나사 체결 방식 비교, 토크법·회전각법·항복점 제어를 산포 기준으로 정리했습니다
파텍시스템 기술팀 · 2026-10-29 수정
핵심 요약
- 같은 토크로 조여도 축력이 다른 것은 마찰이 흔들리기 때문이며, 체결 방식마다 이 영향을 받는 정도가 다릅니다.
- 체결계수는 항복점 제어·회전각법이 약 1, 각도 모니터링을 더한 토크 제어가 1.4~1.6, 토크로만 끊는 스크류드라이버가 1.7~2.5, 임팩트 렌치가 2.5~4.0입니다.
- 산포가 작을수록 더 작은 나사로 같은 축력을 냅니다. DEPRAG 교육 자료의 예(8.8 볼트, 최소 축력 15 kN)에서 항복점 제어는 M8이면 되지만, 토크로 끊는 스크류드라이버는 M12, 임팩트 렌치는 M16이 필요합니다.
들어가며
같은 토크로 조였는데 어떤 나사는 꽉 잡히고 어떤 나사는 헐겁다는 느낌, 받아 보신 적 있으신가요? 토크 값은 똑같이 맞추었는데 실제로 부품을 잡아 주는 힘(축력)은 제각각인 경우가 많습니다. 원인은 마찰에 있고, 그 영향을 얼마나 받느냐는 "어떤 방식으로 조이느냐"에 달려 있습니다.
파텍시스템은 1996년부터 DEPRAG 자동 나사 체결 시스템을 한국 제조 라인에 공급해 온 회사입니다. 이 글은 현장에서 쓰이는 체결 방식들을 축력 산포 기준으로 비교한 글입니다.
토크는 수단이지 목표가 아닙니다
나사 체결의 목표는 부품을 일정한 힘으로 잡아 주는 것, 즉 축력(Preload)입니다. 토크는 그 축력을 만들기 위해 나사를 돌리는 힘일 뿐입니다. 문제는 토크에서 축력으로 넘어가는 변환이 항상 일정하지 않다는 점입니다. 마찰 조건이 조금만 달라져도 같은 토크에서 축력이 흔들립니다.
현장에서 쓰는 체결 방식 4가지
토크 제어(Torque Control): 정해진 토크에 도달하면 멈추는 가장 기본적인 방식입니다. 장비가 단순하지만 마찰 변동 탓에 축력 산포가 대체로 큽니다.
회전각법(Angle of Rotation): 먼저 시작 토크로 조인 뒤 정해진 각도만큼 추가로 회전시키는 방식입니다. 축력 산포가 비교적 작고 마찰 변동의 영향이 적습니다.
항복점 제어(Yield Point Control): 토크–각도 곡선의 기울기가 처음 값의 약 50%로 떨어지면 항복점에 닿은 것으로 보고 멈춰, 나사 강도를 최대로 활용합니다. 축력 산포가 비교적 작고(체결계수 약 1), 강재끼리 정밀하게 체결하는 경우에만 씁니다.
축력 제어(DEPRAG Clamp Force Control, CFC): 토크 곡선에서 나사 머리가 닿는 착좌점을 찾아 정해진 차동 토크나 각도만큼 더 조입니다. 축력을 직접 재지는 않으며, 삽입 토크가 흔들려도 축력이 더 고르게 나오는 적응형 방식입니다.
산포를 한 숫자로 보는 법: 체결계수
방식별 산포 차이는 체결계수(Tightening Factor)라는 하나의 숫자로 비교할 수 있습니다. 체결계수는 최대 축력을 최소 축력으로 나눈 값입니다. 이 값이 1에 가까울수록 축력 산포가 작고, 클수록 같은 설정에서도 축력이 넓게 퍼진다는 뜻입니다.
| 체결 방식 | 체결계수(대략) |
|---|---|
| 항복점 제어 | ≈ 1 |
| 회전각법 | ≈ 1 |
| 각도 모니터링을 더한 토크 제어 | 1.4~1.6 |
| 토크 단독 제어(셧오프 스크류드라이버) | 1.7~2.5 |
| 토크 단독 제어(임팩트 렌치) | 2.5~4.0 |
체결계수가 4.0이면 같은 설정에서도 가장 큰 축력이 가장 작은 축력의 4배까지 벌어질 수 있다는 뜻입니다. 토크로만 끊는 스크류드라이버(1.7~2.5)도 각도를 함께 보는 방식(1.4~1.6)보다 산포가 큽니다.
