볼프레셔 시험이란? IEC 60695-10-2 내열성 평가 방법

전기제품에는 다양한 플라스틱과 고분자 절연재료가 사용됩니다. 전원 어댑터의 외함, 전기기기의 단자대, 스위치의 절연부, 콘센트 내부의 부품 지지 구조물 등이 대표적인 예입니다.

이러한 부품은 전기적 절연 기능뿐 아니라 일정한 온도에서 형태를 유지하는 기계적 성능도 갖추어야 합니다.

특히 전류가 흐르는 부품 주변에서는 정상 작동 중에도 열이 발생할 수 있습니다. 전기적 접속부의 온도가 상승하거나 비정상적인 발열이 발생하면 주변 플라스틱 부품이 연화되어 변형될 가능성이 있습니다.

문제는 플라스틱이 녹거나 연소하지 않더라도 열과 압력에 의해 변형될 수 있다는 사실입니다.

예를 들어 전기가 흐르는 금속 단자를 고정하는 플라스틱 부품이 고온에서 변형된다면, 단자의 위치가 달라지거나 절연거리 및 기계적 지지 상태에 영향을 줄 수 있습니다.

이러한 위험을 평가하는 대표적인 방법이 **볼프레셔 시험(Ball Pressure Test)**입니다.

볼프레셔 시험은 가열된 환경에서 일정한 하중을 구형 압자로 가하고, 시험 후 재료 표면에 남은 압흔의 크기를 측정하여 내열 변형 저항성을 평가합니다.

관련 국제규격은 IEC 60695-10-2이며, 전기제품에 사용되는 고분자 재료와 부품의 비정상적인 열에 대한 저항성을 평가하는 방법을 규정합니다.

이번 글에서는 볼프레셔 시험의 목적, 시험장치 구성, 시편 준비, 시험온도 결정, Method A와 Method B의 차이, 압흔 측정방법, 합격 기준 및 다른 내열·난연 시험과의 차이를 자세히 알아보겠습니다.

1. 볼프레셔 시험이란 무엇인가?

볼프레셔 시험은 전기제품에 사용되는 고분자 재료가 높은 온도에서 일정한 기계적 하중을 받을 때 얼마나 변형되는지 평가하는 시험입니다.

영문 명칭은 Ball Pressure Test이며, 국내에서는 볼압력 시험 또는 볼 프레셔 시험이라고도 부릅니다.

이 시험에서는 규정된 온도로 가열된 시편 표면에 금속 구형 압자를 일정한 힘으로 누릅니다.

이후 압자를 제거하고 시편을 냉각한 다음, 표면에 남은 압흔의 크기를 측정합니다.

압흔이 작게 형성되었다면 해당 시험조건에서 재료가 비교적 높은 변형 저항성을 나타냈다고 해석할 수 있습니다.

반대로 압흔이 크게 형성되었다면 해당 온도와 하중에서 재료가 연화되거나 변형되었을 가능성을 검토해야 합니다.

여기서 중요한 것은 볼프레셔 시험이 단순히 플라스틱이 녹는 온도를 측정하는 시험이 아니라는 점입니다.

볼프레셔 시험은 온도와 기계적 하중이 동시에 작용하는 조건에서 재료의 변형 특성을 평가하는 시험입니다.

따라서 재료의 녹는점, 유리전이온도, 열변형온도와 동일한 시험으로 취급해서는 안 됩니다.

2. IEC 60695-10-2는 어떤 국제규격인가?

볼프레셔 시험의 대표적인 국제규격은 IEC 60695-10-2입니다.

정식 명칭은 다음과 같습니다.

IEC 60695-10-2:2014, Fire hazard testing – Part 10-2: Abnormal heat – Ball pressure test method.

이 규격은 국제전기기술위원회(IEC)에서 발행한 화재 위험 시험 관련 규격 시리즈의 일부입니다.

IEC 60695-10-2:2014는 전기기술 장비와 구성품에 사용되는 고분자 재료의 연화 및 하중에 따른 변형 저항성을 평가하는 방법을 다룹니다.

주요 적용 대상은 다음과 같습니다.

• 전기제품에 사용되는 고분자 절연재료
• 전기기기의 비금속 구조 부품
• 전류가 흐르는 부품을 지지하는 플라스틱 부품
• 전기기기 내부의 절연 지지 구조물
• 전기기술 장비의 조립품 및 구성품
• 규격 적용이 적절한 고체 전기절연재료

다만 모든 비금속 재료에 동일하게 적용할 수 있는 것은 아닙니다.

