케이블 씰 압축은 형상에서 시작하지만 접촉 압력은 하중, 재료 거동, 조립된 인서트의 모양에도 좌우됩니다. 케이블과 개구부의 비교는 초기 끼워맞춤 상태를 나타냅니다. 지정된 감소량은 개구부의 변화를 나타냅니다. 평균 접촉 압력은 정해진 접촉 면적에 분포하는 법선 하중을 뜻합니다. 설계 질문에 답하는 물리량을 사용하세요.
저는 먼저 각 입력값에 자유 상태, 조립 상태, 하중 상태 또는 복원 상태를 표시합니다. 이렇게 하면 압착되지 않은 슬리브에서 측정한 치수와 너트를 조인 상태의 치수를 구분할 수 있습니다. 아래 예제는 계산을 보여 주기 위한 가정 치수와 하중을 사용합니다. 케이블 글랜드를 선택하거나 설치할 때는 선정한 제품의 케이블 직경 범위와 조립 지침을 적용하세요.
핵심 요점
- 각 케이블 및 씰 치수에 측정 상태와 공차를 함께 기록하세요.
- 겹침률이나 감소율을 보고할 때는 분모를 명시하세요.
- 공칭 끼워맞춤뿐 아니라 허용되는 최소 및 최대 치수도 평가하세요.
- 법선 하중과 그 하중을 받는 면적으로 평균 접촉 압력을 계산하세요.
- 이러한 형상 비교 후 조립된 씰의 국부 접촉과 필요한 기능을 확인하세요.
케이블 씰 압축에 영향을 주는 치수 확인하기
자유 개구부는 지정된 조립 변형이 일어나기 전 인서트의 보어입니다. 그 직경은 끼워맞춤 비교에 사용할 수 있고, 하중 상태의 치수는 이후 상태를 나타냅니다. 서로 다른 단계에서 측정한 값을 구분할 수 있도록 각 값에 상태를 함께 기록하세요.
| 항목 | 기록할 상태 | 확인할 수 있는 내용 |
|---|---|---|
| 케이블 외경 | 케이블 외피 상태, 측정 위치, 공차 | 인서트와 맞닿는 표면 |
| 자유 개구부 | 조립 변형 전의 미조립 인서트 | 케이블과 개구부 사이의 초기 겹침 또는 간극 |
| 조립 상태의 개구부 | 지정에 따른 케이블 유무의 정의된 폐쇄 상태 | 그 결과 발생한 형상 변화 |
| 접촉 면적 | 정의된 하중에서 선택한 접촉면 | 법선 하중을 받는 표면 |
| 복원 후 치수 | 지정된 복원 조건 후 하중을 제거한 상태 | 노출 후 남은 변형 |
타원형 케이블은 작은 치수와 큰 치수를 모두 유지해 기록하세요. 평균값만으로는 한쪽의 느슨한 영역과 다른 영역의 큰 간섭을 감출 수 있습니다. 슬롯이 있는 인서트나 형상 가공된 보어도 실제 접촉면을 설명하는 치수가 필요합니다. 저는 씰이 닿을 형상에 맞춰 측정값을 선택한 뒤 씰링 링 설계 가이드에 따라 인서트의 폐쇄 과정을 살펴봅니다.
기준을 명시해 직경 겹침 계산하기
직경 겹침은 케이블 외경에서 자유 개구부 직경을 뺀 값입니다. 는 케이블 외경, 는 자유 개구부 직경으로 둡니다. 원형의 동심 윤곽이라면 공칭 반경 겹침은 이 차이의 절반입니다.
겹침을 케이블 외경에 대한 비율로 나타내면 다음과 같습니다.
계산 예제: 케이블 12.00 mm, 개구부 11.40 mm
두 치수가 모두 지정된 자유 상태의 원형 형상을 나타낸다고 가정합니다. 직경 겹침은 12.00 − 11.40 = 0.60 mm이고 공칭 반경 겹침은 0.30 mm입니다. 0.60 mm를 케이블 외경 12.00 mm로 나누면 케이블 외경 기준 직경 겹침 5.00%가 됩니다.
