철조망 설명: 역사, 구조, 현대적 용도

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배경

철조망은 일정 간격으로 날카로운 돌기(가시)가 있는 금속 케이블로 된 울타리 재료입니다. 케이블은 보통 두 가닥 와이어를 서로 꼬아 만드는데, 이는 강도를 높이고 온도 변화에 따른 신축을 가능케 해 파손을 방지합니다. 날카로운 가시는 짧은 와이어 조각을 케이블 와이어 하나 또는 둘 다에 감아 만듭니다.

울타리는 농업 태동기 1만 년 전부터 다양한 형태로 쓰였습니다. 나무, 흙, 돌, 살아있는 식물(유럽 헤지, 중남미 선인장)로 만들었습니다. 금속이 울타리용으로 쓰인 건 19세기 강철 와이어 등장 이후입니다.

짧은 와이어는 최소 5,000년 전 금, 같은 연성 금속 두드려 만들었습니다. 서기 1000년경 연금속(납, 주석 합금) 막대를 더 단단한 금속(철) 다이스에 뽑아 더 긴 와이어 제작. 현대까지 19세기 중반까지 대부분 단철 와이어. 1870년 제강 기술 향상으로 최초 대량 강철 와이어 생산 가능.

강철 와이어는 목재 부족한 미국 서부 개척기 울타리에 처음 쓰임. 초기 와이어 울타리는 단일 가닥으로 추위나 방목 소에 쉽게 끊어짐. 1860년 프랑스 르옹스 외젠 그라생-발레당(Leonce Eugene Grassin-Baledans)이 돌출점 있는 꼬인 판금 가닥을 '울타리 보호용'으로 특허. 1867년 미국 알폰소 다브(Alphonso Dabb) 유사 특허. 같은 해 루시엔 스미스(Lucien Smith)와 윌리엄 헌트(William Hunt) 가시 달린 단일 가닥 와이어 특허. 1868년 마이클 켈리(Michael Kelly) 최초 이중 가닥 철조망 발명. 하지만 상업적으로 최초 성공한 철조망은 1874년 일리노이주 디캘브 조셉 파웰 글리든(Joseph Farwell Glidden) 특허. 같은 해 제이콥 헤이시(Jacob Haish)와 레오나드 엘우드(Leonard Ellwood)도 디캘브에서 유사 특허. 20년 법정 다툼 끝 미 대법원 글리든 승소, 그가 흔히 '철조망 발명자'로 불림.

1870~80년대 철조망 사용 폭발적 증가, 불행한 부작용도. 1885~86, 1886~87 혹한에 수천 마리 소가 남쪽으로 너무 멀리 가는 것 막으려 친 '드리프트 펜스' 철조망 못 뚫고 얼어 죽음. 목장주(울타리 없는 목초지 희망)와 농민(울타리 친 경작지 희망) 갈등이 펜스 절단, 토지 강탈, 폭력적 레인지 전쟁으로 비화. 결국 인간과 소 증가로 철조망 필수임 명확해지며 갈등 수습.

보어 전쟁 중 군사용 적응, 1차 대전 대규모 사용. 보안용으로도 쓰이나 여전히 90%가 농업용. 많은 골동품 철조망 수집가들, 희귀품 수백 달러 거래. 연례 철조망 축제 캔자스주 라 크로스(철조망 박물관 소재) 수백 명 참석.

원료

철조망은 보통 강철로 만드는데, 철과 소량 탄소 합금. 강철 제조 필수 원료: 철광석, 코크스(공기 없이 석탄 고온 가열로 만든 탄소 풍부 물질), 석회석. 녹 방지 위해 강철 와이어 보통 아연 도금. 때로 알루미늄 도금, 드물게 철조망 자체가 알루미늄.

