원통 (도구)

원통(圓筒)은 원기둥 모양의 통, 물체를 이르는 말이며 원기둥(cylinder)의 다른 표현이다. 원기둥은 두 밑면이 합동 관계의 원이고, 한 밑면의 원주에서 다른 밑면까지의 가장 가까운 점까지의 선분을 포함한 3차원 입체도형이다. 이때, 해당 선분들의 집합은 원기둥의 옆면을 생성한다.

개요

원통은 위와 아래의 평면(두 개의 밑면)이 원이고 고정된 축과 항상 평행인 직선의 회전으로 생긴 입체를 말한다. 각기둥과 비슷하지만 밑면이 다각형이 아닌 원이기 때문에 각기둥은 아니다. 그리고 두 밑면이 서로 평행하고 합동이다. 원기둥은 한 축을 중심으로 직사각형을 1회전하여 얻을 수 있는 회전체의 일종이다. 그렇기 때문에 원기둥의 회전축과 평행한 평면으로 잘라내면 그 단면으로 직사각형을 얻고, 회전축과 수직인 평면으로 잘라내면 그 단면으로 원을 얻는다.

배럴

배럴통

배럴(barre)은 가운데가 불룩한 커다란 원통형의 용기를 말한다. 나무 통널을 나무나 쇠로 된 둥근 테에 끼워 만든 용기다. 과거에는 이 나무통에 액체를 담아 날랐는데 특히 와인, 위스키, 브랜디와 같은 숙성용 술 용기로는 오크(oak)통이라 하여 지금까지도 사용하고 있다. 그래서 요즘 사람들은 주로 술통 취급이다. 현대에 들어와서는 한국에서 흔히 드럼통이라 부르는 철제 또는 합성수지 재질의 큰 통도 배럴이라고 부르곤 한다. 과거에 위와 같은 나무로 된 둥근 통에 액체를 담아 나르던 시절로부터 전해져 내려오는 단위. 나무통의 형태는 해적 영화에 나오는 물건들을 생각하면 대략 맞겠다. 오크통이라고 한다. 야드파운드법에서 쓰는 단위로, 기호는 bbl. 영국 갤런은 약 4.546 L이고 미국 갤런은 약 3.785 L라고 한다. 그리고 배럴은 31.5 갤런(미국 일반 액체용), 혹은 42갤런(미국 석유 기준)이다. 즉, 석유 관련한 뉴스에서 텍사스 원유나 두바이유의 가격은 1배럴을 기준으로 한 것인데, 1배럴을 알기 쉽게 리터로 하면 158.987 294 928리터가 된다. 대략 160리터 가량이라고 생각하면 된다. 즉, 서부텍사스산 원유의 가격이 2020년 4월말 기준 1배럴당 11달러라면 1리터 당 7센트, 한국돈으로는 83원[2] 정도가 된다.