IEC 60695-10-2의 적용 범위에서는 세라믹 재료를 제외하며, 일부 탄성체나 발포재처럼 상온에서도 부드러운 재료에는 볼프레셔 시험방법이 적합하지 않을 수 있다고 설명합니다.

따라서 시험 대상의 재료 특성을 먼저 확인해야 합니다.

3. 전기제품에 볼프레셔 시험이 필요한 이유

볼프레셔 시험이 중요한 이유는 전기제품의 안전성이 절연재료의 기계적 형태 유지 능력과도 관련되어 있기 때문입니다.

전기제품 내부에는 도체, 단자, 접점, 스위치, 커넥터 등 다양한 전기적 연결부가 존재합니다.

이러한 부품 주변에는 전기적 절연을 확보하거나 기계적 위치를 유지하기 위한 플라스틱 구조물이 사용됩니다.

그런데 제품 내부의 온도가 상승하면 플라스틱 재료의 강성과 변형 특성이 달라질 수 있습니다.

특히 열과 하중이 동시에 작용하면 재료가 서서히 변형되는 현상이 발생할 수 있습니다.

이를 크리프(Creep)라고 합니다.

크리프는 일정한 하중이 장시간 작용할 때 재료에 변형이 누적되는 현상입니다.

고분자 재료에서는 온도가 높아질수록 이러한 변형이 더욱 뚜렷해질 수 있습니다.

예를 들어 전원 단자를 고정하는 플라스틱 지지부가 고온에서 변형되면 다음과 같은 문제가 발생할 가능성이 있습니다.

• 단자 사이의 위치 변화
• 전기적 절연거리 감소
• 접속부의 기계적 고정력 저하
• 인접 부품과의 접촉 상태 변화
• 장기간 사용에 따른 구조적 안정성 저하

물론 볼프레셔 시험 하나만으로 이러한 모든 위험을 검증할 수 있는 것은 아닙니다.

그러나 규정된 고온·하중 조건에서 재료의 변형 저항성을 확인하는 중요한 평가 방법입니다.

4. 볼프레셔 시험장치의 구성

볼프레셔 시험에는 구형 압자, 하중장치, 시편 지지대, 가열장치 및 압흔 측정장비 등이 사용됩니다.

대표적인 구성 요소는 다음과 같습니다.

시험장치	주요 역할
구형 압자	시편 표면에 규정된 접촉하중 전달
하중장치	일정한 시험하중 유지
시편 지지대	시험 중 시편을 안정적으로 지지
가열 오븐	규정된 시험온도 유지
온도 측정장치	시험온도 확인
광학 측정장비	시험 후 압흔 크기 측정
냉각용 수조	시험 후 시편 냉각

볼프레셔 시험에서는 일반적으로 직경 5mm의 구형 압자를 사용하며, 압자를 포함한 전체 하중은 20N ± 0.2N입니다.

20N은 지구 표면의 중력가속도를 기준으로 약 2.04kg의 질량에 작용하는 무게와 비슷한 힘입니다.

다만 시험에서는 질량 자체보다 시편에 실제로 가해지는 힘을 규정된 범위로 유지하는 것이 중요합니다.

또한 시편을 지지하는 구조가 불안정하면 압흔의 모양과 크기가 달라질 수 있습니다.

따라서 시험장치의 수평 상태와 시편 지지 조건도 측정 결과에 영향을 줄 수 있습니다.

5. 볼프레셔 시험의 기본 시험조건

IEC 60695-10-2:2014에 따른 대표적인 시험조건은 다음과 같습니다.

항목	대표 시험조건
구형 압자 직경	5mm
시험하중	20N ± 0.2N
하중 인가시간	60분(+2분, -0분)
시험온도	적용 제품규격 또는 시험목적에 따라 결정
냉각수 온도	20℃ ± 5℃
냉각수 이동	하중 제거 후 10초 이내
냉각수 침지시간	6분 ± 2분
압흔 측정	물에서 꺼낸 후 3분 이내
대표 합격 기준	압흔 치수 2.0mm 이하

위 조건에서 특히 주의해야 하는 항목은 시험온도입니다.

구형 압자의 크기와 하중은 시험방법에 의해 정해지지만, 시험온도는 모든 제품에 동일하게 적용되지 않습니다.

예를 들어 특정 제품규격에서 75℃를 요구하는 경우와 125℃를 요구하는 경우는 서로 다른 시험조건입니다.

따라서 볼프레셔 시험을 준비할 때는 해당 제품의 안전규격에서 지정한 시험온도를 먼저 확인해야 합니다.

