나사

항공기 및 선박의 추진장치에 대해서는 프로펠러 문서를 참조하십시오.

螺絲
Screw/Bolt

1 모든 기계의 기초가 되는 부품 중 하나

긴 막대기에 스크류 모양으로 홈(나사산)이 파여 있는 기계 부품의 통칭.
나사에는 나선 모양으로 나사산이라는 비탈이 꼬여서 파져있으며, 이 나사산들이 엄청난 마찰력을 발휘하여 물체들을 고정시켜준다. 하지만 진동 앞에서는 정말 맥없이 풀린다. 물론 사람들은 바보가 아니라서 진동대책을 다 세워두고 있다.[1][2]

영미권에서 Screw는 주로 이미 나사산이 있는 접합 모재에 들어가는, 혹여 없다면 나사산을 만들며 나아가는 태핑 나사를 뜻하고, Bolt는 나사산이 없는 접합 모재를 숫나사(볼트)와 암나사(너트)가 조이는 볼트와 너트를 말한다. 아래의 그림을 보자.


Screw


Nut & Bolt

숫나사가 직접 조립이 되면서 접합 모재에 나사산을 내는 경우 탭을 직접 내면서 들어가기 때문에 태핑나사로 분류 하는데 이는 절대 볼트라고 부르지 않는다. 현장에서는 주로 이를 피스,피스못,피스나사 등으로 표현 한다.

볼트의 경우 M(호칭경)[3]으로 표시하며 이 때에 M은 반드시 대문자로 표현한다.

나사를 한바퀴 돌렸을 때 나아가는 거리를 리드라 부르며, 호칭경이 같은 나사도 피치가 달라 서로 맞지 않는 경우가 있다.[4]

나사머리는 크게 냄비머리형, 접시머리형과 육각 홈붙이 볼트로 나뉜다. 냄비머리는 주변에서 흔히 볼 수 있는 형태로 나사 머리부분이 적당히 둥근 형태다. 접시머리형은 나사가 역사다리꼴로 안쪽으로 좁아지는 형태이고 나사머리 윗 부분은 평평한 형태로, 나사 머리가 물체 위로 튀어나오면 안될 때 쓴다.(물론 나사를 채울 부품에도 똑같은 규격으로 안쪽으로 좁아지는 홈이 파여있어야 한다)[5]
육각 홈붙이 볼트의 경우 머리형은 원통 형상이고[6] 피스로는 사용되지 않는다.

사용하는 공구의 형상에 따라 위에 파인 홈은 일자, 십자, 육각, 별, Y 등의 많은 형상이 존재하는데 일반적으로 가장 보편적으로는 십자를 사용한다.[7] 다만 산업용 기계에서는 높은 체결토크가 필요하기 때문에 육각홈을 주로 사용한다.[8]

별형[9]과 삼각형, Y형[10]은 과거 일본 회사들이 주도가 되어 많이 사용 되었으나 최근 사용률이 점점 줄어들고 있는 추세이다.

나사의 규격은 우리나라의 경우 KS 규격으로 통일되어 있으며, 사실 전세계적으로 미터법 단위를 쓰는 규격(메트릭 규격)은 나사의 규격이 완벽히 동일하다. 이 규격 통일은 매우 중요한데, 어느 회사에서 만든 나사건 규격만 맞다면 내 제품에 그대로 쓸 수 있기 때문이다.[11] 20세기 초반만 해도 세계 각국의 회사는 각자 다른 규격의 나사를 썼기 때문에 서로 나사가 호환이 안되어서 제품의 대량생산 등에 매우 비효율적이었으나, 미국이 20세기 초반에 처음으로 나사를 규격화하여 대량생산 효율을 매우 높였다.[12]

그런데 문제는 미국은 정작 미터법을 안 쓴다는 점. 그렇다. 미국은 인치 규격으로 나사를 만든다. 그래서 골치 아프게도 미국이나 영국 등에서 수입한 물건은 인치규격 나사를 쓴다. 문제는 우리나라는 대부분 미터 규격 나사를 쓴다. 그래서 비싼 돈을 주고 미국으로부터 인치 규격 나사를 사와야 하는 사태가 종종 발생한다. 이로 인한 낭비가 꽤 심각하다.[13][14]

군에서도 웃기게 돌아가는 경우가 있는데, 이를테면 장비의 국산화가 많이 진행된 육군이나 해군은 미터법 나사를 주로 쓰지만 아직 해외도입 비율이 높은 공군이나 해군의 유도탄은 국산임에도 인치규격 나사를 쓰기도 한다. 이미 해외도입 무기의 수리/정비용으로 많은 인치규격을 사 놓은 마당에 신규 도입장비를 위해 다시 미터법 나사를 새로 사들이려면 그 비용 또한 만만치 않기 때문이다. 육군처럼 아예 대부분의 장비를 싹 다 국산화하는 추세라면 모를까 실질적으로는 잘해봐야 양념반, 후라이드 반인 상황이다보니... 그래서 국내 최대 인치규격 나사 구매고객은 바로 군(특히 공군, 해군)이다.