제조
공정

강철 잉곳 만들기

• 1 철광석, 코크스, 석회석 고로에서 고압 열풍으로 가열. 코크스 열(철광석 용해)과 일산화탄소(철광석 산화철과 반응해 철 방출) 생성. 석회석이 철광석 불순물(황 등)과 반응해 슬래그 형성, 제거. 고로 최종 산물은 선철, 철 90%以上, 탄소 3~5%, 각종 불순물 함유.
• 2 선철을 강철로 만들려면 불순물과 대부분 탄소 제거. (탄소 없는 철은 강철보다 약함, 탄소 과다 시 취성.) 선철 정제법 여러 가지, 가장 흔한 건 염기성 산소 제강(BOS)법. 고압으로 용융 선철에 산소 불어넣기. 탄소 일산화탄소로 방출, 불순물 슬래그로 방출. 남은 용융 강철 주형 부어 수천 파운드 잉곳으로 냉각.

1800년경 광고 전단에 전년도 10만 마일 철조망 울타리 설치 기록, (헨리 포드 박물관 & 그린필드 빌리지 소장.)

겉보기 단순 발명품인 철조망은 흥미진진한 역사를 가집니다. 도입 전 초기 미국 농부들은 유럽 전통 따라 다양한 농업용 적절한 울타리 만들려 시도. 울타리 없는 공유지, '드&드' 돌/목재 울타리, '살아있는' 헤지 식물 울타리, 단순 와이어 울타리 시도. 결국 철조망이 저렴, 설치·유지 상대적 단순, 목재 같은 희소 지역 자원 독점 안 함, 가축 통제 고효율로 대체.

철조망은 목장주와 농민 간 악명 높은 '레인지 전쟁' 직접적 원인·핵심 무기. 철조망 둘러싼 특허권·라이선스 분쟁 끝에 철조망 제조업자 연합 결성해 가격 담합. 농민들 제조사 담합·독점 관행 비난, 제조사에 대항 결집.

철조망 공장도 시골 미국에 산업 가져옴. 일리노이 디캘브는 시카고 서쪽 60마일 한적한 농촌 마을이었으나, 조셉 글리든·제이콥 헤이시 같은 지역 발명가-기업가들이 1870년대 철조망 생산 깊게 관여하며 변화. 새 산업 일자리 공장들로 경제 기반·인구통계 변화, 철도 시설 확장으로 시카고와 더 가까워짐. 1890년대 사범학교·교대 추가되며 변혁 확정, '바브 시티(Barb City)' 로도 알려진 디캘브는 20세기 대도시 전초 기지화.

윌리엄 S. 프레처

빌릿 만들기

• 3 빌릿은 정사각 단면 강철 막대, 치수 보통 6인치(15cm) x 6인치(15cm) 미만. (치수 더 크면 블룸, 단면 직사각형이면 슬래브.) 강철 잉곳 2192°F(1200°C)까지 가열, 홈 롤 사이 왕복 압연해 적정 크기 도달. 거대 전단기로 희망 길이 절단, 냉각. 용융 강철을 물냉각 구리 몰드 부어 성형 후 물 분사 고화로 직접 빌릿 제작도 가능.

와이어 만들기

• 4 강철 빌릿 재가열·압연해 지름 0.2인치(5.6mm) 원형 막대(와이어 로드) 성형. 와이어 로드 코일로 권취(최대 3,969파운드/1,800kg), 와이어 제조사 출하.
• 5 가열 시 강철 표면에 생기는 산화철 스케일 제거. 뜨거운 묽은 산(황산 180°F[82°C] 또는 염산 140°F[60°C]) 침적 후 물 세척(피클링). 또는 와이어 로드 휠 사이 왕복 굽혀 스케일 탈락, 고속 모래/알루미나/주철 입자 분사 제거도 가능.
• 6 깨끗한 와이어 로드에 석회, 붕사, 인산염 코팅. 녹 방지, 잔여 산 중화, 와이어 제조 시 윤활제 부착 도움.
• 7 코팅된 와이어 로드 한 끝 뾰족하게 성형. 이 끝을 바늘귀에 실 꿰듯 초경 텅스텐 카바이드 니브(강철 홀더 둘러쌈) 다이스에 삽입. 와이어 로드 오일/비누 윤활, 다이 뽑아 지름 축소(인발). 다이스 시리즈로 원 크기에서 희망 와이어 크기로 축소. 철조망용 보통 0.097인치(2.5mm). 통상 6~7개 다이 필요.
• 8 인발로 와이어 경화·강직. 연화 위해 가열(어닐링). 용융염욕, 용융납욕, 질소 분위기 로에서 어닐링. 모두 강철 산소 차단으로 스케일 생성 방지.