6. 볼프레셔 시험온도는 어떻게 결정할까?

볼프레셔 시험에서 가장 중요한 조건 중 하나가 시험온도입니다.

IEC 60695-10-2:2014는 완제품 부품의 적합성을 평가하는 Method A와 재료의 성능을 평가하는 Method B를 구분합니다.

Method A에서는 일반적으로 관련 제품규격이 요구하는 온도에서 시험을 수행합니다.

제품규격에서 별도로 지정하지 않은 경우에는 시험 대상 부품의 기능에 따라 온도를 결정하는 방법이 제시되어 있습니다.

충전부를 지지하는 부품

전기가 흐르는 충전부를 지지하는 부품은 높은 온도에서 변형될 경우 전기적 안전성에 영향을 줄 수 있습니다.

IEC 60695-10-2:2014의 Method A에서는 관련 제품규격에 별도 요구사항이 없는 경우, 해당 부품의 최대 허용 온도상승값에 40℃를 더한 온도를 적용하도록 규정합니다.

또한 일반적인 최소 시험온도는 125℃입니다.

그 밖의 부품

충전부를 지지하지 않는 다른 부품에 대해서는 관련 제품규격에서 정의한 주변온도와 최대 허용 온도상승값을 합산하여 시험온도를 결정하는 방법을 제시합니다.

이 경우 일반적인 최소 시험온도는 75℃입니다.

구분	Method A의 일반적인 온도 선정 원칙
충전부를 지지하는 부품	최대 허용 온도상승 + 40℃
그 밖의 부품	규정 주변온도 + 최대 허용 온도상승
충전부 지지 부품의 최소 온도	일반적으로 125℃
그 밖의 부품의 최소 온도	일반적으로 75℃

다만 이 조건은 관련 제품규격에서 별도로 지정하지 않은 경우에 적용하는 일반 원칙입니다.

제품규격에서 특정 시험온도를 정했다면 해당 요구사항을 우선 확인해야 합니다.

7. 볼프레셔 시험온도 계산 사례

시험온도 결정 원리를 이해하기 위해 가상의 플라스틱 부품을 예로 들어보겠습니다.

어떤 전기제품의 플라스틱 부품이 충전부를 지지하고 있으며, 관련 제품규격에서 해당 부품의 최대 허용 온도상승을 90K로 정했다고 가정하겠습니다.

Method A의 일반적인 온도 선정 원칙을 적용하면 다음과 같습니다.

시험온도 = 40℃ + 최대 허용 온도상승

시험온도 = 40℃ + 90K

시험온도 = 130℃

따라서 이 가상 조건에서는 130℃가 계산됩니다.

이번에는 충전부를 지지하지 않는 다른 부품을 가정하겠습니다.

• 규정 주변온도: 30℃
• 최대 허용 온도상승: 35K

계산하면 다음과 같습니다.

시험온도 = 30℃ + 35K

시험온도 = 65℃

그러나 이 부품에 Method A의 일반적인 최소 시험온도 75℃가 적용된다면 최종 시험온도는 75℃가 됩니다.

가상 사례	계산온도	일반 최소 온도	적용온도
충전부 지지 부품 A	130℃	125℃	130℃
충전부 지지 부품 B	110℃	125℃	125℃
그 밖의 부품 C	65℃	75℃	75℃
그 밖의 부품 D	90℃	75℃	90℃

이 표는 IEC 60695-10-2의 온도 선정 원리를 설명하기 위한 가상 사례입니다.

실제 시험에서는 해당 제품규격이 정한 시험온도와 예외 조건을 반드시 확인해야 합니다.

8. Method A와 Method B의 차이

IEC 60695-10-2:2014에서는 볼프레셔 시험을 크게 두 가지 방법으로 구분합니다.

첫 번째는 Method A이며, 두 번째는 Method B입니다.

두 방법은 모두 볼프레셔 시험의 원리를 활용하지만 시험목적과 결과 표현 방식이 다릅니다.

Method A: 완제품 적합성 시험

Method A는 End Product Test Method 또는 Proof Test Method라고 합니다.

이 방법은 일반적으로 정해진 시험온도에서 제품 부품이 요구사항을 만족하는지 확인합니다.

예를 들어 특정 제품규격에서 125℃의 볼프레셔 시험을 요구한다면 해당 온도에서 시험을 실시하고 압흔 크기를 측정합니다.

시험 결과는 일반적으로 PASS 또는 FAIL로 판정합니다.

Method B: 재료 성능 시험

Method B는 Material Performance Test Method라고 합니다.

