배선(配線, wiring)은 어떤 목적을 위해 결선(結線) 하는 일, 또는 그 연결된 도선을 말한다.
개요
배선은 전기 기기 또는 장치 간에 전류를 흘려 그 기기, 장치를 사용 가능하게 하기 위한 전선. 케이블 및 접속 부속품으로 구성된 결선 · 포선 작업의 총칭이며 장치나 기계 기구에 있어서 각 구성부품, 또는 회로, 회선을 구성하기 위한 도선을 말한다.[1]
배선은 대표적으로 전기 배선을 볼 수 있으며 자동차에도 다양한 배선이 들어 있다. 최근 자동차는 소재 기술의 발달과 IT 기술의 접목으로 전장화가 급속히 진행되고 있다. 편의 장치는 물론 환경과 안전을 획기적으로 혁신한 새로운 신제품이 빠르게 적용되고 있음을 우리는 신차 출시를 통해 접할 수 있다.
전장품의 증가는 전선량의 증가로 이어지고 전장품의 전기적 접속구 역할을 하는 커넥터의 수량 증가로 이어지게 된다. 차량에 적용되는 전선의 총 길이는 차량 1대 당 평균 약 1500 m에 이르며, 커넥터는 차종에 따라 대략 400~700개 정도가 사용된다. 전선과 커넥터의 양적인 증가를 억제하기 위해서 같은 기능성 종류의 전장품을 하나로 묶거나 통신망(In-Vehicle Network, IVN)을 활용하고 있기는 하지만, 전장품의 증가는 결국 전선량과 커넥터 수를 증가시키게 된다.
자동차의 배선
전선 케이블
전선과 커넥터의 증가로 전선의 도전성과 접속구의 신뢰성이 확보되지 않으면 여러 가지 전기적인 문제를 유발할 수 있으며 차량의 중량 증가로 이어지게 된다. 이러한 이유로 자동차용 전선은 도체 저항이 낮고 내유성, 난연성, 내마모성 등이 요구되며 또한 가벼워야 한다.
자동차용 전선은 전력을 공급하는 소스와 전장품, 전장품과 전장품 간 전력과 신호를 전달하는 전송망으로 마치 인체에서 신경과 혈관의 역할과 같다. 인체의 신경과 혈관에 이상이 생기면 신체의 중요한 기능이 장애를 일으키거나 치명적인 손상이 일어나는 것과 마찬가지로 자동차에서도 전선의 단락 또는 접속구에 접촉 불량이 발생하면 어느 한 기능이 작동 불능 상태가 되거나 운행 중 심각한 문제를 야기할 수 있기 때문에 자동차용 전선은 일반 전선과 달리 난연성이나 내마모성이 우수한 전선을 사용하도록 규정하고 있다. 따라서 자동차용 전선은 사용 환경 조건에 따라 차량 실내에 사용하는 자동차용 저압 전선과 엔진룸(engine room)과 같은 고온 환경에 견딜 수 있는 자동차용 저압 전선을 구분하여 사용한다.
일반 케이블
일반 케이블은 차량 주행에 필요한 주요 부품의 전원을 공급하고 신호를 전달한다. 주로 자동차 실내 배선 케이블에 적용되며 일반 신호용 케이블, 차량 실내 주(Main) 케이블, 차량 루프(Roof) 및 도어(Door) 케이블이 있다.
내열 케이블
내열 케이블은 내구성을 크게 향상시켜 내구성 및 내소음성이 우수하여 사용 온도 및 사용 환경이 고온, 진동 환경, 내열도가 높은 곳에 사용되며, 일반적으로 엔진룸(Engine Room) 부위에 사용된다. 또한 자동차용 고 내열 전선은 고 내열과 고 내유성을 가진 케이블로 엔진룸 및 연료 제어 계통에 사용되어 신호 전달 및 전력 전송을 담당한다. 고 내열 케이블은 일반/내열 케이블과 다르게 250℃(사용온도 -40~200℃)까지 견디는 특성을 가졌으며, 원재료의 고 내유 특성을 통해 오일 및 연료 침유 상태에서도 물성 변화 없이 견딜 수 있는 장점을 가지고 있다.
주로 차량 엔진룸, 차량 제어(Actuator, Switch etc), 배터리, 전조등, 연료펌프 등 배선에 사용된다.
