나사 규격 계산기

나사 표기 읽는 법 — M6, 1/4-20, PT 1/2

나사 호칭은 굵기와 산 간격두 가지로 이뤄집니다. 미터 나사 M6은 바깥지름 6mm이고, 피치(산과 산 사이 거리)를 적지 않으면 보통나사 M6×1.0을 뜻합니다. 같은 굵기에서 산이 더 촘촘한 가는나사는 M8×1처럼 피치를 반드시 붙여 씁니다(보통나사 KS B 0201, 가는나사 KS B 0204 — 둘 다 ISO 261 계열). 인치 나사는 1/4-20처럼 ‘지름(인치)-인치당 산 수(TPI)’로 적고, 피치로 바꾸면 25.4 ÷ 20 = 1.27mm입니다. 파이프 나사 PT 1/2의 1/2은 나사 지름이 아니라 배관 호칭(15A)이라서 실제 바깥지름은 약 20.9mm입니다 — 치수를 호칭 그대로 읽으면 부품을 잘못 사게 됩니다.

탭드릴은 ‘외경 − 피치’, 결합률로 미세 조정

암나사를 내려면 탭이 깎아 낼 살을 남기고 먼저 구멍을 뚫어야 합니다. 기본식은 탭드릴 = 외경 − 피치이고, ISO 2306이 권장하는 탭 전 드릴 지름도 대략 이 값입니다. 이 계산기는 결합률에 따라 피치에 곱하는 계수를 바꿉니다 — 50%는 외경 − 0.65×피치, 75%는 외경 − 1.00×피치, 85%는 외경 − 1.10×피치이며, 소재가 알루미늄·스테인리스면 0.05mm를 더합니다.

여기서 결합률은 탭드릴 표에서 쓰는 관행식 (외경 − 드릴) ÷ (1.299 × 피치)로 계산한 나사산 높이 비율입니다. 외경 − 피치로 뚫으면 약 77%가 되어 흔히 ‘75% 결합’이라고 부르고, 계수 0.65는 약 50%, 1.10은 약 85%에 해당합니다. 아래 표의 ‘표준 드릴’은 실제로 파는 0.1mm 단위 드릴 중 흔히 쓰는 값(계산기 사이즈 표 탭과 같음)입니다.

계산 예시 — 알루미늄에 M8 탭을 75%로 내면 8 − 1.25 + 0.05 = 6.80mm, 스테인리스 판에 가는나사 M10×1.25을 내면 10 − 1.25 + 0.05 = 8.80mm입니다. 드릴은 보통 0.1mm 간격으로 팔리므로 M6 50%처럼 5.35mm가 나오면 5.4mm(결합률이 조금 더 낮아짐)와 5.3mm(조금 더 높아짐) 중에서 고릅니다.

• 75%(외경 − 피치) — 기본값. 연강·알루미늄·황동 대부분이 여기에 해당합니다.
• 50% 쪽 — 스테인리스·공구강처럼 단단하거나 깊은 막힌 구멍에서 탭 부하를 줄일 때. 물림이 얕아지므로 나사 길이를 늘려 보완합니다.
• 85% 쪽 — 얇은 판처럼 물리는 산이 몇 개 안 될 때. 탭 저항이 커지므로 절삭유를 넉넉히 쓰고 더 자주 되돌립니다.

소재별 탭 가공 요령

같은 호칭이라도 소재에 따라 드릴을 살짝 키우거나 절삭 조건을 바꿉니다. 계산기의 소재 선택은 아래 보정값을 탭드릴에 더합니다. 손 탭은 보통 1번(선탭)·2번(중탭)·3번(상탭) 세트로 팝니다. 세 개의 지름이 같고 끝의 모따기 길이만 다른 등경 세트라면 관통 구멍은 1번이나 2번으로 끝까지 깎으면 되고, 막힌 구멍은 끝부분까지 나사를 내기 위해 3번이 필요합니다. 반면 자루에 링 표시가 1개·2개·없음으로 새겨진 DIN 352식 비등경(단계) 세트는 1·2번이 일부러 가늘게 만들어져 있어, 관통 구멍이라도 1→2→3번을 모두 거쳐야 나사산이 완성됩니다. 탭 끝의 모따기 구간은 나사가 덜 깎이므로 막힌 구멍은 필요한 나사 길이보다 몇 피치 더 깊게 뚫어 칩이 쌓일 공간을 남겨 두세요.

관통홀 — 정밀·중간·거친 3등급(ISO 273)

볼트가 지나갈 구멍은 여유가 너무 작으면 구멍 위치 오차 때문에 볼트가 들어가지 않고, 너무 크면 볼트 머리·너트가 누르는 면적이 줄어 와셔가 필요해집니다. ISO 273(국내 KS B ISO 273)은 이 여유를 정밀(fine)·중간(medium)·거친(coarse) 3등급의 호칭별 표로 정해 두었고, 여유는 고정값이 아니라 굵을수록 커집니다 — 중간 등급 기준 M3은 +0.4mm, M24는 +2mm입니다.