이 방법은 재료가 볼프레셔 시험의 합격 기준을 만족할 수 있는 최대 온도를 찾는 데 목적이 있습니다.

시험온도를 변경하면서 반복 측정하고, 합격 기준을 만족하는 최고 온도를 확인합니다.

이때 확인된 온도를 Ball Pressure Temperature(BPT)라고 합니다.

구분	Method A	Method B
주요 목적	제품 부품의 적합성 확인	재료의 내열 변형 성능 평가
시험온도	규정된 온도	여러 온도로 변경
시험 횟수	규정된 절차에 따름	온도 탐색 및 확인시험
결과 표현	PASS 또는 FAIL	BPT 온도
대표 활용	완제품 안전규격 평가	재료 비교 및 성능 평가

따라서 완제품의 안전시험과 재료의 내열 특성 평가를 혼동하지 않는 것이 중요합니다.

9. 볼프레셔 온도(BPT)는 무엇인가?

BPT는 Ball Pressure Temperature의 약자입니다.

IEC 60695-10-2의 Method B에서는 재료가 압흔 크기 기준을 만족하는 최고 확인 온도를 BPT로 나타냅니다.

예를 들어 어떤 플라스틱 재료에 대해 여러 온도에서 시험을 실시했다고 가정하겠습니다.

시험온도	압흔 치수	판정
110℃	1.2mm	합격
115℃	1.5mm	합격
120℃	1.8mm	합격
125℃	2.2mm	불합격
130℃	2.5mm	불합격

위의 가상 결과에서 120℃는 합격 기준을 만족하고 125℃는 만족하지 못합니다.

규격에서 정한 반복 및 확인 절차를 통해 120℃가 최고 합격 온도로 확인되었다면 BPT 120℃로 표현할 수 있습니다.

다만 BPT 120℃라는 결과가 해당 재료로 제작한 모든 전기제품이 120℃에서 안전하다는 의미는 아닙니다.

실제 제품에서는 재료의 두께, 구조, 하중, 조립 상태 및 적용 제품규격 등을 함께 고려해야 합니다.

10. 볼프레셔 시험의 시편 준비 방법

볼프레셔 시험의 정확성을 확보하려면 시편을 적절하게 준비해야 합니다.

시편은 완제품에서 채취한 부품이거나, 규격에서 허용하는 조건에 따라 별도로 제작한 재료 시편일 수 있습니다.

시편 준비 시 검토해야 할 주요 요소는 다음과 같습니다.

시편의 두께

시편의 두께는 압흔 형성과 측정 결과에 영향을 줄 수 있습니다.

따라서 규격에서 정한 시편 두께 및 지지 조건을 확인해야 합니다.

시편이 충분히 두껍지 않은 경우에는 규정된 조건에 따라 여러 시편을 겹쳐 사용할 수 있습니다.

다만 임의로 시편을 적층하면 실제 시험조건과 달라질 수 있으므로 규격의 요구사항을 따라야 합니다.

시편의 표면 상태

시험 대상 표면이 평탄하지 않으면 압자가 안정적으로 접촉하지 못할 수 있습니다.

또한 시편의 표면이 기울어져 있으면 압흔이 비대칭으로 형성될 가능성이 있습니다.

따라서 시험 위치와 지지 상태를 적절하게 선정해야 합니다.

재료의 동일성

완제품 부품 대신 별도 제작한 시편을 사용하는 경우에는 실제 제품과 재료 특성이 일치하는지 검토해야 합니다.

플라스틱은 동일한 기본 수지라도 충전재, 첨가제, 성형조건 등에 따라 내열 특성이 달라질 수 있기 때문입니다.

시편의 사전 상태조절

일부 고분자 재료는 습도와 온도에 민감합니다.

따라서 시험 전 상태조절 조건을 준수해야 하며, 시편의 보관 이력도 필요한 경우 확인해야 합니다.

11. 볼프레셔 시험의 진행 절차

IEC 60695-10-2:2014에 따른 시험은 일반적으로 다음과 같은 순서로 진행됩니다.

1단계: 적용 규격과 시험온도 확인

먼저 시험 대상 제품의 안전규격을 확인합니다.

제품규격에서 볼프레셔 시험을 요구하는지, 어떤 부품을 대상으로 하는지, 시험온도가 얼마인지 검토합니다.

2단계: 시험장치 예열

가열 오븐과 시편 지지대, 하중장치 등을 규정된 온도에 도달하도록 준비합니다.

시험장치가 충분히 예열되지 않으면 실제 시편에 전달되는 온도가 설정값과 달라질 수 있습니다.