방식 선택이 나사 크기까지 바꿉니다
산포가 크면 설계는 "최악의 경우"를 가정해 더 큰 안전 마진을 잡아야 합니다. 그래서 같은 축력을 확보하더라도 방식에 따라 필요한 나사 크기가 달라집니다. 실제로 DEPRAG 교육 자료의 예(강도 등급 8.8 볼트, 체결 길이 20 mm, 최소 축력 15 kN)에서 필요한 나사는 항복점 제어·회전각법이 M8, 각도 모니터링을 더한 토크 제어가 M10, 토크로 끊는 스크류드라이버가 M12, 임팩트 렌치가 M16입니다. 체결 방식을 정밀하게 가져가면 더 작은 나사로 같은 체결력을 낼 수 있고, 이는 곧 부품 설계와 원가로 이어집니다.
우리 공정엔 어떤 방식이 맞나요
방식은 "정밀할수록 좋은" 것이 아니라 "공정 요구에 맞춰 고르는" 것입니다. 품질 요구가 높지 않은 일반 조립이라면 토크 제어로 충분한지, 마찰 조건이 들쭉날쭉해 산포를 줄여야 하는지, 안전 구조부처럼 축력을 최대한 끌어올려야 하는지, 조립 조건이 계속 바뀌어 일정한 축력 보장이 핵심인지를 점검해 보시면 됩니다. 산포를 줄여야 할수록 토크 제어에서 회전각법·항복점 제어로 넘어가며, DEPRAG CFC는 삽입 토크가 계속 흔들리는 플라스틱·금속 직접 체결 공정에 맞춘 적응형 방식입니다.
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자주 묻는 질문
Q1. 토크만 정확히 맞추면 축력도 일정해지지 않나요?
아닙니다. 토크에서 축력으로의 변환은 마찰에 좌우되기 때문에 같은 토크에서도 축력 산포가 큽니다. 회전각법이나 항복점 제어처럼 마찰 영향을 줄이는 방식이 필요합니다.
Q2. 체결계수가 정확히 무엇인가요?
같은 설정으로 조였을 때 축력이 얼마나 넓게 퍼지는지를 나타내는 수치입니다. 최대 축력을 최소 축력으로 나눈 값이며, 1에 가까울수록 산포가 작습니다. 토크로만 끊는 스크류드라이버는 1.7~2.5, 임팩트 렌치는 4.0까지 커집니다.
Q3. 회전각법과 항복점 제어는 무엇이 다른가요?
회전각법은 시작 토크 뒤 정해진 각도만큼 더 돌리는 방식이고, 항복점 제어는 토크–각도 기울기가 꺾이는 항복점에서 멈춰 나사 강도를 최대로 씁니다. 둘 다 체결계수가 약 1로 축력 산포가 작습니다.
Q4. 축력 제어(CFC)는 언제 필요한가요?
플라스틱이나 금속에 직접 체결하는 나사처럼 삽입 토크가 크게 흔들리는 공정에 적합합니다. 착좌점을 찾아 그 뒤의 조임을 차동 토크나 각도로 맞추므로 축력이 더 고르게 나옵니다.
Q5. 더 작은 나사로 바꾸면 정말 원가가 줄어드나요?
방식을 정밀하게 가져가면 같은 축력을 더 작은 나사로 확보할 수 있습니다. DEPRAG 교육 자료의 예(8.8 볼트, 최소 축력 15 kN)에서 항복점 제어는 M8이면 되지만 토크로 끊는 스크류드라이버는 M12, 임팩트 렌치는 M16이 필요해 부품 설계와 원가에 영향을 줍니다.
마무리
나사 체결 방식의 차이는 결국 축력 산포의 차이입니다. 토크 제어, 회전각법, 항복점 제어는 체결계수로 비교되며, 산포가 작을수록 더 작은 나사로 같은 체결력을 낼 수 있습니다. 방식은 공정의 품질 요구에 맞춰 고르시는 것이 원칙입니다.
파텍시스템은 1996년부터 DEPRAG 자동 나사 체결 시스템을 한국 제조 라인에 공급해 온 회사입니다. CFC를 포함한 다양한 제어 방식 중 귀사 공정에 맞는 방식을 함께 검토해 드립니다. 공정의 체결력 요구와 마찰 조건, 품질 산포 기준을 알려 주시면 1:1 기술 상담에서 적절한 방식과 장비 사양을 정리해 드립니다. 영업일 기준 2일 내에 회신해 드립니다. 부담 없이 문의해 주세요.
참고 자료
- VDI 2230 Blatt 1 — 체결계수(tightening factor) 표
- DEPRAG, Clamp Force Control(CFC) 제품 자료
- DEPRAG, Tightening Methods in Screwdriving Technology — 체결 방식 기술 정보(토크·회전각·항복점·CFC)
- DEPRAG, Technical Information: Screwdriving Technology and Quality Assurance(D0080)
- DEPRAG Training, Basics of Screwdriving Technology — 체결 방식별 체결계수와 나사 크기 예