드럼통

드럼통

드럼통(drum)은 벌크 화물을 수송하기 위해 사용되는 원통 모양의 용기이다. 드럼통은 강철, 촘촘한 판지(섬유 드럼/fiber drum), 플라스틱으로 만들 수 있으며 액체와 파우더의 수송 및 저장을 목적으로 보통 사용된다. 드럼통은 위험물의 수송을 위해 인증을 받기도 한다. 수송되는 물건들은 관련 규제를 따르는 드럼통에 적재되어야 한다. 드럼통은 일반적인 용도에서는 간단히 통, 배럴(barrel)이라고도 한다. 드럼을 배럴(barrel)로도 부르는데 이 두 용어는 번갈아 가며 사용된다. 수많은 드럼통들은 보통 208 리터(55 US gal, 46 imp gal)의 양을 담을 수 있고, 880 밀리미터(35인치) 미만의 높이, 610 밀리미터(24인치) 미만의 직경으로 측정되지만, 그 외에 1 원유 배럴보다 많은 약 13 갤런을 보유하는 경우도 있어서 차이가 있을 수 있다. 미국에서 25-US-gallon(95 l; 21 imp gal) 드럼도 일반적으로 사용되며 높이는 동일하다. 이는 혼재된 화물 운반대들을 쌓아올리기 쉽게 해준다. 배럴은 플라스틱, 합판 판지, 강철로 구성할 수 있다. 드럼통에는 오픈 탑(open top)과 웰디드 탑(welded top), 이렇게 2가지 아형이 존재한다. 후자의 경우 배럴이라고 불리는 것이다. 이들은 가루 형태(파우더)의 음식들을 효율적으로 조달할 수는 없지만 저장 정도는 잘 해낼 수 있다. 그러므로 이러한 음식 보다는 액체류의 수송이나 저장에 쓰인다. 플라스탁 형태의 드럼통은 인젝션 블로 몰딩 기법을 사용하여 제조되며 뚜껑이 분리되어 있거나(섬유 드럼과 비슷) 웰디드 탑(구멍에 마개가 있는)으로 구성된다. 금석 드럼통들은 냉각 압연된 강철 시트로 제조되며, 긴 파이프같은 부분에 영접하여 인박기 위에서 드럼통 몸체로 가공된다. 이음매가 그 뒤에 드럼통 하단 또는 하단과 상단 두 곳에 부착된다. 세탁기 중에서 통이 옆을 향해있는 세탁기 역시 세탁통이 드럼통을 닮아서 드럼세탁기라고 불린다. 역학에서의 drum은 드럼통이 아닌 로프를 감을 수 있는 원통형 물체를 의미한다. 주변에서 흔히 볼 수 있는 드럼은 물을 사출할 수 있는 호스가 감겨있는 그것이다. 대부분 당기면 자동으로 되감기도록 설계되어 있어 드럼보다는 릴, 릴호스 등으로 더 많이 불리는듯 하다.

원통형 배터리

원통형 배터리

우리가 일상 속에서 가장 많이 접하는 배터리는 대부분 둥근 모양이다. 원통형은 보통 배터리라고 하면 가장 먼저 떠올리는 모양으로,가장 오래된 배터리 기술이다. 원통형 배터리는 두루마리 휴지를 돌돌 말듯이 양극과 음극을 구부려 돌돌 마는 와인딩 방식으로 제조해 만들기도 쉬운 편이다. 원통형 배터리의 가장 큰 장점은 가격 경쟁력이다. 많은 대형 제조사들이 표준화된 규격에 맞는 충분한 설비를 갖추고 있어 각형이나 파우치 타입에 비해 많은 양을 빠르게 생산할 수 있다. 원통형 배터리는 다양한 곳에서 활용되는 만큼 국제적인 규격과 기준을 갖추고 있다. 배터리 소재를 원통으로 패키징하는 형태로 가장 전통적인 방식의 배터리이다. 현재 전 세계에서 사용되는 원통형 배터리의 대부분은 18650과 21700두 종류입니다. 그리고 아직 개발 중인 4680(0)이 있다. 18650, 21700, 4680(0)은 원통형 배터리의 이름이자 규격을 나타낸다. 18650 배터리는 지름 18mm, 길이 65mm의 규격으로 전기차에 주로 사용된다. 원통형 배터리는 표준화된 크기로 대량생산이 용이하고 각형 배터리나 파우치형 배터리보다 원가 부담이 낮다는 장점이 있으나, 원통의 한계상 공간 활용이 뛰어나지 못하고 수명이 짧다는 단점이 있다. 원통형 배터리는 일본 파나소닉 등이 생산하고 있으며 테슬라 등의 전기 자동차에 탑재되고 있다.