3단계: 시편 설치

시편을 지지대 위에 안정적으로 설치합니다.

시험 대상 표면이 적절하게 지지되고, 압자가 지정된 위치에 접촉하도록 조정합니다.

4단계: 시험하중 인가

직경 5mm의 구형 압자를 이용해 20N ± 0.2N의 힘을 가합니다.

시험 중 압자가 움직이거나 시편이 기울어지지 않도록 주의해야 합니다.

5단계: 규정시간 유지

시험하중을 60분(+2분, -0분) 동안 유지합니다.

이 과정에서 시편은 규정된 온도와 하중을 동시에 받습니다.

6단계: 시편 냉각

시험이 종료되면 하중을 제거하고 규정된 시간 안에 시편을 냉각수로 이동합니다.

IEC 60695-10-2:2014에서는 하중 제거 후 10초 이내에 20℃ ± 5℃의 물에 넣고 6분 ± 2분 동안 침지하도록 규정합니다.

7단계: 압흔 측정

시편을 물에서 꺼낸 후 표면의 물기를 제거하고, 규정된 시간 안에 압흔의 치수를 측정합니다.

이때 압흔의 가장 큰 치수를 정확하게 확인하는 것이 중요합니다.

8단계: 시험 결과 판정

측정된 압흔 치수를 기준값과 비교합니다.

Method A에서는 합격 여부를 판정하고, Method B에서는 규정된 반복시험을 통해 BPT를 결정합니다.

12. 볼프레셔 시험의 합격 기준

IEC 60695-10-2:2014의 대표적인 합격 기준은 시험 후 측정한 압흔 치수가 2.0mm를 초과하지 않는 것입니다.

여기서 중요한 점은 단순히 눈으로 보이는 원형 자국의 지름을 대략 측정하는 것이 아니라는 사실입니다.

규격에서는 압흔의 명확한 가장자리 사이에서 측정할 수 있는 최대 치수를 평가합니다.

압흔이 완전한 원형이 아니라면 가장 긴 방향의 치수를 확인해야 합니다.

또한 압흔 주변에 위쪽으로 솟아오른 변형부는 규격에서 정의한 압흔 치수에 포함하지 않습니다.

예를 들어 다음과 같은 가상 결과가 있다고 가정하겠습니다.

시험온도	압흔 최대 치수	판정
125℃	1.3mm	합격
125℃	1.8mm	합격
125℃	2.0mm	합격
125℃	2.1mm	불합격
125℃	2.6mm	불합격

위 표에서 2.0mm는 기준값과 같으므로 합격 범위에 해당합니다.

반면 2.1mm는 기준을 초과하므로 불합격에 해당합니다.

다만 실제 시험에서는 압흔 측정방법, 측정장비의 정확도, 시편 상태 및 규격에서 정한 추가 절차도 함께 확인해야 합니다.

13. 압흔이 원형이 아니라면 어떻게 측정할까?

볼프레셔 시험에서는 압흔이 항상 완전한 원형으로 형성되는 것은 아닙니다.

시편의 표면 상태, 재료의 균일성, 압자의 위치, 시험장치의 수평 상태 등에 따라 압흔이 타원형 또는 불규칙한 형태로 나타날 수 있습니다.

예를 들어 압흔의 가로 길이가 1.6mm이고 세로 길이가 2.2mm라고 가정하겠습니다.

이 경우 단순 평균값인 1.9mm를 사용해서는 안 됩니다.

규격에서 요구하는 압흔의 최대 치수를 확인해야 하므로 2.2mm를 평가값으로 사용합니다.

따라서 이 가상 결과는 2.0mm 기준을 초과합니다.

또한 압흔이 비정상적으로 찌그러진 형태라면 시험장치가 기울어졌거나 시편이 움직였는지 확인해야 합니다.

일부 유리섬유 강화 플라스틱과 같이 재료가 균일하지 않은 경우에도 압흔 형태가 달라질 수 있습니다.

이처럼 볼프레셔 시험에서는 단순한 압흔 크기뿐 아니라 측정 형상의 적절성도 검토해야 합니다.

14. 볼프레셔 시험과 온도상승 시험의 차이

볼프레셔 시험과 온도상승 시험은 모두 전기제품의 열적 안전성과 관련되어 있지만 평가 목적이 다릅니다.

온도상승 시험은 제품을 규정된 조건에서 작동시키면서 실제 발생하는 온도를 측정합니다.

반면 볼프레셔 시험은 규정된 온도에서 고분자 재료가 일정한 압력에 얼마나 저항하는지 평가합니다.

