이 계산기의 기능
동력 기반 축 토크 계산기는 회전 기계의 동력과 회전속도를 축에 걸리는 기계적 토크로 변환해 줍니다. 엔지니어는 이 계산기를 통해 모터, 커플링, 감속기, 축의 용량을 산정하고 구동계가 설계된 부하를 제대로 전달할 수 있는지 확인합니다. 동력을 킬로와트(kW) 또는 마력(HP)으로 입력하고 회전속도를 분당 회전수(RPM)로 함께 입력하면, 토크를 뉴턴미터(N·m)와 파운드피트(lb-ft) 두 단위로 동시에 보여 줍니다.
사용 방법
먼저 동력 단위를 선택하고 동력 값을 입력한 뒤, 축의 회전속도를 RPM으로 입력하세요. '계산' 버튼을 누르면 토크를 확인할 수 있습니다. 모터 명판에 정격 출력과 정격 회전수가 적혀 있다면, 이 값을 사용해 연속(정격) 토크를 구할 수 있습니다. 특정 운전점에서의 토크가 궁금하다면 실제 운전 회전속도를 입력하면 됩니다.
공식 설명
동력은 토크와 각속도의 곱으로 표현됩니다. 즉 \(P = T \times \omega\) 입니다. 각속도 \(\omega\)의 단위가 라디안/초이고 회전속도 \(N\)이 RPM일 때 \(\omega = \frac{2\pi N}{60}\) 이 됩니다. 이를 토크에 대해 풀고 단위를 정리하면 다음과 같은 편리한 공식이 나옵니다.
$$T_{N\cdot m} = \frac{9550 \times P_{kW}}{N}$$ 그리고 $$T_{lb\text{-}ft} = \frac{5252 \times P_{HP}}{N}$$ 여기서 상수 9550(\(\approx 60000/2\pi\))과 5252(\(\approx 33000/2\pi\))에는 단위 변환이 미리 반영되어 있어 따로 계산할 필요가 없습니다. 두 단위 간 변환은 \(1\ \text{lb-ft} \approx 1.3558\ \text{N}\cdot\text{m}\) 를 사용하면 됩니다.
예제 풀이
15 kW 모터가 1500 RPM으로 회전한다고 가정해 봅시다. $$T = \frac{9550 \times 15}{1500} = \frac{143250}{1500} = 95.5\ \text{N}\cdot\text{m}$$ 이며, 약 70.4 lb-ft에 해당합니다. 이 값은 해당 회전속도에서 축에 걸리는 정상 상태(연속) 토크입니다.
자주 묻는 질문
같은 동력에서 RPM이 높아지면 토크는 줄어드나요? 그렇습니다. 동력이 일정할 때 토크는 회전속도에 반비례합니다. RPM이 두 배가 되면 토크는 절반으로 줄어듭니다.
이 값은 정격 토크인가요, 최대 토크인가요? 입력한 동력과 회전속도에 대응하는 토크입니다. 연속 토크가 필요하면 정격 값을, 단시간 한계를 보려면 최대 값을 입력하세요.
효율도 반영되나요? 아니요. 입력한 동력이 축에 그대로 전달된다고 가정합니다. 출력 축 토크가 필요하다면 입력 전기 동력에 효율을 먼저 곱한 뒤 계산하세요.
