성 | 단선 (Solid Wire) | 연선 (Stranded Wire) |
|---|---|---|
| 구조 | 단일 도체 | 여러 개의 가는 가닥을 꼬아 만듦 |
| 굴곡 수명 | 낮음 — 가공 경화 및 파손 발생 | 높음 — 가닥이 응력을 분산함 |
| 진동 저항 | 낮음 | 높음 |
| 단자 처리 | IDC, PCB 스루홀, 나사 단자 | 압착(Crimp), 납땜 |
| 전류 용량 (동일 게이지) | DC에서 동일 | DC에서 동일 |
| 상대적 비용 | 낮음 | 높음 (가공 공정 추가) |
| 일반적 용도 | 고정형 PCB 점퍼, IDC 리본, 건축용 배선 | 케이블 어셈블리, 하네스, 움직임이 있는 모든 곳 |
대부분의 케이블 어셈블리와 와이어 하네스는 배선 경로가 복잡하고 취급이 잦으며 진동에 노출되기 때문에 산업용 인터커넥트에서는 연선이 주로 사용됩니다. 단선은 고정된 상태, 보드 레벨 또는 대량 단자 처리 애플리케이션에 한정되어 사용됩니다.
Get Conductors Spec'd Right for Motion and Vibration
연선 등급 및 굴곡 수명
"연선"은 한 가지 종류가 아닙니다. 가닥 수와 세밀함은 IEC 60228 표준에 따라 등급이 나뉘며, 실제 사양을 결정할 때는 이 등급을 지정해야 합니다:
| IEC 60228 등급 | 구조 | 일반적 애플리케이션 |
|---|---|---|
| Class 1 | 단선 | 고정 설치, IDC, PCB |
| Class 2 | 연선 (예: 7가닥) | 일반 배선, 가벼운 굴곡 |
| Class 5 | 유연성 (세밀한 연선) | 케이블 어셈블리, 배선 하네스 |
| Class 6 | 초고유연성 (매우 세밀한 연선) | 연속 굴곡, 로봇, 드래그 체인 |
더 세밀한 연선일수록 굴곡 수명이 길어집니다. Class 6 도체는 수백만 번의 굴곡 사이클을 견딜 수 있는 반면, Class 2 도체는 피로 파괴가 발생합니다. 이러한 구조는 로봇 및 자동화를 위한 고굴곡 케이블 어셈블리의 기초가 되며, 여기서 연선 등급은 동작 유형에 맞춰 선택됩니다. 게이지와 구조는 독립적인 요소이므로 AWG 와이어 게이지 선택 가이드를 사용하여 부하에 적합한지 모두 확인하십시오.
구조에 따른 단자 처리 방식의 변화
구조에 따라 도체를 종단 처리하는 방식이 결정됩니다. 연선(Stranded wire)은 압착(crimp) 또는 납땜으로 종단 처리합니다. 압착 배럴은 가닥들을 압축하여 기밀 연결을 형성하며, 이것이 거의 모든 커넥터 접점이 연선 도체에 압착되는 이유입니다. 배럴 스타일에 따른 장단점은 압착 단자 선택 가이드에서 다룹니다.
단선(Solid wire)은 연선으로는 불가능한 종단 처리를 가능하게 합니다. 절연체를 관통하여 단일 도체에 연결하는 절연 변위(IDC) 커넥터와 직접적인 PCB 스루홀 삽입이 그 예입니다. 반대로, 단선은 연선용으로 설계된 접점에 압착해서는 안 됩니다. 압착 형상이 맞지 않기 때문입니다. 리본 배선과 개별 배선을 혼합한 I/O 및 제어 케이블 어셈블리의 경우, 각 회로의 종단 방식에 맞춰 구조를 선택합니다.