차폐 케이블
차폐 케이블은 케이블의 데이터 전송 성능을 방해하는 전자기장(EMI)이나 전기적 노이즈로부터 신호를 보호할 필요가 있는 곳에 주로 사용한다. 이러한 노이즈는 케이블 외부의 전기 장치나 케이블 내의 다른 페어에서 발생한다. 금속 포일 또는 편조물을 재료로, 케이블 전체를 감싸거나 개별 페어에 적용하여 차폐한다. 차폐 방식은 케이블이 사용될 환경이나 운영되는 어플리케이션의 요구에 따라 결정된다. 주로 차량 내 전자기기 연결 예하면 오디오, 스테레오, 계기판 등 배선에 사용된다.
배터리 케이블
차량 내 배터리 부위에 사용되는 케이블로 일반적인 배터리 케이블과 접지용으로 사용되는 어스 본드(Earth bond) 케이블이 있다. 규격은 3SQ부터 100SQ까지 다양하며, 사용 부위 및 허용 전류에 따라 규격을 선정하며, 일반 배터리 케이블부터 고유연 타입의 배터리 케이블까지 있다.
모듈용 케이블
자동차 모듈용 케이블은 최근 자동차의 전자화에 따라 사용되는 케이블로 ABS 및 EPB, EPS 등 전자식으로 구동되는 부위에 사용된다. 엔진룸에 사용하는 케이블로 노크 센서 케이블(Knock sensor cable) 및 액추에이터용 케이블이 있으며, 구동부의 ABS 및 EPB, EPS (MDPS)에 사용된다. 최근 어라운드 뷰 모니터(Around View Monitor)와 후방 카메라가 보급화 됨에 따라 카메라 케이블 수요도 증가하고 있는 추세이다.
알루미늄 케이블
알루미늄 케이블은 최근 자동차 기술 트렌드에 맞춰 개발된 케이블로 기존의 구리(Cu)를 사용한 전선 대비 30% 이상의 경량화 효과가 있으며, 신호(Signal)용 케이블부터 배터리용 케이블까지 개발이 완료되었다. 향후 수요가 점차 늘어 자동차 전선의 80%를 대체할 것으로 예상된다.
고전압 케이블
자동차용 고전압 케이블은 하이브리드(Hybrid) 자동차부터 플러그인 하이브리드(PHEV, Plug-in Hybrid Electric Vehicle), 전기차(EV , Electric Vehicle)의 실내외 모든 곳에 사용된다. 600V~1000V에 대응하도록 설계되었으며, 타입은 크게 비차폐/차폐 타입이 있고 사용 부위에 따라 허용 온도 및 차폐 타입을 구분한다.
케이블 색상 구분
자동차용 전선은 전선의 색상에 따라 사용하는 계통이나 회로를 구분하고 있으며 이에 따라 회로설계나 사후관리 시 혼선 예방 및 작업의 효율성을 높여주고 있다. 자동차용 전선의 바탕색(또는 기준색)이 적색인 경우에는 전원 라인임을 의미하며, 흑색인 경우에는 접지 전선임을 의미한다. 또한 녹색의 경우에는 신호 라인의 전선임을 의미하며 황색인 경우에는 계기장치 또는 에어백 장치의 전선임을 의미한다.
보조색의 경우에는 새로운 전장품의 증가로 인해 표시하고자 하는 색상이 증가하고 있어 표준화된 색상이라도 각 완성차 메이커마다 차이가 있으며, 차종에 따라서도 통일하기 쉽지 않다. 따라서 완성차 메이커는 현재의 전장 시스템을 고려하여 전선 색상이 적용되는 장치나 회로의 성격에 따라 생산성을 향상시키기 위한 표준 모델을 재정립할 필요가 있다.
와이어 하니스
자동차의 소스 전원으로부터 공급되는 전원은 소스로부터 차량의 전단에서 후단까지 여러 가지 구동 부하를 공급하도록 되어 있기 때문에 자동차의 전선은 전선과 전선의 묶음, 즉 와이어 하니스(wire harness: 전선의 다발)로 실장 되고 있다.
와이어 하니스의 전선수와 길이는 전장품의 배치, 제조공정의 공수 등과 밀접한 관계가 있어 차종별 와이어 하니스 가지(wire harness branch)로 구분하여 조립하며 보통 와이어 하니스는 아래와 같이 나누어져 있다.
- 메인 와이어 하니스 : 엔진룸 정션박스(junction box)와 점화 스위치 등을 통해 각 와이어 하니스 가지로 전원을 공급한다.