구분	볼프레셔 시험	온도상승 시험
주요 목적	고온에서의 변형 저항성 평가	운전 중 발열 평가
대표 시험 대상	플라스틱 및 고분자 부품	권선, 단자, 외함 등
주요 시험조건	가열 및 기계적 하중	규정된 제품 운전조건
측정 결과	압흔 치수 또는 BPT	온도 및 온도상승
대표 단위	mm, ℃	℃, K

예를 들어 온도상승 시험에서 특정 부품의 온도가 90℃로 측정되었다고 가정하겠습니다.

이 결과만으로 해당 플라스틱 부품이 90℃에서 기계적 하중을 견딜 수 있는지 확정할 수는 없습니다.

반대로 볼프레셔 시험에서 합격한 재료라도 실제 제품의 온도상승이 허용 범위를 초과할 수 있습니다.

따라서 두 시험은 서로 다른 열적 특성을 평가하는 방법입니다.

15. 볼프레셔 시험과 글로우와이어 시험의 차이

볼프레셔 시험과 함께 자주 언급되는 시험이 글로우와이어 시험(Glow-Wire Test)입니다.

두 시험은 모두 IEC 60695 시리즈와 관련되어 있지만 시험 목적은 명확하게 다릅니다.

볼프레셔 시험은 고온에서 재료의 변형 저항성을 평가합니다.

반면 글로우와이어 시험은 가열된 와이어를 이용하여 재료나 완제품의 점화 및 연소 관련 특성을 평가하는 시험입니다.

구분	볼프레셔 시험	글로우와이어 시험
주요 목적	내열 변형 저항성 평가	점화 및 연소 관련 특성 평가
대표 규격	IEC 60695-10-2	IEC 60695-2 시리즈
주요 시험방법	가열 상태에서 구형 압자로 가압	가열된 와이어를 시편에 접촉
주요 평가 결과	압흔 치수	점화, 화염 지속, 연소 거동 등
핵심 평가 특성	열적·기계적 변형	화재 위험 관련 특성

이 차이를 이해하는 것이 중요한 이유는 플라스틱의 내열성과 난연성이 반드시 같은 특성을 의미하지 않기 때문입니다.

어떤 플라스틱은 높은 온도에서 형태를 잘 유지하더라도 점화되었을 때의 연소 특성은 별도로 검토해야 할 수 있습니다.

반대로 난연 성능이 우수한 재료라도 높은 온도와 압력이 동시에 작용하면 변형될 가능성이 있습니다.

따라서 볼프레셔 시험 결과를 글로우와이어 시험 결과로 대체해서는 안 됩니다.

16. 볼프레셔 시험과 비카트 연화온도의 차이

플라스틱의 내열 특성을 평가하는 또 다른 방법으로 비카트 연화온도(Vicat Softening Temperature, VST) 시험이 있습니다.

비카트 연화온도 시험은 ISO 306에서 규정하는 시험방법으로, 정해진 하중과 가열속도 조건에서 압자가 규정된 깊이만큼 침투하는 온도를 측정합니다.

반면 볼프레셔 시험은 특정 온도에서 구형 압자를 일정 시간 가압한 뒤 압흔 크기를 측정합니다.

구분	볼프레셔 시험	비카트 연화온도 시험
대표 규격	IEC 60695-10-2	ISO 306
시험 목적	고온 압력에 대한 변형 저항성	규정된 침투 조건의 연화온도 평가
주요 시험 방식	일정 온도에서 가압	규정된 속도로 온도 상승
주요 결과	압흔 치수 또는 BPT	비카트 연화온도
대표 활용	전기제품 안전성 평가	플라스틱 재료 특성 평가

두 시험 모두 고분자 재료의 열적·기계적 특성과 관련되어 있지만 결과가 동일한 것은 아닙니다.

따라서 비카트 연화온도가 높다는 사실만으로 볼프레셔 시험의 합격을 보장할 수 없습니다.

IEC 60695-10-2에서도 비카트 시험 결과와 볼프레셔 시험 결과를 모든 플라스틱 재료에 공통으로 환산할 수 있는 단일 상관계수를 적용하기 어렵다는 점을 설명합니다.

17. 볼프레셔 시험에서 불합격이 발생하는 원인

볼프레셔 시험에서 압흔이 허용 기준을 초과했다면 재료의 특성과 시험조건을 함께 분석해야 합니다.

재료의 내열 변형 저항성 부족

플라스틱은 종류에 따라 열적·기계적 특성이 다릅니다.

