체결 토크 · 풀림 토크 · 파단 토크
세 가지 토크의 차이와, 얼마나 조여야 하는가에 대한 실무 기준.
볼트를 "꽉" 조인다는 말은 정확한 지시가 아닙니다. 토크에는 성격이 다른 세 가지 값이 있습니다.
| 구분 | 의미 | 대략적 관계 |
|---|---|---|
| 체결 토크 | 설계상 조여야 하는 값 | 기준값 (100%) |
| 풀림 토크 | 조인 볼트를 다시 푸는 데 필요한 값 | 체결 토크의 약 70~80% |
| 파단 토크 | 볼트가 부러지는 값 | 체결 토크의 약 2~2.5배 (A2-50 기준) |
예를 들어 A2-50 M6, 마찰계수 0.2 조건에서 체결 토크가 약 4.1 N·m라면, 풀림 토크는 약 2.8~3.3 N·m, 파단 토크는 약 8.2~10.3 N·m 수준입니다.
체결 토크는 항복강도를 기준으로 잡고, 파단은 인장강도 영역에서 일어납니다. 따라서 항복과 인장의 간격이 좁을수록 여유 배율이 줄어듭니다.
| 강도구분 | 항복 / 인장 (N/mm²) | 항복비 | 파단까지 여유 |
|---|---|---|---|
| A2-50 | 210 / 500 | 0.42 | 넓음 — 약 2~2.5배 |
| A2-70 | 450 / 700 | 0.64 | 좁음 |
| A2-80 | 600 / 800 | 0.75 | 매우 좁음 — 1.5배 수준까지 |
왜 파단 토크의 절반 이하로 조이는가
볼트의 역할은 부재를 눌러 붙잡는 축력(Preload)을 만드는 것입니다. 그런데 항복강도를 넘겨 조이면 볼트가 영구적으로 늘어나 그만큼 축력이 빠져나갑니다. 늘어난 고무줄이 물건을 제대로 못 붙잡는 것과 같습니다. 그러면 진동이나 온도 변화에 축력이 유지되지 않아, 겉보기엔 조여 있어도 실제로는 풀린 상태가 됩니다.
그래서 설계 축력은 항복강도 기준으로 잡고, 파단은 그 위에 여유로 둡니다.
토크값이 흔들리는 요인
체결 토크의 대부분은 마찰을 이기는 데 소모됩니다. 실제로 축력으로 전환되는 비율은 10~15% 수준에 불과합니다. 따라서 마찰 조건이 바뀌면 같은 토크에서도 축력이 크게 달라집니다.
- 윤활 여부 — 윤활하면 같은 토크에서 축력이 급증합니다. 토크를 낮춰야 합니다
- 표면처리 종류 — 도금 종류마다 마찰계수가 다릅니다
- 부식 — 부식이 발생하면 마찰계수가 크게 올라 같은 토크로도 축력이 확보되지 않습니다
- 풀림방지제 — 풀림방지 너트(나일론 인서트형, 통칭 나일록)나 혐기성 나사고정제(록타이트 등) 적용 시 풀림 토크가 체결 토크를 넘을 수 있습니다
스테인리스에서 윤활이 거론되는 이유는 축력 관리 때문만이 아닙니다. 나사산이 눌어붙는 소착을 막는 목적이 함께 있습니다. (소착 자세히)
위 수치는 특정 조건(재질·사이즈·마찰계수)에서의 예시이며 보증값이 아닙니다. 실제 적용 시에는 사용 조건에 맞춘 사전 검증을 권장합니다. 품목별 권장 체결 토크가 필요하시면 문의 주십시오.
자주 묻는 질문
체결 토크, 풀림 토크, 파단 토크는 어떤 관계인가요?
체결 토크를 기준으로 풀림 토크는 약 70~80%, 파단 토크는 약 2~2.5배입니다(A2-50 기준). 단 고강도 등급일수록 항복과 인장의 간격이 좁아 여유가 줄어들며, A2-80은 1.5배 수준까지 좁아지므로 오버토크에 특히 주의해야 합니다.
왜 볼트를 항복강도 기준으로 조이나요?
볼트의 역할은 부재를 눌러 붙잡는 축력을 만드는 것인데, 항복강도를 넘겨 조이면 볼트가 영구적으로 늘어나 축력이 빠져나갑니다. 겉보기엔 조여 있어도 실제로는 풀린 상태가 됩니다.
같은 토크로 조였는데 왜 축력이 달라지나요?
체결 토크의 대부분은 마찰을 이기는 데 소모되고 축력으로 전환되는 비율은 10~15% 수준이라, 윤활 여부·표면처리 종류·부식 등으로 마찰 조건이 바뀌면 같은 토크에서도 축력이 크게 달라집니다. 윤활 시에는 체결 토크를 낮춰야 합니다.