서보 토크 계산기로 무엇을 할 수 있나요?
이 계산기는 쉽게 확인할 수 있는 세 가지 전기·속도 값, 즉 작동 전압, 작동 전류, 분당 회전수(RPM)만으로 서보 모터가 낼 수 있는 기계적 토크를 추정해 줍니다. 데이터시트의 복잡한 토크 곡선을 일일이 들여다볼 필요 없이, 대략적인 모터 선정이나 서보 간 비교, 또는 하드웨어를 구매하기 전 설계가 타당한지 확인하는 데 유용한 토크 추정값을 바로 얻을 수 있습니다.
결과는 뉴턴미터(N·m) 단위로 표시되며, 소형 취미용·로봇용 서보에서 흔히 쓰는 뉴턴밀리미터(N·mm) 단위로도 함께 변환해 보여 줍니다.
입력해야 하는 값
- 작동 전압(V): 서보가 동작하는 동안 공급되는 전압입니다.
- 작동 전류(A): 해당 작동 지점에서 서보가 소비하는 전류입니다.
- 속도(RPM): 출력축의 분당 회전수입니다.
계산 공식 풀이
계산기는 먼저 전기 출력(전력)을 구한 뒤, 이 전력과 속도를 토크로 변환합니다.
- 전력(W) = 전압 × 전류
- 토크(N·m) = (전력 × 9.549) ÷ 속도
상수 9.549는 60 ÷ (2π)에서 나온 값으로, RPM과 라디안/초 사이를 변환해 줍니다. 전력은 토크와 각속도의 곱과 같기 때문입니다. 이후 토크에 1000을 곱하면 N·mm 단위의 토크 값을 얻습니다.
다만 이 값은 전기 출력이 그대로 기계적 출력으로 전환된다고 가정한 이상적인 추정값입니다. 실제 서보는 열, 마찰, 기어 손실로 에너지를 잃기 때문에 실제 토크는 이보다 다소 낮습니다.
계산 예시
서보가 6V로 동작하며 1.5A를 소비하고 60RPM으로 회전한다고 가정해 봅시다.
- 전력 = 6 × 1.5 = 9 W
- 토크 = (9 × 9.549) ÷ 60 = 85.94 ÷ 60 ≈ 1.43 N·m
- N·mm로 환산: 1.43 × 1000 ≈ 1432 N·mm
즉, 이 서보는 해당 작동 지점에서 약 1.43 N·m의 토크를 냅니다.
자주 묻는 질문
RPM이 높아지면 왜 토크가 줄어드나요? 전력이 일정할 때 토크와 속도는 서로 반비례 관계입니다. 같은 전력을 더 많은 회전수에 분산시키면 축에서 쓸 수 있는 토크가 줄어들게 됩니다.
이 값이 제 서보가 실제로 내는 토크인가요? 아닙니다. 이는 효율 100%를 가정한 상한 추정값입니다. 관심 있는 부하 조건(예: 정지 토크나 정격 전류)에 해당하는 전류를 입력하되, 손실로 인해 실제 토크는 이보다 낮다고 보면 됩니다.
결과를 kg·cm로 어떻게 변환하나요? N·m에 약 10.2를 곱하면 kg·cm가 됩니다. 많은 취미용 서보가 이 단위를 사용합니다(예: 1.43 N·m ≈ 14.6 kg·cm).
