파일럿 구멍 규칙은 목재를 지정하고 골지름을 기준으로 합니다

출처는 미국 산림청 산하 Forest Products Laboratory가 펴내고 무료로 내려받을 수 있는 Wood Handbook, Wood as an Engineering Material, FPL-GTR-190입니다. 제8장이 체결재를 다룹니다. 이 문장은 목재용 나사의 인발 공식에 붙은 조건으로 나옵니다. 이 공식은 파일럿 구멍 지름이 침엽수에서 나사산 골지름의 약 70%, 활엽수에서 약 90%일 때 적용됩니다.

각주가 아니라 설계 규칙으로 읽으면 이 문장은 두 가지를 동시에 말합니다. 퍼센트를 제시하고, 그 퍼센트가 무엇에 대한 것인지도 제시합니다. 물푸레나무는 활엽수이므로 적용할 수치는 90이었습니다.

핸드북은 한 지름의 퍼센트와 다른 지름의 표를 줍니다

몇 쪽 뒤에 같은 장은 나사 호수와 지름을 표로 정리하는데, 표에 실린 것은 생크 지름입니다.

8호는 0.164인치로, 번호 계열이 선형 공식이 말하는 그대로 움직입니다. 핸드북이 어디에도 표로 싣지 않은 것은 목재용 나사의 골지름이며, 이 사이트도 인용할 만한 출처를 갖고 있지 않습니다. 그래서 이 페이지는 8호의 파일럿 구멍에 밀리미터 값을 적지 않습니다. 이 공백은 문서에 대한 불만이 아닙니다. 바로 그것이 실무상의 문제입니다. 규칙은 독자가 손에 갖고 있을 가능성이 낮은 지름으로 표현되어 있고, 독자가 가진 지름의 표는 그로부터 몇 쪽 떨어져 있습니다.

골지름은 생크보다 작으므로, 잘못된 쪽의 퍼센트를 잡으면 언제나 구멍이 커집니다. 이것이 조용한 실패입니다. 아무것도 부러지지 않고 나사는 부드럽게 들어가지만, 공식이 예측하려던 인발 하중은 더 이상 적용되지 않습니다. 명시된 조건을 충족하지 못했기 때문입니다.

게다가 같은 장 안에서 기준 지름이 바뀝니다

여기서 혼동은 부주의가 아니라 정당한 데서 비롯됩니다. 몇 쪽 뒤 핸드북은 래그 스크루의 규칙을 제시하는데, 이는 생크를 기준으로 쓰여 있습니다.

핸드북은 각 범위에서 작은 퍼센트는 지름이 작은 래그 스크루에, 큰 퍼센트는 지름이 큰 것에 적용하며, 생크 부분의 파일럿 구멍은 생크와 같은 지름이어야 한다고 덧붙입니다. 따라서 래그 스크루에는 드릴 하나가 아니라 단차가 있는 구멍이 필요합니다.

즉 한 장 안에 두 가지 나사, 두 묶음의 퍼센트, 그리고 퍼센트를 잡는 서로 다른 두 지름이 있습니다. 작업장 벽에 붙은 표에는 숫자만 있고, 그 숫자가 어느 지름에 대한 것인지 밝히는 문장은 대개 없습니다. 그래서 독자는 래그 스크루의 범위를 목재용 나사에 적용하거나, 골지름 퍼센트를 생크에 적용하게 됩니다.

두 가지 오류를 나란히 놓으면

그 글타래가 보고한 것은 첫 번째입니다. 나사는 거의 끝까지 들어간 뒤에 끊어졌는데, 이 점에 주목할 만합니다. 체결 토크는 물리는 나사산이 늘어날수록 쌓이기 때문입니다. 마지막 몇 바퀴에서 합계가 가장 크므로, 약간 작은 구멍은 처음이 아니라 체결 끝에서 파손을 일으킵니다. 클러치를 중간쯤에 놓고 조심스럽게 천천히 박는 사람도 세게 누르는 사람과 같은 결과를 얻습니다. 시점만 늦을 뿐입니다.

