나사의 종류와 호칭

핵심 정리

나사는 나선 모양의 나사산을 이용해 부품을 결합하거나 위치를 조정하고 힘을 전달하는 기계요소다. 결합용 나사의 대표적인 형태가 볼트이며, 볼트는 나사를 이용해 부품을 체결하는 결합용 기계요소이다. 나사를 구분하는 기본 기준은 나사산의 모양과 호칭 치수를 어떤 단위로 적는가이다. 같은 나사라도 산 모양이 다르면 쓰임이 달라지므로 체결용과 운동용을 나누어 이해해야 한다.

나사의 기본 치수는 피치, 리드, 유효지름이다. 세 치수는 이름이 비슷해 혼동하기 쉽지만 각각 다른 것을 재는 값이다. 줄 수가 하나인 나사에서는 리드와 피치가 같다. 줄 수가 늘어나는 나사에서는 리드는 줄 수와 피치의 곱이라 두 값이 달라지므로 줄 수를 먼저 확인해야 한다. 세 치수를 구분하지 못하면 같은 호칭의 나사도 다르게 읽게 된다.

나사의 종류는 호칭 기호로 구분하는 것이 기본이다. 기호 M으로 표시하는 나사는 미터나사이다. 미터 나사는 호칭 치수를 mm 단위로 나타내며, 인치 단위로 나타내는 유니파이 나사나 휘트워드 나사와는 치수 체계가 다르다. 호칭 기호만 보면 그 나사가 어떤 계열인지 알 수 있으므로 치수를 읽기 전에 기호부터 확인한다.

체결용 나사와 운동용 나사는 쓰임이 다르므로 나사산 모양과 함께 봐야 한다. 관용나사는 관 내부 유체의 누설을 방지하기 위해 사용한다. 관용나사처럼 유체의 누설을 막는 목적이 있는 나사는 체결 자체보다 밀봉 성능을 기준으로 고른다.

치수만으로 나사를 판단하면 안 된다. 호칭 치수가 같아도 피치나 산각이 다르면 다른 나사이므로 호칭, 피치, 산각, 줄 수를 함께 확인해야 한다.

자세히

미터 나사의 호칭과 산각

미터 나사는 ISO 미터 계열의 나사로, 호칭 치수를 수나사의 바깥지름과 피치의 mm 값으로 나타낸다. 기호는 M을 쓰며 호칭 치수는 바깥지름과 피치를 함께 적는다. 미터 보통나사의 산각은 60도이며 호칭치수는 수나사의 바깥지름이다. 같은 미터 계열이라도 보통나사와 가는나사는 피치가 달라 호칭 치수만으로 구분할 수 없으므로 피치 표기를 함께 읽어야 한다.

미터 나사와 휘트워드 나사를 비교하면 다음과 같다.

산각으로 구분할 때 두 나사는 60도와 55도로 뚜렷이 다르다. 두 나사 모두 호칭 치수를 수나사의 바깥지름으로 나타내지만 단위가 mm와 인치로 갈리므로 치수를 읽을 때는 단위부터 확인해야 한다. 같은 60도라도 단위가 인치이면 미터 나사가 아니므로 산각 하나만으로 계열을 단정하지 않는다.

리드와 유효지름

리드는 나사산이 한 바퀴 돌 때 축 방향으로 나아가는 거리로 보면 된다. 이 값을 피치와 같은 것으로 보면 다줄 나사의 문제를 틀리게 된다. 두 값은 이름이 비슷해 답을 고를 때 따로 계산해야 한다.

유효지름은 바깥지름이나 골지름과 다른 값이므로 세 지름을 따로 기억해야 한다. 인접 나사산 사이의 축방향 거리는 피치이고, 바깥지름과 골지름의 평균지름은 유효지름이다. 이 정의를 쓰면 바깥지름과 골지름의 차이를 한 값으로 줄여 볼 수 있다.

나사를 설계하거나 계산할 때는 리드, 피치, 유효지름을 같은 단위로 맞춘 뒤 계산한다. 단위가 섞이면 mm와 인치 계열의 값이 뒤섞여 결과가 틀린다.

수나사 호칭 지름의 측정

외측 마이크로미터로 측정하는 수나사의 가장 큰 지름은 호칭지름이다. 외측 마이크로미터는 바깥 치수를 재는 계측기이므로 수나사의 가장 큰 지름을 재는 데 맞는다. 측정 전에는 나사산 손상이 없는지 먼저 살피고, 측정값이 호칭 지름과 맞는지 확인하면 나사가 규격에 맞는지 판단하는 기준이 된다. 나사산 위치에 따라 값이 달라지므로 가장 큰 지름이 나오는 위치를 찾아 잰다.