- 엔진 와이어 하니스 : 엔진룸 정션박스나 점화 스위치를 통해 시동회로와 전조등 회로 등에 전원과 신호를 전송한다.
- 인스트루먼트 와이어 하니스 : 메인 하니스나 실내 정션박스를 통해 클러스터와 AV 시스템에 전원과 신호를 전송한다.
- 도어 와이어 하니스 : 메인 와이어 하니스나 실내 정션박스를 통해 도어 스위치 등의 전원과 신호를 전송한다.
- 리어 와이어 하니스 : 메인 와이어 하니스나 실내 정션박스를 통해 리어 콤비네이션 램프(Rear Combination Lamp) 등에 전원과 신호를 전송한다.
자동차용 커넥터
자동차용 커넥터는 와이어 하니스의 전선과 전선, 와이어 하니스의 전선과 전장품을 결합하여 전기회로를 구성하는 접속구 역할을 하는 부품으로 커넥터의 터미널과 터미널 간 접촉이 확실히 이루어져야 한다. 보통 커넥터의 터미널은 텝 터미널(tap terminal)과 리셉터클 터미널(receptacle terminal, 전기 연결단자 중 음극)이 결합돼 도체가 접촉하게 되는데, 이때 점접촉이나 선접촉에 의해 접촉면에 저항이 증가하면 흐르는 전류는 제한되어 전기적으로 문제를 일으키게 된다. 전류의 흐름이 큰 곳에 접촉저항이 증가하면 접촉 부위는 주울열에 의해 커넥터 하우징이 변형되기도 하고, 심한 경우에는 커넥터와 전선이 소손되는 경우도 발생하게 된다.
전류의 흐름이 작은 곳이라도 접촉저항이 증가하면 오작동이 일어나거나 시스템 동작이 불안정하게 된다. 또한 커넥터가 차량 외부에 노출돼 있는 경우라면 기후나 주변 환경에 따라 터미널 접촉면이 산화되어 접촉저항을 증가시키게 된다. 따라서 자동차용 커넥터의 경우 터미널과 터미널의 접촉은 접촉 면적이 충분하도록 면접촉 되어야 하고 차량의 진동에도 충분히 견딜 수 있는 구조를 갖춰야 하며 터미널에 접촉면이 부식되지 않아야 한다. 특히 자동차용 커넥터는 진동이나 기후 변화에도 접촉저항에 의한 불안전 동작이 일어나지 않아야 하므로 내진동 시에는 수 Hz~수백 Hz까지의 진동시험에서 1 ㎲ 이하의 순간 단선도 일어나서는 안 되는 엄격한 규격을 요구하고 있다. 일반적으로 자동차 커넥터의 터미널과 터미널 사이의 접촉저항은 3mΩ~10mΩ 범위이며 제조사의 커넥터 종류와 터미널의 재질에 따라 허용 온도 범위는 -40 ℃~120 ℃ 범위이다.
[2][3]
배선 작업의 중요성
자동차를 다루다 보면 큰 튜닝을 하지 않더라도 기본적으로 자동차에 배선 작업이 필요한 작업이 있다. 블랙박스, 내비게이션, 하이패스, 차량 경보기 등 배선 작업이 기본적으로 필요한 장착 기기들이 많다. 그리고 자동차 보조배터리, 공기청정기 등 추가되는 신제품들도 많이 출시되고 있다. 다만 배선 작업이 잘못되어 화재 위험에 놓일 수 있다.
자동차 배선 작업을 하면서 기본을 지켜야 한다.
- 배선은 난연 테이프 작업으로 마감을 해줘야 한다. 배선들을 하나하나 난연 테이프로 작업을 하는 것이 바람직하다.
- 다른 배선에 간섭되지 않도록 배선을 잘 배열해야 한다. 난연 테이프로 배선 작업을 한 후 에어백이나 차량의 다른 배선에 간섭이 생기지 않도록 배선 배열을 잘 해야 오작동이나 화재 위험에서 벗어날 수 있다.
- 퓨즈 등 보조 장치 장착 후 정비가 쉽도록 고정 위치를 잘 선택해야 한다. 배선의 위치 역시 변화가 없도록 고정 위치를 잘 선정해주는 작업도 기본이다. 이렇게 해야 추후 수리에서도 잘 찾을 수 있어서 수리가 용이하다.[4]
동영상
각주
참고자료
같이 보기
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