분모로 11.40 mm 개구부를 사용하면 결과는 5.26%입니다. 치수는 같고 기준만 달라집니다. 도면과 작업표를 같은 기준으로 비교할 수 있도록 저는 백분율 옆에 분모를 적습니다.
이 윤곽은 자유 상태의 두 측정값을 겹쳐 보여 줍니다. 조립 중에는 인서트가 형상, 재료 거동, 사용 가능한 공간에 따라 변형되며 케이블도 변형될 수 있습니다. 겹침은 초기 형상을 설명하는 데 사용하고, 변형은 전체 설계에서 평가하세요.
음수 결과는 자유 상태의 간극을 나타냅니다. 글랜드가 인서트를 어떻게 닫는지, 케이블이 명시된 범위 안에 있는지 확인하세요. 양수 결과는 조립 전 간섭을 나타냅니다. 실제 씰 설계에 따라 삽입, 케이블 외피 하중, 폐쇄 상태를 평가하세요. 케이블 글랜드 사이즈 선정 가이드에서는 전체 케이블 직경 범위를 해당 범위와 비교하는 방법을 설명합니다.
겹침 계산에 공차 반영하기
공칭 치수는 한 가지 조합을 나타냅니다. 가장 작은 케이블과 가장 큰 개구부의 조합에서 겹침이 가장 작고, 가장 큰 케이블과 가장 작은 개구부의 조합에서 겹침이 가장 큽니다. 같은 원형 정의를 적용하면 다음과 같습니다.
계산 예제: 공차가 있는 같은 공칭 끼워맞춤
케이블 직경이 12.00 ± 0.10 mm이고 자유 개구부 직경이 11.40 ± 0.15 mm라고 가정합니다. 이는 설명을 위한 공차이며 권장 제조 한계가 아닙니다.
| 조합 | 직경 겹침 | 반경 겹침 | 케이블 외경 기준 백분율 |
|---|---|---|---|
| 최소 케이블, 최대 개구부: 11.90 및 11.55 mm | 0.35 mm | 0.175 mm | 2.94% |
| 공칭: 12.00 및 11.40 mm | 0.60 mm | 0.300 mm | 5.00% |
| 최대 케이블, 최소 개구부: 12.10 및 11.25 mm | 0.85 mm | 0.425 mm | 7.02% |
따라서 이 예에서 공칭 겹침 5%는 약 2.94–7.02%의 가능한 범위에 해당합니다. 저는 양 끝값을 설계의 허용 끼워맞춤과 변형에 대조해 확인합니다. 이는 최악 조건의 치수 범위이며 어느 극단값에도 발생 확률을 부여하지 않습니다. 온도, 팽윤, 케이블 외피 상태가 변하면 변한 상태의 치수를 사용해야 합니다.
직경비의 제곱으로 원형 면적 비교하기
면적비는 단면 크기를 비교합니다. 케이블과 개구부의 윤곽이 원형이면 면적은 직경의 제곱에 비례합니다.
공칭값 12.00 mm와 11.40 mm를 사용하면 면적비는 1.108, 즉 약 110.8%입니다. 케이블의 원형 단면적은 자유 개구부 면적보다 약 10.8% 큽니다. 이는 개구부 면적 비교이며 재료 변형률은 재료 자체 치수의 변화로 결정됩니다.
씰 재료의 바깥 경계와 길이, 재료가 이동할 수 있는 공간도 고려하세요. 보어가 같은 두 인서트라도 벽 두께와 폐쇄 방식은 다를 수 있습니다. 이러한 차이는 변형과 케이블 표면이 받는 하중에 영향을 줍니다. 구멍 면적, 재료 면적, 하중 상태의 접촉 면적을 별도 물리량으로 유지하세요.
지정된 개구부 감소량 계산하기
개구부 감소량은 같은 개구부를 정의된 변경 전후로 비교합니다. 설계 지침에서 초기 직경에 대한 분수 감소량 을 지정하면 다음과 같습니다.