두 판을 겹쳐 한 번에 뚫거나 정렬이 중요하면 정밀, 구멍을 판마다 따로 뚫어 맞추는 일반 조립은 중간, 현장 용접 브래킷처럼 위치가 어긋나기 쉬운 곳은 거친 등급이 무난합니다. 볼트 여러 개가 들어가는 부품은 구멍 하나하나의 오차가 쌓이므로, 정밀 등급으로 뚫을 때는 한 판을 먼저 뚫고 그 구멍을 따라 다른 판에 표시하는 방식이 실패가 적습니다.

파이프 나사 PT·NPT·PF — 섞으면 새는 이유

현장에서 부르는 PT는 옛 JIS 표기이고, 현행 KS B 0222(ISO 7-1)는 테이퍼 수나사를 R, 테이퍼 암나사를 Rc, 평행 암나사를 Rp로 적습니다. PF는 평행 나사 G(KS B 0221·ISO 228-1)로, 나사산이 아니라 가스켓·O링으로 밀봉합니다. NPT는 미국 ASME B1.20.1 규격입니다. PT와 NPT는 둘 다 1/16 테이퍼지만 산 각도가 55°와 60°로 다르고, 아래 표처럼 호칭에 따라 산 수도 달라 서로 끼우면 틈이 남습니다.

1/2·3/4″는 산 수가 같아 NPT 부품이 PT 암나사에 몇 바퀴 들어가 버리는데, 이것이 ‘끝까지 조였는데 샌다’의 전형적인 원인입니다. 테이퍼 나사는 손으로 조인 뒤 공구로 몇 바퀴 더 조여 산끼리 끼게 만드는 방식이라 수나사가 다 들어가지 않고 남는 것이 정상입니다. 씰테이프(테프론 테이프)는 나사 끝에서 볼 때 조이는 방향(시계 방향)으로 감고, 맨 끝 첫 산은 비워 테이프 조각이 배관 안으로 들어가지 않게 합니다. 배관 호칭(15A = 1/2″)과 재질별 실제 외경은 배관 규격 변환기에서 함께 확인할 수 있습니다.

목재·석고피스 — 파일럿홀과 카운터싱크

파일럿홀은 피스가 들어갈 길을 미리 내서 나무가 갈라지는 것을 막고, 피스가 비뚤게 들어가지 않게 잡아 줍니다. 계산기 표의 파일럿은 피스 외경의 약 57~75%로,단단한 나무일수록 크게 잡습니다 — 단단한 나무에 작은 구멍을 뚫으면 피스를 돌리는 힘이 커져 목이 부러지기 쉽기 때문입니다. 3.5mm 피스라면 경질목 2.5mm, 연질목 2mm입니다. 판재 끝 가까이나 얇은 합판·MDF는 연질이라도 갈라지거나 부풀어 오르므로 파일럿이 필요합니다.

석고피스는 끝이 뾰족하고 나팔 모양 머리라 파일럿 없이 드라이버로 바로 박습니다. 다만 석고보드 자체는 나사를 붙잡는 힘이 작아서, 보드 두께에 뒤쪽 목상·경량철골까지 충분히 물리는 길이를 골라야 하고 머리가 종이 면을 찢고 들어갈 만큼 깊이 박으면 고정력이 크게 떨어집니다. 선반·거울처럼 무게가 걸리는 물건은 석고피스 대신 골조 위치에 박거나 석고 전용 앵커를 씁니다.

집 벽에 무엇을 달 때 — 벽재별 고정 방법

벽에 무언가를 달 때는 나사 규격보다 벽이 무엇인지가 먼저입니다. 콘크리트는 앵커가 필요하고, 석고보드는 골조를 찾거나 전용 앵커를 써야 하며, 목재는 파일럿홀만 맞추면 됩니다. 아래는 흔한 상황별 조합입니다. 앵커·브래킷에 허용 하중이 적혀 있으면 그 값이 우선입니다.

볼트 머리·알렌 사이즈 — ISO·구 DIN·JIS 소형

같은 M10 볼트라도 따르는 규격에 따라 머리 크기가 16·17·14mm로 다릅니다.현행 ISO(ISO 4014/4017, KS·JIS 본체)는 M10·M12·M14·M22에서 구 DIN 933·KS 부속서 치수와 갈리고, 구 규격 제품은 지금도 유통품에 많이 남아 있습니다.JIS 소형은 머리를 한 치수 작게 만든 일본식 규격으로 일본차·옛 설비에서 자주 보입니다. 계산기 사이즈 표 탭의 스패너 열은 구 DIN 치수이고, 현행 ISO가 다른 사이즈는 괄호로 함께 적었습니다.

알렌렌치(육각 렌치) 사이즈가 스패너와 전혀 다른 이유는 재는 곳이 달라서입니다. 스패너는 머리 바깥 6각의 마주 보는 면 거리라 볼트 지름보다 크고, 알렌은 머리 안쪽 6각 홈의 면 거리라 소켓캡 볼트 기준 볼트 지름의 약 0.75~0.88배입니다. 머리가 얕은 버튼·접시머리는 홈도 얕아 한두 단계 작은 렌치를 씁니다.