선반

선반

선반은 공작물에 회전 운동을 주고 절삭공구가 전후 또는 좌우로 직선 운동을 하여 원통형으로 절삭하는 공작기계다, 주축에 고정된 바이트라는 날붙이 형태의 공구에 접촉시켜 가공하는 기계다. 보통 선반을 이용해 원통 형상의 공작물 외주를 원형이나 테이퍼 형상으로 만들거나 구멍 뚫기, 구멍을 확대하는 보링, 나사 내기, 홈을 깎으며 절단하기 등이 가능하다. 1877년 모즐 리가 완성한 근대적인 미끄럼 공구대가 붙은 선반 기계를 말하며 역사가 가장 오래된 공작기계로 동작 구조를 살펴보면 도자기를 빚는 물레와 상당히 유사하며 원리 자체도 같다고 할 수 있다. 종류나 사용 용도에 따라 범용선반, NC 선반, CNC 선반, 전용 선반 등 여러 가지로 나누어지며 보통 산업현장에서는 사람이 직접 조작해야 하는 범용선반과 컴퓨터로 프로그램을 입력하면 기계가 스스로 가공하는 CNC선반을 많이 사용한다. 범용선반은 작업자가 이송 조작이나 공구 교환을 수동으로 실시하는 선반 가공으로 척이라는 파지구로 고정한 공작물을 고속 회전시켜 가공하는 것이고 NC선반은 컴퓨터로 제어하여 작업하는 것으로 초심자도 일정 수준 이상 품질의 가공이 가능하며 여러 공구를 자동으로 교환하는 기기도 있어서 효율적으로 작업할 수 있다.

작업

절삭 가공을 하기 위해서는 절삭과 이송 2가지 동작이 있어야 한다. 절삭은 대상 물체에서 일부를 깎아내는 작업을 말하며 이 작업을 위해서는 깎는 도구인 바이트와 가공할 공작물이 있어야 한다. 절삭가공 방식에는 가공하는 공작물을 고정한 채 공구를 회전시키는 전삭과 공작물 그 자체를 회전시키는 선삭이 있다, 전삭은 밀링으로 하는 가공 그리고 선삭은 선반으로 하는 가공을 말한다. 선반은 원통 가공, 테이퍼 가공, 홈(절단) 가공, 윤곽 가공, 단면 가공, 단면 홈 가공, 총형 가공, 보링 및 내부 홈 가공, 드릴링, 절단, 나사 가공, 널링 등 작업을 수행한다.

종류

• 보통선반 – 기본적인 구조와 기능을 가진 대표적인 기계로 구성은 주축대, 심압대, 왕복대, 베드로 나눠지고 작업 범위가 넓다.
• 탁상식 선반 – 작업대에 설치하여 사용하는 소형선반이다.
• 공구선반 – 보통 선반과 같지만 정밀한 형식으로 되어 있고, 부속장치가 있다.
• 정면선반 – 길이가 짧고, 지름이 큰 일감을 가공한다. 주축대에 지름이 큰 면판을 설치해서 왕복되는 주축 중심선과 직각으로 왕복. 베드에 있다.
• 터릿선반 – 여러 개의 공구를 공정 순서대로 고정하여 작업하는 것으로 대량생산에 사용한다.
• 다이선반 – 공구대에 여러 개의 바이트가 부착되어 이 바이트 전부 또는 일부가 동시에 절삭가공을 하는 선반이다.
• 차축선반 – 철도 차량의 차축을 전문으로 절삭하기 위한 선반을 말한다.
• 수직선반 – 공구의 길이방향 이송 및 주축이 수직으로 설치되어 있으며 중량물 절삭에 사용하며 공작물의 탁착이 편리하다.
• 모방선반 – 형판이나 모형을 이용해 형판과 같은 윤곽절삭을 한다. 모방 장치를 갖춘 선반으로 소량생산에도 적합하다.
• 나사절삭선반 – 나사 깎이를 전문으로 하는 선반으로 일정한 길이만큼 나사가 각이면 공구가 자동적으로 나사에서 떨어지는 구조로 되어 있다.

특징

• 생산 속도가 빠르다.
• 단가가 저렴하다.
• 대칭 형태의 제품 생산이 가능하다.
• 간단한 부품 형상만 제작 가능하다.
• 회전 대칭 형상만 제작 가능하다.
• 추가적인 프로세스가 요구되는 경우가 많다.