특정 시험온도에서 재료의 강성이 충분하지 않으면 압자에 의해 큰 변형이 발생할 수 있습니다.

시험온도 선정의 오류

시험온도가 제품규격에서 요구하는 값보다 높거나 낮게 설정되면 시험 결과의 적합성을 판단하기 어렵습니다.

따라서 시험온도와 실제 시편 주변의 온도를 정확하게 확인해야 합니다.

시편의 두께 및 지지 상태

시편이 충분히 지지되지 않으면 압흔 크기가 실제 재료 특성과 다르게 나타날 수 있습니다.

또한 시편이 기울어지거나 시험 중 움직이면 압흔이 비정상적으로 형성될 수 있습니다.

재료의 성형조건 차이

같은 수지를 사용하더라도 성형온도, 냉각조건, 충전재 배합 등에 따라 물성이 달라질 수 있습니다.

따라서 원재료의 시험 결과와 실제 완제품 부품의 시험 결과가 항상 일치한다고 단정해서는 안 됩니다.

냉각 및 측정 절차의 오류

하중 제거 후 냉각이 지연되거나 압흔 측정시간을 지키지 않으면 시험 결과의 재현성이 저하될 수 있습니다.

따라서 냉각수의 온도와 침지시간, 압흔 측정시점을 관리해야 합니다.

18. 볼프레셔 시험성적서에서 확인할 항목

볼프레셔 시험성적서를 검토할 때는 단순히 PASS 또는 FAIL 표시만 확인하는 것으로 충분하지 않습니다.

시험조건과 측정 결과가 적용 규격에 부합하는지 함께 검토해야 합니다.

확인 항목	주요 검토 내용
적용 규격	IEC 60695-10-2 및 판본
시험방법	Method A 또는 Method B
시험 대상	완제품 부품 또는 재료 시편
재료 정보	수지 종류, 제조사, 재료 식별
시편 조건	두께, 형상, 상태조절 조건
시험온도	실제 적용한 온도
시험하중	규정된 하중의 적합성
시험시간	하중 인가 유지시간
냉각조건	냉각수 온도 및 침지시간
압흔 치수	최대 측정 치수
최종 결과	PASS·FAIL 또는 BPT

예를 들어 시험성적서에 다음과 같은 내용이 기록되어 있다고 가정하겠습니다.

• 시험방법: Method A
• 시험온도: 125℃
• 시험하중: 20N
• 시험시간: 60분
• 압흔 최대 치수: 1.6mm
• 판정: PASS

이 경우 압흔 치수는 2.0mm 이하의 기준을 만족합니다.

그러나 해당 부품에 125℃ 시험온도가 적절한지, 시편 준비 및 냉각 절차가 규격에 적합한지까지 확인해야 최종 시험 결과를 올바르게 해석할 수 있습니다.

19. 볼프레셔 시험에서 자주 발생하는 실수

모든 플라스틱에 125℃를 적용하는 경우

125℃는 볼프레셔 시험에서 자주 등장하는 온도이지만 모든 부품에 공통으로 적용되는 것은 아닙니다.

부품의 역할과 관련 제품규격에 따라 시험온도가 달라질 수 있습니다.

볼프레셔 시험을 난연성 시험으로 이해하는 경우

볼프레셔 시험은 재료의 고온 변형 저항성을 평가합니다.

재료의 점화 또는 연소 특성을 직접 평가하는 시험이 아니므로 난연성 시험과 구분해야 합니다.

압흔의 평균 지름으로 판정하는 경우

압흔이 원형이 아니라면 가장 큰 치수를 확인해야 합니다.

가로와 세로의 평균값으로 판정하면 잘못된 결과가 나타날 수 있습니다.

냉각시간을 임의로 변경하는 경우

볼프레셔 시험에서는 시험 후 냉각 절차도 중요한 조건입니다.

규정된 냉각수 온도와 침지시간, 측정시간을 준수해야 합니다.

재료 시험 결과를 모든 완제품에 적용하는 경우

동일한 기본 수지라도 실제 제품의 구조와 성형조건에 따라 결과가 달라질 수 있습니다.

따라서 재료의 시험 결과가 특정 완제품의 적합성을 자동으로 보장하는 것은 아닙니다.

20. 볼프레셔 시험에 관한 자주 묻는 질문

볼프레셔 시험은 모든 전기제품에 필수인가요?

모든 전기제품에 동일하게 적용되는 것은 아닙니다.

해당 제품의 안전규격에서 특정 부품에 볼프레셔 시험을 요구하는지 확인해야 합니다.

