방전가공기(Sinker EDM) 완벽 가이드: 금속을 조각하는 번개
Sinker EDM
방전가공기:
금속을 조각하는 번개
전극 모양 그대로 금속에 구멍을 내고 형상을 새깁니다.
절삭 공구로는 닿을 수 없는 깊은 홈과 예리한 모서리를 완성하는 금형 제작의 최종 병기.
1. 방전가공기(Sinker EDM)란? (Deep Dive)
방전가공기(Sinker EDM)는 전기가 통하는 구리나 흑연(Graphite) 전극을 금속 표면에 아주 가깝게 대고, 그 사이에서 발생하는 스파크의 고열로 금속을 녹여 형상을 전사하는 정밀 가공 장비입니다. 회전하는 절삭 공구로는 가공할 수 없는 초경합금이나 열처리된 금형강에 깊은 홈이나 복잡한 3차원 형상을 새길 수 있어, 스마트폰 금형이나 자동차 램프 금형 제작의 난제를 해결하는 최후의 솔루션입니다.
2026년형 방전 기술의 트렌드는 '그라파이트(Graphite) 가공'과 'AI 적응 제어'입니다. 구리 전극 대비 가공 속도가 빠르고 가벼운 그라파이트 전극의 사용 비중이 늘고 있으며, 방전 상태가 불안정해지면 AI가 펄스 에너지와 점프(Jump) 동작을 스스로 조절하여 아크(Arc) 발생을 막고 가공 시간을 단축하는 지능형 제어가 보편화되고 있습니다.
완벽한 형상을 위한 3대 핵심 요소
1. 전극 소모 최소화 (Low Wear)
금속을 녹이는 동안 전극도 같이 닳아 없어지기 때문에, 전극 소모율을 0.1% 미만으로 낮추는 회로 기술을 적용하여 전극 하나로 정밀한 치수를 끝까지 유지하고, 비싼 전극 제작 비용과 교체 시간을 절감해야 합니다.
2. 면 조도 (Surface Finish)
방전 흔적이 남는 거친 표면을 거울처럼 매끄럽게 만들기 위해, 나노초(ns) 단위의 미세 펄스를 제어하는 파우더 혼입 가공이나 경면 사상(Mirror Finishing) 회로를 사용하여 후가공(Polishing) 공정을 생략합니다.
3. 가공 속도 (Machining Speed)
방전 찌꺼기(Sludge) 배출이 어려운 깊은 리브(Rib) 가공 시, 전극을 고속으로 상하 왕복시키는 리니어 모터 구동 방식을 적용하여 칩 배출을 원활하게 하고 가공 속도를 기존 대비 2배 이상 향상시킵니다.
2. 기술 심층 분석: 전극 재질의 선택
무엇으로 지지느냐가 품질을 결정합니다. 전통적인 구리와 빠른 흑연, 각각의 장단점이 명확합니다.
1. 구리 전극 (Copper)
가장 전통적이고 보편적인 재료로, 전도성이 좋아 미세한 면 조도를 얻기 쉽고 구하기 쉽지만, 전극 자체를 가공하는 데 시간이 오래 걸리고 무거워서 대형 금형에는 부적합하며 전극 소모가 상대적으로 빠릅니다.
2. 그라파이트 전극 (Graphite)
구리보다 녹는점이 높아 고전류를 견딜 수 있어 가공 속도가 매우 빠르고, 가벼워서 대형 전극 제작에 유리하며 절삭 가공성도 좋아 전극 제작 시간이 단축되지만, 가공 시 분진이 발생하여 전용 집진 설비가 필요합니다.