나사를 박는 데 필요한 토크와 나사가 파손되는 토크 사이의 이 간격은 일반적인 형태로 박판용 태핑 나사에서 다루었습니다. 그것은 자체 표준을 가진 다른 체결 부품 계열입니다. 사고방식은 옮겨 올 수 있지만 수치는 옮겨 올 수 없으며, 이 페이지에서는 그 수치를 하나도 인용하지 않습니다.

핸드북이 실제로 권하는 두 가지, 모두 비용이 거의 들지 않습니다

• 비누. 핸드북은 삽입을 쉽게 하기 위해 나사 표면에 비누나 비슷한 윤활제를 바르라고 권하며, 특히 밀도가 높은 목재에서 그렇다고 합니다. 그리고 이는 최대 인발 저항에 거의 영향을 주지 않는다고 합니다. 중요한 것은 이 마지막 구절입니다. 이 오래된 작업장 요령에 대한 흔한 반론이 미끄러운 나사는 덜 버틸 수밖에 없다는 것인데, 문서가 이를 직접 다루기 때문입니다
• 긴 나사에는 조금 크게. 래그 스크루 부분에서 핸드북은 긴 나사에는 최대 효율을 위해 권장하는 것보다 약간 큰 파일럿 구멍을 써야 한다고 말합니다. 1-3/4인치짜리 8호는 지름에 비해 깁니다
• 얼마나 깊이 들어가는지도 중요하며, 모재에 따라 다릅니다. 건축 법규는 석고보드 나사에 목재에는 5/8인치, 얇은 강판에는 3/8인치만 들어가도록 요구합니다. 같은 원리를 반대 방향에서 본 것입니다. 나사산을 붙잡는 재료가 무를수록 나사는 더 깊이 들어가야 합니다

같은 절에는 다른 세기를 위해 쓴 것처럼 읽히지만 그렇지 않은 세 번째 지침이 있습니다. 나사는 언제나 돌려서 넣어야 하며 망치로 시작하거나 박아서는 안 됩니다. 그렇게 하면 목재 섬유가 찢어지고 나사산이 상해 나사의 하중 지지 능력이 크게 떨어지기 때문입니다. 아무도 망치를 들지 않는 곳에서도 이 이유는 기억할 만합니다. 붙잡는 힘이 무엇으로 이루어지는지 말해 주기 때문입니다. 온전한 나사산을 감싼 온전한 섬유입니다. 설치 중에 둘 중 하나라도 손상시키는 것은 이미 그 수치의 일부를 써 버린 것입니다.

글에서 아무도 답하지 않은 질문

글쓴이는 나사가 한동안 밖에 있었으니 추위 때문일 수도 있느냐고 물었습니다. 보기보다 좋은 질문입니다. 온도는 실제로 강철 체결 부품의 파손 양상을 바꾸며, 그 일반적인 형태는 강도 등급이 저온에 대해 알려 주는 것과 알려 주지 않는 것에서 다룹니다.

이 사례에 대해서는 결론을 낸 척하지 않겠습니다. 이 사이트에는 목재용 나사의 저온 데이터가 없습니다. 그 나사의 강재와 열처리에 대한 인성 값도 없고, 추운 창고와 침엽수 수치로 뚫은 파일럿 구멍을 비교해 볼 근거도 없습니다. 말할 수 있는 것은 이용 가능한 계산이 구멍을 가리킨다는 점입니다. 수종은 규칙에 지정되어 있었고, 규칙은 그 수종에 다른 퍼센트를 주며, 파손은 체결 토크가 가장 큰 체결 끝에서 일어났습니다. 날씨를 끌어들이지 않아도 들어맞는 설명입니다.