칼브럭을 쓰면 벽에 고정시킬 수 있다.

나사가 테이퍼(경사면)로 되어 있는 경우가 있는데 이는 나사 조립부위에 기밀성을 요하는 경우에 사용 된다.

이러한 나사는 주로 P/T 나사라고 하며 보통 암나사는 너트가 아닌 탭이며 이렇게 테이퍼가 진 암나사를 내는 공구를 P/T탭이라고 한다.

나사가 너무 세게 조여져 있으면 풀다가 드라이버가 나사 홈을 갈아버려 욕설과 함께 격한 반응이 터져 나올 수 있는데, 그럴땐 니퍼든 펜치든 머리를 통째로 붙잡을만한 걸로 돌려버리자. 뭔가 잘 안잡히거나 미끄러지면 고무줄이나 안경닦이같은걸로 감싸고 잡으면 된다. 주변 공간이 좁아서 여의치 않은 경우엔 홈 안에다 고무밴드를 넣고 돌리면 된다. 영상참조 이마저도 안먹히는 막장 상황의 경우, 반대탭(일명 빠꾸탭)이라는 공구를 장만해 뽑아내면 된다. 영상참조

나사는 못보다 안정적이고 조였다 푸는 것이 가능하므로 웬만한 기계라면 나사를 사용하고 있다. 여기에 뭔가를 딱 잡아준다는 이미지 때문에 어리버리하거나 행동이 빠르지 못한 사람에게 나사 하나 빠진거 같다는 표현을 사용하기도 한다.

서양에서는 르네상스 무렵의 유럽에서 발명되어 1500년대부터 사용되던 부품이지만, 동양에서 나사를 만들어 쓰기 시작한 역사는 불과 150년 남짓 정도 밖에 되지 않는다. 동양의 기술력으로는 이 정밀한 부품을 도저히 만들 수가 없었던 것. 일찌기 전국시대 무렵부터 유럽에서 전래된 화승총을 만들어 사용하던 일본 역시 이 나사만큼은 전량 유럽에서 수입해서 써야했으며, 메이지 시대에 들어서야 자체적인 제작능력을 갖추게 되었다.

나사를 이용한 전투기술의 진수를 보여준 마스터도 있다.

여담으로 나사를 즐겨 먹는 히어로를 다룬 만화도 있다. 이트맨 참고.

1.1 모양에 따른 분류

1.1.1 둥근 나사

너클라사라고도하며, 이물질이 자연스럽게 들어가는 환경이거나 사용자가 나사를 쉽게 풀 수 있어야 할 때 사용되는 나사. 단면이 원호 모양이며 주로 전구나 화장품 케이스 음료수 뚜껑 등에서 많이 볼 수 있다. 큰 힘을 받는 곳에는 사용할 수 없다.

경우에 따라 이렇게 추진장치로 쓰이기도 한다.

러시아의 ZIL-29061(2906). 코스모넛들을 극지에서 귀환하기 위해 개발됬다.

영문 위키피디아 참조
보다시피 라스푸티차같은 지형에서도 나아갈수 있는 전천후 차량이다. 몇미터 깊이의 눈밭이건 뻘이건 강이건 상관없이 나아갈수 있는 몇 안되는 차량. 러시아는 지형이 지형인 탓에 2차대전때부터 병사들을 빠르게 수송하기 위해 이런 추진방식을 연구해왔다.

1.1.2 사다리꼴 나사

축방향으로 강한 힘을 전달해야 할 때 쓰는 나사. 애크미(Acme) 나사라고도 한다. 나사의 단면을 보면 나사산의 모양이 사다리꼴을 하고 있으며 사다리꼴의 각도는 미터계열은 30도, 인치 계열은 29도이다. 운동용 나사 중에서는 가장 널리 쓰이며 가공이 비교적 쉽다.

1.1.3 사각 나사

나사 단면이 직사각형인 나사로 나사의 마찰면적이 가장 적으므로 저항이 적다. 그러나 가공이 사다리꼴 나사에 비해 힘들고 가격도 그만큼 높으며 의외로 마모에 사다리꼴 나사보다 취약하다.

1.1.4 삼각 나사

나사 단면이 삼각형인 나사. 나사 하면 생각나는 나사못들의 나사 모양이 이것이다. 대표적인 결합 나사로 물체와 물체 사이를 결합시키는 데 사용된다. 미터계열 나사는 나사산의 각도가 60도이며 인치계열은 55도(휘트워스). 60도(유니파이)로 나뉘어 있다.

