나사(screw, bolt, nut)의 다양함
항공기에 사용하는 미국단위계인 인치 나사에 대한 정리와 바로 알고 사용.
이전 일상의 비행이 가득 있는 날들을 기다려봅니다.
사진의 앞줄은 항공기에 사용했던 11개 인치 유니파이 10번 가는 나사들(10-32 screw, bolt, nut)이다.
이들 나사(screw, bolt, nut)들을 보시고 어떻게 분류나 구분 하는가요?
지금 배우거나 공부하는 학생들은 어떻게 배우고 있는가요?
나사(screw, blot)의 머리(head)에 가장 먼저 눈이 가지 않는지요?
나는 그렇게 배웠습니다.
작업에 필요한 공구 선택이 중요하고 우선이라고 했기 때문입니다.
1. 머리가 우선 접시 머리인가 둥근 머리인가?
2. 머리(헤드)가 6각인지 12각인지 확인합니다.
1. 머리가 우선 접시 머리인가? 둥근 머리인가?
1) 대부분 스크루 드라이버 사용하며 팁(tip) 선택이 가장 중요합니다.
2) 보잉(BOEING) 항공기는 필립스 나사와 필립스 비트를 사용함에 크게 어려움이 없습니다.
다만 프리슨(Frearson or Reed & Prince Screwdriver bit) 비트가 필립스 비트보다 먼저 개발되었지만 지금 사용 정도는 확인이 어렵습니다. 정확하게 아는가 하는 것은 별개이지만요.
3) 에어버스의 민항기와 군 전투기에는 토오크-셋 비트(Torq-set bit: 한국명 아리랑 비트)를 대부분 사용합니다. 토오크-셋 비트(Torq set bit) 번호 체계를 정확히 알고 사용하는가는 이 또한 별개라 봅니다.
2. 헤드 6각인지 12각인지 확인합니다.
1) 나사(screw, bolt)와 너트를 조이거나 푸는 데 사용하는 공구로 영국은 스패너(spanner) 미국은 렌치(wrench)라고 부릅니다.
2) 육각의 경우 오픈 렌치, 12각인 영우 박스렌치를 사용하며 6각의 경우 스패너라 부르고 12각의 경우 메가네(めがね)라 부르는데 요즈음은 영어 원어의 공구 이름을 사용하고 있습니다.
가장 중요한 것은 유니파이 인치나사 게이지 10번을 아는 것이 중요하고 실제 사용하는 파스너 파트 번호로는 3으로 사용 한다는 것이다.
나사(screw, bolt, nut) 취급함에 있어
알고 사용하는 것과
알아 가면서 사용 하는 것은
아는 것과 모르는 정도 차이라 봅니다.
항공기 파스너(fastener)인 나사(screw, bolt, nut)를 사용하면서 가장 중요한 것은 유니파이 인치나사 게이지 10번을 아는 것이 중요하고 실제 사용하는 파스너 파트번호로는 3으로 사용한다는 것이다.
나사가 처음 만들어진 시기는 정확하지 않지만 기원전 3세기경 아르키메데스가 배에 고인 물을 퍼 올리기 위해 나선 모양의 펌프를 만들었다는 기록은 꽤 유명하다. 흔히 나사라고 하면 물체의 결합을 생각하기 쉽지만 이 도구는 물을 쉽게 퍼 올리기 위해 나사의 원리를 이용한 장치다.
기원전 나사 원리가 발견되고,
1556년경 체결용 나사가 사용되기 시작된 것으로 보며,
1579년 Bensson(벤숀) 처음으로 나사 자르는 선반을 제작,
Whitworth 나사산은 1841년 Joseph Whitworth에 의해 고안되고 지정된 세계 최초의 국가 나사산 표준으로 직경의 55도 나사 규격을 만들어 왕성한 보급운동을 하였다. 이는 산업사회 나사 원조로 1/4인치 이하의 표준 볼트는 없었다. 1857년이 되어서야 1/4인치 이하 7개 표준 나사가 만들어졌으며 작은 나사의 지름 규격은 0.100, 0.125, 0.15, 0.175, 0.2, 0.225, 0.25”다.
1907년미국 기계학회(ASME)는 게이지 번호가 0 에서 30 사이 인 번호의 게이지를 사용했으며 이는 현재 기계나사의 원조이다.
1907년 0.25" 이하를 0번부터 0.013"씩 증가하는 체계를 정립했다.
1907년 정립된 인치 기계나사는 지금의 미국이 있게 한 초석이라 본다.
1948년 인치 유니파이 나사의 출현은 현재 항공 산업의 나사(screw, bolt, nut)의 기준이 되었다.