원통 연삭

원통 연삭

원통 연삭은 회전하는 연삭 숫돌에 대해, 반대 방향으로 회전하는 공작물을 맞추어 외면을 연삭하는 가공 방법으로, 일반적으로 원통 형상의 공작물을 가공할 때에 이용된다. 마무리의 치수 정밀도가 선반이나 밀링에 의한 가공에 비해 훨씬 높은 특징을 가지고 있다. 고속 회전하는 연삭 숫돌에 대해 공작물을 맞추는 것만으로, 전체적으로 정돈된 치수의 제품이 완성된다. 주로 원통축이나 단차축, 테이퍼축 등의 가공에 사용된다. 금속 가공 중에서도 고속으로 회전하는 연마 숫돌을 이용한 가공 방법을 연삭 가공이라고 부른다.  공구를 이용하여 금속을 깎아 가는 절삭 가공이나 공작물에 연마 공구를 밀어 깎아 가는 연마와는 다른 방법으로 나누어져 있다.

종류

원통 연삭은 크게 3종류로 나눌 수 있다.

• 트래버스 연삭 : 트래버스 연삭은 숫돌을 공작물의 축 방향으로 평행 이동시키면서 연삭을 수행한다. 여러 번 왕복하여 표면을 균등하게 정돈하는 가공 방법이다. 길이가 숫돌보다 길고 단차가 없는 것을 가공하는데 적합하다. 또한 무게가 무겁게 움직이기 어려운 공작물에 대해서는 숫돌대를 이동하는 타입의 트래버스 연삭도 사용되도록 되어 있다.
• 플런지 연삭 : 회전하고 있는 가공물에 대해, 숫돌을 수직으로 눌러 가는 가공 방법이다. 숫돌이나 가공물을 미끄러지지 않고 연삭하기 때문에 공작물이나 숫돌의 폭보다 짧은 것 또는 긴 것의 일부를 깎기에 적합하다. 또한 절삭 효율이 좋기 때문에 양산 부품의 가공에 적합하다.
• 앵귤러 연삭 : 앵귤러 슬라이드, 앵글 슬라이드라고도 불리는 가공법으로 숫돌에 대해 대각선 위치에서 연삭을 실시하는 절삭 방법을 말한다. 비스듬한 각도로 설정되어 공작물의 원통 부분뿐만 아니라 단면도 동시에 가공 할 수 있다.  게다가, 평면뿐만 아니라 계단이 있는 워크도 효율적으로 깎을 수 있어 부품 전체의 가공을 단시간에 마무리할 수 있다.

특징

각각의 연삭 방법에 따라서도 다른 특징이 있어 각각에 다른 메리트, 단점이 있습니다만 일반적으로 원통 연삭은 수많은 연삭 중에서도 정밀도가 높고 폭넓은 소재의 가공에 적응한다. 또한 홈 등이 있어도 가공이 가능하다. 한편, 움직임이나 가공 범위에는 제한이 있어 일정 이상으로 자유도를 높이려고 하면 정밀도나 마무리의 질이 낮아져버린다. 또, 시간이 걸리는 가공이라 생산성이 좀처럼 오르지 않기 때문에, 대량 생산에는 적합하지 않은 점도 단점이라고 말할 수 있다.

참고자료

• 〈원기둥〉, 《위키백과》
• 〈드럼통〉, 《위키백과》
• 〈원기둥〉, 《나무위키》
• 〈배럴〉, 《나무위키》
• 〈드럼통〉, 《나무위키》
• 〈전기차 배터리 종류〉, 《네이버 지식백과》
• 부분과 전체, 〈왜 원유(原油)의 단위는 배럴(barrel)일까〉, 《네이버 블로그》, 2014-04-04
• 〈전지전능한 전지 이야기 – 배터리 ALL-ROUNDER, 원통형 배터리〉, BATTERY INSIDE
• 뽀니, 〈선반가공 종류 알아보기〉, 《티스토리》, 2020-11-26
• KaNonx카논, 〈원통 연삭이란? 종류와 장점과 단점을 설명한다〉, 《티스토리》, 2022-01-17

같이 보기

• 원
• 통
• 용기
• 강철
• 플라스틱
• 절삭공구
• 기계
• 구멍
• 절단

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