3. 텅스텐 구리 (Tungsten Copper)
텅스텐의 내열성과 구리의 전도성을 합친 합금으로, 강도가 매우 높고 전극 소모가 거의 없어 0.1mm 이하의 초미세 구멍이나 날카로운 모서리(Edge)를 가공해야 하는 정밀 금형이나 반도체 부품 가공에 사용되는 고가 소재입니다.
| 구분 | 구리 (Copper) | 그라파이트 (Graphite) | 텅스텐 구리 (W-Cu) |
|---|---|---|---|
| 방전 속도 | 보통 | 매우 빠름 (2배) | 느림 |
| 전극 소모 | 많음 | 적음 | 매우 적음 |
| 가공 정밀도 | 최상 (경면 가능) | 우수 | 최상 (미세 가공) |
| 주요 용도 | 정밀 사출 금형 | 대형 범퍼, 리브 | 초경, 미세 핀 |
3. ROI 분석: 절삭 가공 vs 방전 가공
방전 가공은 느리지만, 깎을 수 없는 것을 만듭니다. 열처리된 금속과 직각 코너 가공의 유일한 대안입니다.
| 비교 항목 | CNC 밀링 (절삭) | 방전 가공 (EDM) | 개선 효과 (Benefit) |
|---|---|---|---|
| 경도 제한 | HRC 60 이상 어려움 | 경도 무관 (초경 가능) | 열처리 후 변형 없는 가공 |
| 형상 제한 | 공구 반경(R) 남음 | 직각(Sharp Edge) 가능 | 조립 정밀도 및 디자인 구현 |
| 가공 깊이 | 공구 떨림 발생 | 깊은 리브 가능 | 복잡한 금형 구조 해석 |
4. 도입 예산 가이드: 사양별 가격대 (Budgeting)
가공 탱크 크기와 전원 장치의 용량(Ampere), ATC(자동 전극 교환 장치) 유무에 따라 가격이 결정됩니다.
1. 소형 정밀급 (30A / 300x200mm)
6,000만 원 ~ 9,000만 원 (Set)커넥터나 소형 기어 금형을 가공하는 엔트리 모델입니다. 리니어 모터가 장착된 고정밀 사양은 1억 원을 넘기도 하며, 공간을 적게 차지하고 정밀도가 높아 소형 정밀 부품 업체에서 선호합니다.
2. 표준 범용급 (60A / 600x400mm)
1억 원 ~ 1억 5천만 원 (Set)가장 널리 쓰이는 중형 사이즈로, 가전제품이나 자동차 내장재 금형 가공에 적합합니다. ATC(Automatic Tool Changer)가 기본으로 장착되어 밤새 무인으로 여러 전극을 바꿔가며 황삭부터 정삭까지 완료할 수 있습니다.
3. 대형/더블 헤드 (100A+ / 1000mm+)
2억 5천만 원 이상 (Project Base)자동차 범퍼나 대형 TV 금형을 가공하기 위한 초대형 장비입니다. 가공 속도를 높이기 위해 두 개의 헤드가 동시에 방전하는 더블 헤드 옵션을 적용하기도 하며, 대형 탱크와 화재 방지 시스템이 필수적으로 포함됩니다.
5. Industry 4.0: 스마트 EDM 시스템
아크(Arc)가 튀면 기계가 압니다. AI가 방전 파형을 감시하고 로봇이 전극을 갈아 끼웁니다.
- 아크 방지 제어: 방전이 한 곳에 집중되어 제품을 태우는 아크 현상을 AI가 0.001초 내에 감지하고, 즉시 전류를 차단하거나 전극을 후퇴시켜 불량을 막습니다.
- 자동 전극 계측: 가공 전 레이저나 터치 프로브로 전극의 위치와 마모도를 자동으로 측정하여, 좌표계에 반영함으로써 세팅 오차를 없앱니다.
- 원격 모니터링: 장비의 가동 현황과 남은 시간을 스마트폰으로 확인하고, 화재 경보나 가공 완료 알림을 실시간으로 수신합니다.
6. 유지보수(PM): 기름과 필터 관리
방전유는 혈액과 같습니다. 깨끗한 오일과 필터 관리가 화재를 막고 가공 속도를 높입니다.
| 관리 포인트 | 핵심 점검 항목 (Check Point) |
|---|---|
| 방전유 (Dielectric Oil) | 오일 오염도 및 인화점 확인, 주기적 교체 (화재 예방 필수) |
| 오일 필터 | 압력 게이지 확인 후 교체, 슬러지 제거 (가공면 조도 영향) |
| 화재 감지기 | 자동 소화 장치 작동 여부 및 센서 청결 상태 매일 점검 |
7. 실무 FAQ: 현장 엔지니어의 핵심 질문
면이 거칠거나 전극이 너무 많이 닳는 문제는 조건 설정의 노하우가 필요합니다.