계산 예제: 직경을 지정된 5%만큼 줄이기
5% 감소에는 를 사용합니다. 원형 개구부 직경이 10.00 mm라면 감소 후 직경은 9.50 mm입니다. 면적은 78.54 mm²에서 70.88 mm²로 변해 면적이 9.75% 감소합니다. 면적은 직경의 제곱에 따라 변하므로 직경과 면적의 백분율 변화는 서로 다릅니다.
여기서 5% 입력값은 명시된 설계 가정입니다. 관련 도면, 측정 또는 검증된 변형 모델에서 폐쇄 위치나 결과 개구부를 구하세요. 너트 토크는 나사 마찰과 글랜드 폐쇄 메커니즘을 통해 작용하므로 제품 조립에는 규정 토크를 사용하고, 이 계산에는 적합한 치수 정보를 사용하세요.
케이블이 보어 안에 있으면 케이블 크기와 변형도 포함하세요. 빈 보어의 감소량 계산은 케이블이 없는 상태를 나타내며 케이블이 있는 하중 인터페이스는 다른 모양일 수 있습니다.
법선 하중과 접촉 면적으로 평균 압력 계산하기
평균 접촉 압력은 해당 접촉 면적에 분포하는 법선 하중입니다. 법선 하중 과 면적 를 독립적으로 확인했다면:
가정한 법선 하중 600 N이 300 mm²에 작용하면 2 N/mm², 즉 2 MPa가 됩니다. NIST SI 단위 표는 압력 단위인 파스칼을 N/m²로 정의합니다. 제곱밀리미터 하나는 제곱미터의 백만분의 일이므로 1 N/mm²는 1 MPa와 같습니다.
저는 하중을 사용하기 전에 방향과 면 정의를 확인합니다. 원통형 케이블 주위에서 은 선택한 면적에 걸친 국부 법선력 크기의 합입니다. 서로 반대인 반경 방향 힘은 벡터로는 상쇄되어도 양쪽 모두에 압력이 걸립니다. 적절한 하중 전달 모델이 둘을 연결하지 않는 한 축 방향 너트 하중은 원주 방향 접촉 하중과 구분합니다.
원통형 전면 접촉 밴드를 명시적으로 가정하면 겉보기 면적은 원주와 축 방향 접촉 길이의 곱입니다: . 정의된 하중 상태의 직경과 길이를 사용하세요. 나누기 전에 힘이 같은 접촉 밴드에 해당하는지 확인하세요. 투영 원판 면적, 환형 면, 원통형 밴드는 서로 다른 면을 나타냅니다.
평균값은 고압 지점과 접촉이 약한 영역을 가릴 수 있습니다. 누설 경로를 평가할 때는 케이블 둘레와 씰링 밴드 길이를 따라 접촉 상태를 추적하세요. 미시적 씰링 안내서는 표면 접촉과 서로 이어진 누설 경로의 관계를 설명합니다.
물리적 변화에 맞는 백분율 선택하기
“압축”이라는 말은 여러 측정값을 가리킬 수 있습니다. 저는 정의를 먼저 비교한 다음 값을 비교합니다. 그러면 유용한 기하학적 결과를 재료 시험 결과로 잘못 해석하는 일을 피할 수 있습니다.
| 항목 | 기준과 의미 |
|---|---|
| 케이블 외경 기준 겹침 | 케이블 외경에서 자유 개구부를 뺀 후 그 차이를 케이블 외경으로 나눈 값 |
| 개구부 축소 | 초기 치수 대비 하나의 개구부 변화량 |
| O링 압축률 | 초기 단면 대비 단면 높이 감소량 |
| 개스킷 압축 | 정의된 폐쇄 또는 하중 상태에서의 두께 감소량 |
| 압축 영구 변형 | 정의된 압축과 복원 후의 잔류 변형 |
| 평균 접촉 압력 | 하중을 받는 면적으로 나눈 법선 하중 |
압축 영구 변형은 정의된 시험과 복원 후 남는 변형을 뜻하며, O링 압축률은 설치 형상에서 부여된 변형을 뜻합니다. ASTM D395-18(2025)는 정해진 힘 또는 변형 조건에서 고무의 압축 영구 변형을 측정하는 시험 방법을 다룹니다. 영구 변형값을 보고할 때 시험 방법과 복원 조건을 함께 기록하세요. 인서트가 계속 하중을 받는 동안의 변화에는 씰 콜드플로 안내서에서 설명하는 지속 하중 거동도 고려하세요.
