용접 장비·전원 심화

정전류(CC) vs 정전압(CV) 특성

용접 전원의 출력 특성은 아크 안정성과 프로세스 적합성을 결정합니다.

정전류(CC, Constant Current) 특성:
- 아크 길이(전압)가 변해도 전류가 거의 일정하게 유지
- 드루핑(Drooping) 특성이라고도 부름 — V-I 곡선이 가파르게 하강
- 적용 프로세스: SMAW, GTAW (수동 프로세스)
- 이유: 수동 용접 시 아크 길이 변동이 불가피하므로, 전류(열 입력)가 안정되어야 일정한 용입 확보

정전압(CV, Constant Voltage) 특성:
- 와이어 공급 속도(전류)가 변해도 전압이 거의 일정하게 유지
- V-I 곡선이 거의 수평(약간 하강)
- 적용 프로세스: GMAW, FCAW, SAW (반자동/자동 프로세스)
- 아크 자기제어(Self-regulation): 와이어 돌출 길이가 짧아지면 → 전류 증가 → 와이어 용융 속도 증가 → 아크 길이 자동 복원

인버터 전원(IGBT)

현대 용접기의 주류인 인버터(Inverter) 전원은 다음과 같은 원리로 작동합니다:

1. AC 입력(50/60Hz) → 정류(Rectifier) → DC
2. DC → 인버터(IGBT 스위칭) → 고주파 AC (20~100 kHz)
3. 고주파 AC → 고주파 변압기 → 전압 변환
4. 변환된 AC → 출력 정류 → 용접용 DC (또는 AC)

인버터 전원의 장점:
- 고주파 변압기 사용으로 소형·경량 (기존 대비 1/3~1/5 무게)
- IGBT 스위칭으로 빠른 응답 속도 → 펄스 제어, 파형 제어 가능
- 높은 역률과 효율 (80~90%)
- CC/CV 양방향 출력 가능 (다기능)

IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor)는 고전압 대전류를 고속 스위칭할 수 있는 반도체 소자입니다.

듀티사이클(Duty Cycle)과 극성

듀티사이클은 10분 기준으로 용접기가 정격 전류로 연속 사용할 수 있는 비율입니다.

- 듀티사이클 60%, 정격 300A: 10분 중 6분 300A 사용, 4분 휴식
- 100% 듀티: 연속 사용 가능 (자동 용접기에 필요)
- 정격 전류 초과 시 사용 시간이 급격히 단축되며, 과열 보호 장치가 작동

극성(Polarity) 선택:
- DCEP(DC Electrode Positive, 역극성): 전극이 (+). 모재에 전자 충돌 → 깊은 용입. GMAW, FCAW, SMAW E7018
- DCEN(DC Electrode Negative, 정극성): 전극이 (-). 전극에 이온 충돌 → 얕은 용입, 높은 용착률. GTAW, SMAW E6010
- AC(교류): DCEP/DCEN 교번. 아크 쏠림(Arc Blow) 방지. SMAW, GTAW(알루미늄 — 청정작용)

전원 선택 가이드: 프로세스 → 극성 → 정격 전류·듀티사이클 → 입력 전원(단상/3상) 순으로 결정합니다.