1.2 용도에 따른 분류

1.2.1 운동 나사

나사를 회전시켜 회전 운동을 직선 운동으로 바꾸는 용도로 사용되는 나사. 1회전당 1피치 만큼 직선운동을 하기 때문에 톱니바퀴보다 매우 정밀하며 큰 힘을 받을 수 있다. 다만 정밀한 만큼 래크 같은 다른 운동 장치보다 속도 변환이 느리다는 단점도 있다. 큰 힘을 받기 위해 나사산이 다른 나사보다 매우 두껍게 설계되어 있고 다른 나사들 보다 더 강도가 높고 변형이 적은 소재로 만들어야 한다. 상당수의 정밀 기계 장치는 이 운동용 나사를 주축으로 사용하고 있다. 매체에서 핸들을 열심히 돌리는데 무언가 긴 것이(주로 대포) 미미하게 슬금슬금 움직인다면 이 녀석이 심어져 있는 거라고 봐도 좋다. 주로 사다리꼴 나사와 사각 나사가 쓰이며 이 둘의 차이를 굳이 나누자면 사다리꼴 나사는 이송용으로 많이 쓰이고 사각 나사는 힘을 전달할 때 많이 쓰인다.

1.2.2 결합 나사

둘 이상의 물체를 결합시킬 때 사용하는 나사. 많이 보는 나사못(볼트)의 용도가 이것이다. 나사산의 마찰력으로 물체의 결합을 지지하므로 운동 나사보다는 나사산이 많아야 한다. 그러므로 필연적으로 나사는 삼각형의 형태를 띄게 되어 대부분의 결합 나사는 삼각형이다. 따라서 볼트의 나사산도 삼각형이다. 그러나 필요에 의해 나사를 자주 풀어야 하고 나사에 이물질이 많이 들어가게 되며 결합에 큰 힘을 받을 필요가 없을 때는 둥근 나사를 쓴다.

1.2.3 관용 나사

파이프 등 관에 나사산이 필요할 때 사용되는 나사. 수밀, 혹은 기밀이 유지되어야 하고, 나사산에 의해 관의 강도가 약해지는 것을 방지하기 위해 나사산이 일반 결합 나사보다 촘촘해야 할 필요성이 있다. 따라서 보통 관용 나사의 나사산의 각도는 60도가 아닌 55도이다. 수도 꼭지를 달거나 할 때 보이는 나사가 이것이다.

2 미국 항공 우주국

미국의 우주기구. NASA 참고.

3 양모직물 라사의 한국식 발음

포르투갈어 raxa를 한자로 羅紗라고 번역했다. 두음법칙에 따라 나사라고 발음.
  1. ↑ 일종의 접착제 비슷하게 강한 힘이 가해지면 접착력을 발휘해서 풀어지지 않도록 하는 용액부터, 안에 탄성이 있는 실리콘 등을 넣어서 한번 조여지면 잘 안 풀려지게 하는 방법 등도 있으며, 나사에 작은 구멍을 뚫고 여기에 철사를 관통시켜서 아예 철사 등으로 나사가 풀어지지 않도록 단단히 고정하는 안고선(Safety Wire) 법까지 다양하다.
  2. ↑ 이것을 이용해서 꽉 조여져서 풀리지 않는 나사는 머리를 톡톡톡하고 쳐주면 더 잘 풀를수 있다. 물론 작은 나사는 그냥 조금 힘주면 풀리지만 대형나사를 풀때 해머로 쾅쾅치는걸 볼 수 있다.
  3. ↑ 호칭경은 숫나사의 외경이 기준이 된다.(나사산의 바깥쪽) 나사의 길이는 L로 표현한다.
  4. ↑ 일례로 같은 10mm 규격 나사라 해도, 피치간격이 좁은 가는 나사와 그렇지 않은 보통 나사가 있다. 일반적으로는 보통 나사를 더 많이 쓰지만, 나사산을 몇 개 못 낼 정도로 나사가 걸리는 폭이 좁거나, 혹은 큰 힘을 받는 곳은 가는 나사를 쓰기도 한다.
  5. ↑ 이를 카운터 싱킹이라 한다.
  6. ↑ 이 형상이 물체 외부로 튀어나오지 않게 조립되기 위해 홈을 파는 것을 카운터 보링이라 한다.
  7. ↑ 유럽쪽은 일자 형상을 선호한다.
  8. ↑ 육각홈은 전동드라이버 사용이 불가능하므로 일일이 렌치로 체결해야 한다. 때문에 양산하는 기계의 경우 생산 리드타임이 늘어나 생산성이 떨어지게 된다.산업기계에 많이 사용되고 체결토크가 다른 홈에 비해 큼에도 불구하고 산업기계를 제외하고는 잘 쓰이지 않는 이유다.
  9. ↑ 별형의 경우 일본 교세라
  10. ↑ 예전 닌텐도 등
  11. ↑ 보통 기계 제품을 만드는 회사는 일일히 나사를 직접 깎지 않고 전문 나사제작 업체에서 나사들을 사온다.
  12. ↑ 물론 나사만 한건 아니고 여러가지 부품들을 규격화하였다.
  13. ↑ 배나 비행기 타고 건너와야 하므로 국내 생산보다 비싸다.
  14. ↑ 물론 KS 규격에서는 이러한 경우를 대비해서 인치나사 규격도 규정해 놓긴 했지만 정작 우리나라에서 인치나사 수요가 거의 없으므로 국내에서 생산하는 경우는 군납 업체 외에는 별로 없다.