고주파에서의 표피 효과(Skin-Effect)에 대한 오해
흔한 오해 중 하나는 연선이 고주파 전류가 도체 표면으로 몰리는 현상인 표피 효과를 줄여준다는 것입니다. 그렇지 않습니다. 일반적인 연선에서 가닥들은 서로 전기적으로 접촉하고 있으므로, 다발 전체가 동일한 직경의 단선처럼 작동하며 표피 효과도 동일하게 나타납니다. 가닥이 개별적으로 절연되고 교차된 리츠 와이어(Litz wire)만이 실제로 표피 효과와 근접 효과를 완화하며, 이조차도 대략 낮은 MHz 범위까지만 유효합니다. 대부분의 산업용 신호에서 이 차이는 무의미하며, RF의 경우 단선 대 연선 여부보다 도체 및 유전체 구조가 훨씬 더 중요합니다.
단선 대 연선에 관한 자주 묻는 질문
진동에는 단선과 연선 중 무엇이 더 나은가요?
진동에는 연선이 더 좋습니다. 연선의 가닥들은 유연하게 움직이며 기계적 변형을 분산시키는 반면, 단선 도체는 변형을 집중시켜 종단부나 굴곡 지점에서 피로 파괴를 일으킵니다. 움직임이나 진동에 노출되는 모든 어셈블리에는 연선, 이상적으로는 유연한 등급의 연선을 사용해야 합니다.
동일한 게이지의 단선과 연선은 동일한 전류를 전달하나요?
네, DC 및 저주파에서는 그렇습니다. 허용 전류는 단면적과 절연체 온도 등급에 따라 결정되며, 구조와 관계없이 동일한 AWG라면 이 두 가지는 동일합니다. 차이는 일반적인 연선 구조로는 변하지 않는 표피 효과로 인해 고주파에서만 나타납니다.
케이블 어셈블리 및 하네스에 연선(stranded wire)이 사용되는 이유는 무엇인가요?
케이블 어셈블리와 하네스는 설치 및 유지보수 과정에서 경로가 지정되고, 구부러지며, 취급되기 때문입니다. 연선 도체는 이러한 굴곡을 견디고 커넥터 접점에 안정적으로 압착(crimp)되는 반면, 단선(solid wire)은 가공 경화로 인해 파손될 수 있습니다. 단선은 고정된 보드 레벨 또는 IDC 애플리케이션에서만 사용됩니다.
단선을 압착할 수 있나요?
일반적으로 불가능합니다. 압착 접점은 여러 가닥의 연선을 압축하여 기밀 조인트를 형성하도록 설계되었는데, 단선 도체는 동일한 방식으로 변형되지 않아 신뢰할 수 없는 압착 결과를 초래합니다. 단선은 IDC, PCB 삽입 또는 나사 클램프 방식을 통해 종단 처리됩니다.
굴곡이 있는 애플리케이션에는 어떤 연선 등급을 지정해야 하나요?
경로가 지정되지만 대체로 정적인 어셈블리의 경우 Class 5 유연 연선이 일반적이며, 연속적인 굴곡, 로봇 또는 드래그 체인 동작이 필요한 경우에는 Class 6 초유연 연선을 지정하십시오. 연선 등급과 전체 구조가 적절히 검증될 수 있도록 예상 굴곡 횟수와 굽힘 반경을 명시해야 합니다.
단선과 연선 중 선택하는 것은 도체 금속을 선택하기 전에 이루어지는 구조적 결정입니다. 굴곡, 진동이 있거나 압착 방식으로 종단 처리되는 모든 경우에는 연선을 사용하고, IDC 또는 PCB 삽입 방식으로 종단 처리되는 고정 경로에는 단선을 사용하십시오. IEC 60228 연선 등급을 명확히 지정하고 부하에 따른 게이지를 별도로 확인하면, 도체가 어셈블리의 전기적 요구 사항과 기계적 요구 사항을 모두 충족하게 됩니다.
About the Author
Michael Wang
Senior Technical Engineer
As the technical lead at TeleWire, Michael bridges the critical gap between complex engineering requirements and precision manufacturing. With deep expertise in Design for Manufacturing (DFM) and signal integrity, he oversees the technical validation of custom interconnect solutions for mission-critical automotive, industrial, and medical applications.