철조망 만들기

• 9 철조망용 와이어 보통 아연도금(아연 코팅)해 내식성 확보. 와이어 완벽 깨끗하고 건조해야 제대로 아연도금. 먼저 뜨거운 묽은 염산욕 세척, 뜨거운 물 헹굼. 뜨거운 염화아연 또는 염화암모늄 용액 통과해 건조 중 녹 방지. 건조 후 용융 아연욕 통과. 여분 아연 닦아내고 냉각. (때로 알루미늄 코팅 유사 방식.) 전기아연도금도 가능: 와이어 음전하 주고 황산아연 등 아연염 용액 통과, 양이온 아연 음극 와이어에 끌려 코팅 형성.
• 10 단일 자동 머신이 아연도금 와이어를 철조망으로 변환 전 공정 수행. 두 와이어 공급돼 꼬이며 케이블 형성. 옆에서 다른 와이어 공급돼 케이블 와이어 하나 또는 둘에 감김. 이 와이어 양끝 비스듬히 잘라 2점 가시 형성. 두 와이어 꼬아 자르면 4점 가시. 철조망 설정 거리(보통 4~5인치/10~13cm) 당겨지며 공정 반복해 가시 균일 간격. 철조망 스풀 권취, 1,319피트(402m) 길이로 절단. 스풀 트럭 적재 출하.

품질 관리

미국재료시험학회(ASTM)가 철조망 표준 정립. 제조사들은 이 표준 시험으로 고객에 품질 보증.

50개 스풀 중 1개 선별 검사. 치수 정밀도 측정. 케이블 와이어와 가시 직경 편차 0.5인치(0.13mm) 이내. 가시 중심서 최소 0.37인치(9.5mm) 돌출. 가시 사이 간격 93.5% 이상이 희망 길이 ±0.74인치(19mm) 이내. (취급 중 가시 미세 이동으로 100% 정밀도 불가능.) 25피트(7.6m) 샘플에 4인치(10cm) 간격 시 최소 69개, 5인치(13cm) 간격 시 최소 55개 가시 포함. 스풀 와이어 최소 1,319피트(402m) 길이.

4피트(1.2m) 샘플 강도 시험. 측정된 힘으로 당겨 파단. 최소 4,230뉴턴 견뎌야.

아연도금 철조망은 추가 4피트 샘플 아연 코팅 시험. 샘플 계량, 염산으로 아연 제거, 재계량해 차이로 아연량 산출. 가시 아연 코팅도 유사 방식. 최소 중량은 케이블 와이어 직경별 상이. 가장 흔한 직경(0.097인치/2.5mm) 기준 라인 와이어와 가시 각각 제곱미터(11평방피트)당 최소 3.2온스(90g) 아연(1급) 또는 8.6온스(245g)(3급). 표준급 철조망은 라인 와이어 1급 또는 3급, 가시 1급. 체인링크 펜스급은 라인 와이어와 가시 모두 3급.

미래

클래식 철조망 울타리 여전히 농장 흔히 쓰이나, 망사 울타리(닭장 망처럼 가로세로 와이어 교차), 전기 울타리 등 더 진보 제품으로 서서히 대체. 군·보안용으론 최근 바브 테이프(얇은 평평 금속 스트립에 날카로운 점 군집 절단) 개발로 철조망 구식화 가능. 언젠가 철조망은 박물관과 개인 수집품에만 남을지도.