볼프레셔 시험은 몇 도에서 실시하나요?

시험온도는 적용 제품규격과 시험 대상 부품의 역할에 따라 달라집니다.

IEC 60695-10-2의 Method A에서는 별도 제품규격 요구사항이 없는 경우 충전부 지지 부품에 일반적으로 최소 125℃, 그 밖의 부품에 최소 75℃라는 온도 선정 원칙이 사용됩니다.

볼프레셔 시험에서 압흔이 2.0mm이면 합격인가요?

IEC 60695-10-2:2014의 대표적인 기준에서는 압흔 치수가 2.0mm를 초과하지 않아야 하므로 2.0mm는 허용 범위에 해당합니다.

다만 실제 판정에서는 시험조건과 측정방법의 적합성도 확인해야 합니다.

볼프레셔 시험과 글로우와이어 시험을 모두 해야 하나요?

제품규격에서 두 시험을 모두 요구하는 경우에는 각각 수행해야 합니다.

두 시험은 평가하는 재료 특성이 다르므로 한 시험 결과로 다른 시험을 대체할 수 없습니다.

BPT가 높을수록 무조건 좋은 재료인가요?

동일한 시험조건에서 BPT가 높다면 해당 시험방법에서 더 높은 온도까지 압흔 기준을 만족했다는 의미입니다.

그러나 실제 제품의 적합성은 전기적 절연 성능, 난연성, 기계적 강도, 장기 내구성 등 다른 요구사항도 함께 고려해야 합니다.

21. 핵심 정리

볼프레셔 시험은 전기제품에 사용되는 플라스틱과 고분자 절연재료가 높은 온도에서 일정한 기계적 하중을 받을 때 얼마나 변형되는지 평가하는 시험입니다.

대표적인 국제규격은 IEC 60695-10-2:2014이며, 전기기술 장비와 구성품에 사용되는 재료의 비정상적인 열에 대한 저항성을 평가하는 방법을 규정합니다.

시험에서는 일반적으로 직경 5mm의 구형 압자를 이용해 20N ± 0.2N의 하중을 가하고, 규정된 온도에서 60분 동안 유지합니다.

시험 후에는 정해진 냉각 절차를 거쳐 압흔의 최대 치수를 측정하며, 대표적인 합격 기준은 2.0mm 이하입니다.

그러나 모든 전기제품에 동일한 시험온도를 적용하는 것은 아닙니다.

시험온도는 부품의 역할과 제품규격에 따라 결정되며, 완제품의 적합성을 확인하는 Method A와 재료의 성능을 평가하는 Method B도 구분해야 합니다.

특히 Method B에서는 여러 온도에서 시험을 반복하여 합격 기준을 만족하는 최고 확인 온도를 BPT로 나타냅니다.

또한 볼프레셔 시험은 온도상승 시험, 글로우와이어 시험, 비카트 연화온도 시험과 서로 다른 특성을 평가합니다.

따라서 한 시험에서 양호한 결과가 나왔다고 해서 다른 열적·전기적 안전 요구사항까지 자동으로 만족한다고 판단해서는 안 됩니다.

볼프레셔 시험의 핵심은 플라스틱이 단순히 높은 온도를 견디는지를 확인하는 것이 아니라, 규정된 고온 환경에서 기계적 하중을 받더라도 안전상 중요한 형태와 구조를 유지할 수 있는지 평가하는 것입니다.

전기제품의 개발, 품질관리 또는 안전인증을 준비하고 있다면 IEC 60695-10-2의 시험방법과 제품별 안전규격에서 요구하는 시험온도 및 대상 부품을 함께 확인하는 것이 중요합니다.

참고 자료

1. IEC 60695-10-2:2014, Fire hazard testing – Part 10-2: Abnormal heat – Ball pressure test method. 국제전기기술위원회(IEC).
2. IEC 60695-10-3, Fire hazard testing – Part 10-3: Abnormal heat – Mould stress relief distortion test.
3. ISO 306, Plastics – Thermoplastic materials – Determination of Vicat softening temperature (VST).
4. IEC 60695-2-11, Fire hazard testing – Part 2-11: Glowing/hot-wire based test methods – Glow-wire flammability test method for end-products (GWEPT).

본 글은 IEC 60695-10-2:2014의 시험방법과 관련 기술자료를 바탕으로 작성한 기술 해설입니다. 실제 시험의 적용 여부와 시험온도, 시편 조건 및 합격 판정은 제품에 적용되는 안전규격의 정확한 판본과 공식 시험절차에 따라 확인해야 합니다.