코일스프링 상수 계산기
선지름과 코일 지름, 감김 수로 코일스프링의 상수를 구합니다. 왈 계수로 보정한 실제 전단응력과 밀착 길이, 고유진동수까지 함께 냅니다.
전단탄성계수 78.5GPa · 가장 흔한 스프링 재료입니다.
0으로 두면 처짐·응력을 내지 않습니다.
스프링 상수
1.9625N/mm
평균지름 20mm · 스프링 지수 C 10
바깥지름과 감김 수는 그대로 둔 값입니다.
C가 작을수록 안쪽에 응력이 몰립니다.
계산 방법
- 1선지름과 코일 바깥지름, 유효 감김 수를 넣습니다.
- 2재료를 고르면 전단탄성계수가 따라옵니다.
- 3걸리는 힘을 넣으면 처짐과 전단응력이 나옵니다.
- 4자유 길이를 넣으면 밀착까지 얼마나 남았는지 봅니다.
자주 묻는 질문
k = Gd⁴/(8D³n)입니다. 전단탄성계수에 선지름의 네제곱을 곱하고, 코일 평균지름의 세제곱과 감김 수의 여덟 배로 나눕니다. 평균지름은 바깥지름에서 선지름을 뺀 값입니다.
스프링은 굽는 것이 아니라 비틀리기 때문입니다. 코일을 누르면 철선 하나하나가 비틀림을 받으므로 비틀림을 지배하는 전단탄성계수 G가 들어갑니다.
네제곱으로 셉니다. 10%만 굵게 해도 강성이 46% 오르고, 두 배로 하면 16배가 됩니다. 반면 코일을 10% 크게 하면 25% 무르고, 감김 수를 두 배로 하면 절반이 됩니다.
코일이 곡선이라 안쪽에 응력이 몰리는 것을 보정하는 값입니다. Kw = (4C−1)/(4C−4) + 0.615/C이며, 스프링 지수 C가 4면 1.40으로 40%나 더 걸립니다. 이 보정을 빼먹으면 응력을 그만큼 낮게 보아 위험합니다.
4에서 12 사이이며 대개 6~10을 씁니다. 4보다 작으면 감다가 선이 상하고 안쪽 응력이 크게 몰리며, 12를 넘으면 흐물거려 엉키기 쉽습니다.
밸브 스프링처럼 빠르게 눌렸다 펴지는 곳에서 작동 주기가 이 진동수와 겹치면 스프링이 제 진동에 말려 부러집니다(서지 현상). 대개 작동 주기의 10배 이상 떨어뜨립니다.
알아두면 좋은 점
- 압축·인장 코일스프링을 전제합니다. 판스프링이나 비틀림 스프링은 식이 다릅니다.
- 전단탄성계수와 허용응력은 재료별 대표값이며 열처리·규격·선지름에 따라 달라집니다.
- 밀착 길이는 양 끝을 닫아 감은 경우로 총 감김 수를 유효 감김 수 + 2로 보았습니다.
- 실제 설계에서는 KS 규격의 허용응력선도와 피로 수명을 따로 확인해야 합니다.
- 좌굴(자유 길이가 평균지름의 4배를 넘으면 옆으로 휘는 현상)은 반영하지 않았습니다.
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마지막 검증: 2026년 8월 30일 · 결과는 참고용 추정치입니다.