1779년 0.250" 이하 7개의 나사 지름 규격은 0.1" / 0.125" / 0.15" / 0.175"/ 0.2"/ 0.225"/ 0.25"
1907년 0.250" 이하 16개로 규칙을 가지고 정립 되었다. 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15(1/4) 이렇게 인치의 분수로 채울 수 없는 부족함을 십진수로 정립을 하였다.
그러나 나사 지름의 크기 분류인 게이지(gage or gauge)를 실제 파트 번호인 파스너(Fastener)에 그대로 적용 할 수 없었다고 보며 그런 이유를 이렇게 본다.
0번에서 30번까지 분류를 하였으나 인치의 기본인 분수에 익숙한 미국은 다시 분수로(fractional) 돌아 갔다.
왜 ???
십진수로 나사 분류를 체계적으로 했는데 공교롭게 인치의 약분 값과 겹쳐지는 숫자들이 많이 있어 분류를 30번까지 하고 이런 숫자들에 분수의 잣대를 기준으로 한다.
나사(thread) 지름의 기준은 1/16인치로 한다는 분수 기준을 만들어 버린다.
사회, 문화, 역사적 배경이 인치의 기본인 분수 개념을 버릴 수 없었(나)다 보다.
그러다 보니 지름이 1/4 이상인 나사(thread)류는 대부분 분수의 약분 값과 같거나 사용하지 않는 숫자들이 많다 보니 아예 15(1/4) 이상의 나사(screw, bolt, nut)는 나사(thread) 지름 기준 1/16 인치 기준과 맞아 떨어지는 숫자들을 사용하지 않고 모두 분수(fractional) 게이지 선택을 하게 된 것으로 본다.
15(1/4), 19(5/16), 25(3/8), 29(7/16) .1/2, 9/16, 5/8, 11/16, 3/4 ,1" ~~~
그런 결과로 미국 기계학회 기계나사(machine screw)는 아래와 같이 정립되었다.
인치 기계나사(machine screw) 기준 1/4 나사(threads) 지름도 불필요한 숫자를 제외하고 아래와 같이 1인치 이하 기계나사(machine screw)를 체계화한다.
인치나사 게이지(gage or gauge)
0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 8, 10, 12, 1/4, 5/16 3/8, 7/16, 1/2, 9/16, 5/8, 11/16, 3/4 ,1"~
이렇게 정리된 인치 기계나사(machine screw)는 10번을 3으로 부르게 된 것입니다.
10번을 3으로 사용한다? fact check를 하면 약간의 어거지? 가 보입니다.
10번의 나사 지름(diameter)은 0.190" 이고 3/16은 0.1875인치이기 때문입니다.
그러나 분수의 허용 공차를 앞세워 3으로 사용합니다.
그래서 나사(thread) 게이지 10번이 실제 사용하는 나사(screw, bolt, nut)에서는 3으로 사용하고 있다.
인치나사 게이지(gage or gauge) 10번을 알아야 하는 이유는 나사(screw, bolt, nut)의 토크를 기준으로 할 때 사용하는 숫자이기 때문이다.
그러나 사용자가 손에 들어 눈에 보는 파스너의 파트번호에는 10이 아닌 3이 쓰여 있기에 10이 3으로 변환됨을 알아야 하는 이유다.
실제 파스너의 지름 크기인 3을 보고 나사(screw, bolt, nut) 10번에 해당하는 토크임을 알면 알고 사용하는 나사(screw, bolt, nut)가 되는 것이다.
이렇듯 미국단위계의 인치는 서양의 인류 역사만큼이나 다양함이 숨어있다.
서구 사람을 기준으로 만들어진 단위계이기에 더 그러한 것 같고 그렇게 만들어져 사용하고 있는 것을 단순 변환하여 이것은 이것이다 라고 이해하기보다 그곳에 숨어 있는 내용에 접근하여 정확히 알아야 한다고 본다.
우리의 척관법 또한 미국단위계(야드파운드법)와 비슷한 경향이 있지만 미터법으로 갈아탄 우리에게는 몸과 마음이 가는 생활속의 척관법을 온전히 떨쳐 버리지 못하고 있는 상황에 일반 산업사회의 미터법 사용과 항공 우주분야의 미국단위계 사용은 많은 다양함을 한번에 소화해야 하는 과제이기도 한 것 같다.
우리가 먹고 마시는 물을 이송하는 파이프(pipe)나 정수기의 배관(tube, or hose), 그리고 항공 우주분야의 튜브(tube)와 호스(hose)는 모두 인치 규격이다. 다만 일반 산업분야에서는 튜브 호스의 인치 규격을 미터법으로 변환 사용하는 것으로 미터법과의 호환성을 맞추기 위한 시도로 1인치를 25mm로 정의한 '메트릭 인치'(metric inch)와 같다.
나사(screw, bolt, nut)의 다양함을 아는게 자주 접해 잘 알고 사용하는 것 같은 나사지만 숨어 있는 체계를 정확히 아는게 힘 아닌가한다.