표의 —는 버튼헤드 규격(ISO 7380-1)에 없는 호칭(M14·M18·M20·M22·M24)이고, *는 ISO 10642에 없어 구 DIN 7991 값을 적은 접시머리(M18·M22·M24)입니다. 규격 범위 밖의 버튼헤드는 제품마다 홈 크기가 달라서, 계산기는 이 사이즈에 참고값만 보여 주고 ‘범위 밖’이라고 따로 표시합니다. 실물에 렌치를 대어 확인하세요.

볼트·스패너 탭에서는 ① 머리 종류(외부 6각 또는 소켓캡·버튼·접시·무두) → ② 사이즈 M3~M24 → ③ 외부 6각이면 규격(ISO·구 DIN·JIS 소형)을 고르면 스패너·알렌 사이즈와 와셔·너트·참고 토크가 함께 나옵니다. 볼트 사이즈를 모를 때는 역검색에 가지고 있는 스패너·알렌 사이즈를 넣으면 맞는 볼트 후보를 보여 줍니다.

강도등급(4.8·8.8·10.9·12.9)과 체결 토크

볼트 머리에 새겨진 숫자는 ISO 898-1의 강도등급입니다. 앞 숫자 × 100이 공칭 인장강도(MPa), 앞 숫자 × 뒤 숫자 × 10이 공칭 항복강도(MPa)라서 8.8은 800MPa·640MPa로 읽습니다. 규격이 보증하는 최소값은 공칭값보다 조금 높거나 굵기에 따라 달라지므로, 설계에 쓸 때는 아래 최소값을 봅니다. 10.9·12.9처럼 단단한 볼트는 전기도금 과정에서 수소 취성이 생길 수 있어 도금 제품은 탈수소 처리 여부를 확인하는 편이 안전합니다.

체결 토크는 볼트·스패너 탭의 참고치를 그대로 옮긴 아래 표를 기준으로 봅니다. 탭드릴 계산 탭에 나오는 8.8 등급 ‘일반 범위’(예: M10 30~50 N·m)는 이 값을 포함하도록 잡은 폭입니다.

토크는 체결력(볼트를 당기는 힘)을 간접적으로 만드는 수단입니다. 조임 토크 = 체결력 × (피치 몫 + 나사산 마찰 몫 + 자리면 마찰 몫)으로 나뉘는데, M10에서 마찰계수 0.14를 넣으면 토크의 약 88%가 마찰로 쓰이고 볼트를 늘이는 데는 나머지만 쓰입니다. 그래서 마찰 조건이 조금만 달라져도 같은 토크에서 체결력이 크게 변합니다. 아래 표는 이 식(ISO 16047의 토크 분해식)으로 M10을 계산한 것으로, 윤활해서 마찰계수가 0.10으로 내려간 볼트에 0.14 기준 토크를 그대로 주면 체결력이 약 133%가 되어 볼트가 항복 근처까지 늘어날 수 있다는 뜻입니다.

• 윤활제·고착방지제를 바르면 마찰계수가 내려가고, 건조하거나 녹슨 나사·스테인리스끼리는 올라갑니다. 제조사 토크표에 윤활 조건이 적혀 있으면 그 조건 그대로 조이세요.
• 스테인리스 A2-70은 최소 항복강도가 8.8의 약 70%라 강 볼트 토크를 그대로 쓰지 않습니다.
• 토크렌치는 조일 때만 쓰고 풀 때는 일반 핸들을 씁니다. 여러 볼트는 대각선 순서로 두세 단계에 나눠 목표 토크까지 올립니다.
• 휠 너트·브레이크·서스펜션 같은 안전 부품은 차량 제조사 값을 따르고, 확신이 없으면 정비소에 맡기세요.

드릴·탭 작업 안전

드릴·탭 작업에서 특히 조심할 것은 회전하는 공구에 손·장갑·옷이 말려 들어가는 사고와, 고정하지 않은 작업물이 드릴과 함께 돌며 손을 치는 사고입니다. 탭이 부러지면 경도가 높아 드릴로 빼기 어렵고, 작업물 전체를 버리게 되는 경우도 많습니다.

자주 묻는 질문

참고 자료

1. e나라표준인증 — KS B 0201 미터 보통 나사(새 창)standard.go.kr
2. e나라표준인증 — KS B 0222 관용 테이퍼 나사(새 창)standard.go.kr
3. ISO 273 — Clearance holes for bolts and screws(새 창)iso.org
4. ISO 2306 — Drills for use prior to tapping screw threads(새 창)iso.org
5. ISO 898-1 — 탄소강·합금강 볼트의 기계적 성질(강도등급)(새 창)iso.org
6. 국가법령정보센터 — 산업안전보건기준에 관한 규칙(제95조 장갑의 사용 금지)(새 창)law.go.kr
7. ISO 16047 — Fasteners: Torque/clamp force testing(새 창)iso.org