실무 절차는 의도한 기하학적 물리량을 계산하고, 그 결과로 발생하는 하중 접촉을 평가한 다음, 조립된 케이블 인입부에 필요한 기능을 시험하는 순서입니다. IEC 62444:2010은 완성된 글랜드의 구조와 성능을 다룹니다. 계산을 선정한 글랜드, 씰, 케이블에 연결하고 승인에는 제품의 설치 및 성능 요구사항을 적용하세요.
결론
케이블 씰 압축 계산은 각 입력값의 상태와 기준이 명확할 때 유용합니다. 겹침은 케이블과 자유 개구부를 비교하고 공차 한계는 공칭 끼워맞춤 주변의 범위를 나타냅니다. 개구부 감소량과 면적비는 서로 다른 형상 변화를 나타내므로 각 분모를 명시하세요.
압력이 핵심일 때 저는 법선 하중과 이에 대응하는 접촉 면적을 사용합니다. 그런 다음 케이블 둘레의 접촉과 조립된 인입부가 유지해야 하는 기능을 확인합니다. 이렇게 하면 겹침, 압축률, 압축 영구 변형, 압력을 구분하면서 계산표를 실제 씰과 연결할 수 있습니다.
케이블 씰 계산에 관한 자주 묻는 질문
직경 겹침이 5%라는 것은 씰 압축률도 5%라는 뜻인가요?
케이블 외경 기준 겹침률은 케이블과 개구부의 직경 차이를 케이블 외경으로 나누어 계산합니다. O링 압축률과 개스킷 압축은 재료 단면 또는 두께의 변화를 나타냅니다. 백분율을 비교하기 전에 기준 치수와 하중 상태를 확인하세요.
직경 겹침이 음수이면 글랜드가 씰링되지 않는다는 뜻인가요?
음수는 자유 개구부가 케이블보다 크다는 뜻입니다. 조립 중 인서트를 닫는 글랜드라면 폐쇄 이동량과 명시된 케이블 직경 범위를 평가하세요. 조립 후의 하중 형상과 씰링 기능도 확인해야 합니다.
조임 토크를 접촉 압력으로 바로 환산할 수 있나요?
토크를 압력으로 바꾸려면 나사 마찰, 형상, 폐쇄 메커니즘 모델이 필요합니다. 평균 접촉 압력은 그 결과인 법선 하중과 이에 대응하는 접촉 면적을 사용해 계산합니다. 저는 선정한 조립품에 대해 독립적으로 근거가 확인된 하중 데이터나 검증된 모델을 사용하고, 조일 때는 제품의 설치 지침을 따릅니다.
개구부 직경을 5% 줄였을 때 왜 면적은 더 큰 비율로 감소하나요?
원형 면적은 직경의 제곱에 비례합니다. 직경을 초기값의 95%로 줄이면 면적은 초기 면적의 90.25%가 되어 9.75% 감소합니다. 이 결과는 개구부 형상을 설명합니다. 씰 재료의 변형은 바깥 경계, 길이, 사용 가능한 공간에도 영향을 받습니다.
출처 및 기술 참고 자료
- NIST — SI 안내서 제4장: SI 단위 두 종류와 SI 접두어, 2026년 10월 28일 열람.
- ASTM D395-18(2025) — 고무 특성에 대한 표준 시험 방법—압축 영구 변형, 2026년 10월 28일 열람.
- IEC 62444:2010 — 전기 설비용 케이블 글랜드, 2026년 10월 28일 열람.