Q. 가공면에 검은 점(Arc Spot)이 생깁니다.
A. 칩 배출이 안 되어 찌꺼기를 통해 전기가 튀는 아크 방전이 일어난 것입니다. 점프(Jump) 높이를 높여 펌핑 작용을 강화하거나, 방전 휴지 시간(Off Time)을 늘려 칩이 빠져나갈 시간을 줘야 합니다. 분사 노즐 위치를 조정하는 것도 중요합니다.
Q. 경면(Mirror) 가공이 잘 안 됩니다.
A. 경면 가공은 아주 약한 에너지로 표면을 다듬는 과정입니다. 전극 재질이 구리여야 유리하며, 파우더 혼입 장치가 있다면 실리콘 파우더를 섞어 방전 갭을 넓히고 부드럽게 가공해야 합니다. 오일 상태가 너무 더러우면 경면이 나오지 않습니다.
Q. 전극 소모가 생각보다 많습니다. (코너 마모)
A. 전극의 모서리에 전기가 집중되어 가장 먼저 닳습니다. 황삭(거친 가공)과 정삭(다듬기) 전극을 분리하여 사용하고, '저소모 회로' 설정을 켜야 합니다. 또한, 양극(+)과 음극(-) 연결이 올바른지(보통 전극이 +) 확인하십시오.
8. 산업별 성공 도입 사례 (Case Study)
스마트폰 커넥터, 자동차 헤드램프, 초경 공구 등 방전 가공이 필수적인 고정밀 분야의 사례입니다.
머리카락 굵기의 미세한 핀이 들어가는 커넥터 금형을 제작하기 위해, 0.05mm 두께의 얇은 리브(Rib) 전극을 가공할 수 있는 초정밀 형방전기를 도입했습니다. 텅스텐 구리 전극을 사용하여 마모 없이 수십 개의 미세 구멍을 뚫어, 금형 수명을 2배 연장하고 조립 정밀도를 확보했습니다.
복잡한 곡면과 깊은 형상을 가진 자동차 헤드램프 금형을 빠르게 제작하기 위해, 대형 그라파이트 전극과 고속 방전기를 활용했습니다. 구리 전극 대비 제작 시간을 50% 단축하고, 무게가 가벼워 대형 전극 핸들링이 쉬워져 전체 금형 납기를 30% 앞당겼습니다.
일반 연삭으로는 가공이 불가능한 PCD(소결 다이아몬드) 공구의 날을 세우기 위해, PCD 전용 방전 회로가 탑재된 방전기를 도입했습니다. 다이아몬드 입자 사이의 결합재(Cobalt)를 선택적으로 녹여내는 특수 방전 기술을 통해, 치핑 없는 날카로운 절삭날을 구현했습니다.
9. 도입 후 트러블 사례와 사전 대책 (Troubleshooting)
방전 불안정이나 화재는 가장 큰 리스크입니다. 안전 장치와 파라미터 관리가 중요합니다.
| 장애 현상 (Symptom) | 원인 분석 (Cause) | 해결 (Solution) |
|---|---|---|
| 가공 불안정 (Hunting) | 칩 배출 불량, 오일 오염 | 점프 동작 강화, 필터 교체 및 오일 교환 |
| 카본 퇴적 (Carboning) | 아크 방전 지속, 파라미터 과다 | 가공 조건(전류/시간) 완화, 전극 표면 사상 |
| 화재 위험 | 액면 높이 낮음, 인화점 도달 | 액면 센서 인터락 점검, 자동 소화기 설치 필수 |
번개로 빚어내는 마이크로.
깎을 수 없다면 녹여라.
2026년형 초정밀 방전가공 솔루션으로 귀사의 금형에 더 깊고 정교한 디테일을 새겨 넣으십시오.
