볼트 체결토크·축력 계산기
볼트 규격과 강도구분에서 체결토크와 축력을 서로 환산합니다. 같은 토크라도 표면 상태에 따라 축력이 세 배까지 갈리는 이유를 마찰계수에서 되짚어 보여 줍니다.
표면 상태가 정하는 값입니다. 결과를 가장 크게 좌우합니다
보통 60~75%로 잡습니다
신장량 계산에만 씁니다. 0이면 계산하지 않습니다
필요한 체결토크
84.1 N·m
축력 35.05 kN (약 3.57톤). 항복하중 53.93 kN의 65%입니다
같은 84.1N·m를 걸었을 때, 표면 상태에 따라
| 표면 상태 | K | 축력 | 체결률 |
|---|---|---|---|
| 왁스·이황화몰리브덴 | 0.1 | 70.11 kN | 130% ⚠ |
| 기름·그리스 윤활 | 0.13 | 53.93 kN | 100% ⚠ |
| 아연도금 | 0.18 | 38.95 kN | 72% |
| 무처리(그대로) | 0.2 | 35.05 kN | 65% |
| 흑피·산화피막 | 0.23 | 30.48 kN | 57% |
| 녹슴·거친 표면 | 0.3 | 23.37 kN | 43% |
토크는 그대로인데 축력이 세 배로 갈립니다. ⚠는 항복을 넘긴 경우입니다. 토크표를 그대로 따라 조이면서 어떤 K를 전제한 표인지 모른다면, 실제 축력이 어디에 놓일지 알 수 없다는 뜻입니다.
걸어 준 토크는 어디로 가는가 (μ 나사면 0.15 · 자리면 0.15)
계산 방법
- 1볼트 규격과 강도구분을 고릅니다.
- 2표면 상태에 맞는 너트팩터 K를 고릅니다. 이 값이 결과를 가장 크게 좌우합니다.
- 3토크를 구할지 축력을 구할지 고르고, 목표 체결률이나 걸어 준 토크를 넣습니다.
- 4체결률이 권장 범위인 60~75% 안에 드는지 확인합니다.
자주 묻는 질문
T = K · d · F로 구합니다. K는 너트팩터, d는 볼트 바깥지름, F는 목표 축력입니다. M12 8.8 볼트를 항복하중의 65%인 35.1kN으로 조이려면 K가 0.2일 때 84.1N·m가 필요합니다. 유효단면적은 A = π/4 × (d − 0.9382P)²로 구하며, M12는 84.3mm²로 ISO 898-1 표와 일치합니다.
표준값이 없으므로 볼트의 표면 상태를 보고 골라야 합니다. 왁스나 이황화몰리브덴을 바르면 0.10, 기름 윤활 0.13, 아연도금 0.18, 무처리 0.20, 흑피 0.23, 녹슨 볼트는 0.30까지 갑니다. 같은 85N·m를 걸어도 왁스칠한 M12는 항복을 넘기고 녹슨 M12는 항복의 절반도 못 채웁니다. K는 규격에 정해진 상수가 아니라 그 볼트의 마찰이 만들어 내는 값입니다.
10분의 1 남짓입니다. 토크는 나사를 밀어 올리는 몫, 나사면 마찰, 머리 자리면 마찰 셋으로 갈리는데 M12에 마찰계수 0.15를 넣으면 11.7% / 39.4% / 49.0%로 나뉩니다. 나머지 90%는 마찰을 이기는 데 쓰여 열로 사라집니다. 마찰이 조금만 달라져도 축력이 크게 흔들리는 이유가 이 배분에 있습니다.
토크렌치는 토크를 재지 축력을 재지 않기 때문입니다. K가 같은 조건에서도 ±25% 흩어지는 것으로 알려져 있어, 같은 토크를 걸어도 축력은 1.67배 폭으로 갈립니다. 축력이 정말 중요한 곳에서는 볼트 신장량을 직접 재거나, 각도법(스너그 토크 뒤 정해진 각도만큼 더 돌리기), 초음파 축력계, 텐셔너를 씁니다.
외부 하중이 더해질 여유와 마찰의 산포를 남겨 두어야 하기 때문입니다. 보통 항복하중의 60~75%를 목표로 잡습니다. 100%로 잡으면 K가 예상보다 작게 나오는 것만으로 볼트가 항복해 영구변형이 남고, 그러면 축력이 오히려 떨어집니다. 다만 60~75%는 법정 기준이 아니라 널리 쓰이는 관행이며, 진동이 심한 곳이나 기밀이 필요한 곳은 별도 설계 기준을 따릅니다.
δ = F·L/(A·E)만큼 늘어납니다. M12 8.8을 항복의 65%로 조이면 그립 길이 30mm 구간이 약 0.06mm 늘어납니다. 눈에 보이지 않는 이 늘어남이 곧 조인트를 붙들고 있는 힘이며, 볼트가 스프링처럼 작동한다는 뜻입니다. 정밀한 체결에서 신장량을 직접 재는 것이 토크보다 믿을 만한 이유이기도 합니다.
전송되지 않습니다. 계산은 모두 브라우저 안에서 이루어지고 넣은 값은 이 기기에만 남습니다.
알아두면 좋은 점
- 너트팩터는 규격값이 아니라 여러 문헌이 공통으로 드는 경험 범위입니다. 실제 값은 같은 조건에서도 ±25%가량 흩어지는 것으로 알려져 있어, 이 계산 결과는 설계 기준이 아니라 어림으로 추정됩니다.
- 체결률 60~75%는 널리 쓰이는 관행이며 법정 기준이 아닙니다. 구조물용 고장력 볼트나 압력용기처럼 별도 기준이 있는 분야는 해당 규격을 따라야 합니다.
- 강도구분과 치수는 ISO 898-1의 탄소강·합금강 체계입니다. 스테인리스(A2-70 등)는 다른 체계를 쓰므로 여기에 넣으면 안 됩니다.
- 외부 인장하중이 걸리는 조인트에서는 볼트와 피체결재의 강성비에 따라 볼트가 받는 힘이 달라집니다. 이 계산기는 조임 순간의 축력만 다룹니다.
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마지막 검증: 2026년 8월 31일 · 결과는 참고용 추정치입니다.