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목재용 나사와 예비 구멍

예비 구멍 크기, 목재 밀도와 결 방향에 따라 나사 유지력이 달라져요. Wood Handbook의 기준과 계산 예시를 확인하세요.

몸통, 나사산 골과 예비 구멍

목재용 나사에는 매끈한 몸통과 나사산 부분이 있어요. 나사산 골 안쪽의 심부를 root라고 하며, 그 지름이 골지름이에요. Wood Handbook에 따르면 대부분의 목재용 나사에서 골지름은 평균적으로 몸통 지름의 약 3분의 2예요. 인발저항 식은 예비 구멍 지름을 침엽수에서 골지름의 약 70%, 활엽수에서 약 90%로 가정해요.

표는 Wood Handbook 표 8-9의 몸통 지름을 사용해 일반적인 나사 호수에 이 비율을 적용해요. 실제 나사는 제조사와 나사산 형태마다 다르므로, 맞춤이 중요하면 사용할 나사의 골지름을 측정하세요. 드릴 모양 끝이 달린 셀프드릴링 나사는 미리 구멍을 뚫지 않아도 되도록 설계되어 있어요.

Wood Handbook 비율로 계산한 예비 구멍(골지름 ≈ 몸통 지름의 2/3)
나사 호수몸통 지름골지름(근사값)침엽수 예비 구멍(70%)활엽수 예비 구멍(90%)
#42.8 mm1.9 mm1.3 mm1.7 mm
#63.5 mm2.3 mm1.6 mm2.1 mm
#84.2 mm2.8 mm1.9 mm2.5 mm
#104.8 mm3.2 mm2.3 mm2.9 mm

밀도와 나사 유지력

측면결에서의 인발저항은 비중의 제곱에 비례해 커져요. Wood Handbook의 시험식은 p = 108.25 × G² × D × L이며, 단위는 N이에요. D는 몸통 지름, L은 목재에 박힌 나사산 길이로 둘 다 mm 단위예요. 밀도가 두 배가 되면 유지력은 대략 네 배가 되므로, 가벼운 파인에서는 자재의 나사산이 뭉개지는 나사도 오크에서는 단단히 고정돼요.

이 값은 단시간 시험의 극한하중이며 설계값이 아니에요. 밀도가 높은 활엽수에서는 나사 자체가 먼저 인장 파괴되므로 나사가 아주 길어도 유지력이 크게 늘지 않아요. 마구리면에 박은 나사는 평균적으로 측면결에 박은 나사의 하중 중 75%만 견디며 결과의 편차도 더 커요.

파티클보드

파티클보드에서 흔한 파손은 나사가 물린 자재의 나사산이 뭉개지는 현상이에요. Wood Handbook에서 #8 나사를 15.9 mm 박을 때 최대 토크는 3.16 + 0.0096 × 밀도이며 단위는 N·m예요. 밀도 600 kg/m³에서는 약 8.9 N·m, 800 kg/m³에서는 10.8 N·m예요. 예비 구멍 지름이 골지름의 50~90%일 때 인발저항에 유의한 차이가 없었어요.

인발저항과 나사산 뭉개짐을 함께 고려하면 적당히 조이는 것이 좋아요. 조임 토크를 최대값의 60%에서 90%로 올려도 인발하중은 약 3%만 증가했어요.

실무 참고 사항

핸드북에 따르면 나사에 비누를 바르면 밀도 높은 목재에 박기 쉬워지고 인발저항에는 영향이 거의 없어요. 예비 구멍은 갈라짐도 줄여 줘요. 못은 지름의 약 90% 크기로 예비 구멍을 뚫으면 인발저항이 조금 높아지고, 특히 밀도가 높은 수종에서 갈라짐을 예방하거나 줄일 수 있어요.

예시로 초기화

로블롤리 파인(G = 0.51)에 #8 나사(몸통 4.17 mm)의 나사산을 25 mm 박으면 108.25 × 0.51² × 4.17 × 25 ≈ 2,935 N이에요. 화이트 오크(G = 0.68)에서는 약 5,218 N으로 약 1.8배예요.

출처와 참고 자료