다음 구멍을 뚫기 전에 정해 둘 것

• 그 퍼센트는 어느 지름에 대한 퍼센트입니까? 숫자를 두고 다투기 전에 이것부터 정하십시오. 기준을 잘못 잡으면 퍼센트를 약간 틀리는 것보다 구멍이 더 크게 달라집니다
• 규칙에 수종이 들어 있습니까? 침엽수와 활엽수는 다른 줄이며, 래그 스크루의 경우 핸드북은 더 나아가 수종 그룹을 지정합니다
• 나사가 호수에 비해 깁니까? 그렇다면 핸드북은 효율이 가장 좋은 구멍보다 약간 크게 뚫고 그 대가를 받아들이라고 합니다
• 비누를 쓰지 않을 이유가 있습니까? 핸드북은 밀도가 높은 목재에 비누를 권하며, 인발 저항에서 잃는 것이 거의 없다고 말합니다

더 넓은 요점은 이 사이트가 여러 방향에서 거듭 도달하는 결론입니다. 경험칙은 잘 퍼지지만 그 조건은 따라가지 않습니다. 퍼센트는 백 장의 표에 옮겨 적혔고, 지름과 수종을 지정한 문장은 핸드북에 남았습니다.

같은 장에는 인발 공식도 있으며, 나사 공식을 못 공식으로 나누면 목재만 남습니다.

이 글은 1단계: 모재를 다룹니다. 전체 순서는 모재, 나사산, 머리, 구동부, 표면 처리, 문서이며, 순서를 바꾸면 재작업이 되는 이유는 영어 글 Specifying a screw에 설명되어 있습니다.

자주 묻는 질문

목재용 나사에는 어떤 크기의 파일럿 구멍이 필요합니까?

Wood Handbook은 인발 공식의 조건으로 침엽수에서 나사산 골지름의 약 70%, 활엽수에서 약 90%의 파일럿 구멍을 제시합니다. 두 부분 모두 주의하십시오. 퍼센트는 수종 그룹에 따라 다르고, 생크가 아니라 골지름에 대한 퍼센트입니다. 핸드북은 호수별 생크 지름은 표로 싣지만 골지름은 싣지 않으므로, 이 값은 실제로 쓰는 나사에서 얻어야 합니다.

왜 나사가 거의 다 들어간 뒤에 끊어졌습니까?

그때 체결 토크가 가장 크기 때문입니다. 토크는 물리는 나사산이 늘어날수록 쌓이므로, 약간 작은 구멍은 처음이 아니라 마지막 몇 바퀴에서 파손을 일으킵니다. 침엽수 규칙으로 정한 파일럿 구멍을 활엽수에 쓰는 것이 흔히 그렇게 되는 경로이며, 전동 드라이버뿐 아니라 수동 드라이버에서도 일어납니다.

래그 스크루에도 같은 파일럿 구멍 규칙이 적용됩니까?

아닙니다. 그리고 차이는 숫자에만 있지 않습니다. Wood Handbook은 래그 스크루 나사부의 파일럿 구멍을 생크 지름 대비 퍼센트로 제시합니다. 삼나무류와 스트로브잣나무류 같은 저밀도 침엽수는 40~70%, 더글러스퍼와 서던 파인은 60~75, 참나무류 같은 고밀도 활엽수는 65~85이며, 각 범위의 작은 퍼센트는 지름이 작은 것에 적용합니다. 또 생크 부분의 파일럿 구멍은 생크와 같은 지름이어야 한다고 하므로, 래그 스크루에는 단차가 있는 구멍이 필요합니다.

나사에 비누를 바르면 붙잡는 힘이 줄어듭니까?

Wood Handbook은 삽입을 쉽게 하기 위해 표면에 비누나 비슷한 윤활제를 바르는 것을 권하며, 특히 밀도가 높은 목재에서 그렇고, 최대 인발 저항에는 거의 영향을 주지 않는다고 말합니다. 래그 스크루 절에서도 같은 권고를 되풀이하고, 긴 나사에는 효율이 가장 좋은 것보다 약간 큰 파일럿 구멍을 써야 한다고 덧붙입니다.

추위 때문에 나사가 부러질 수 있습니까?

온도는 실제로 강철 체결 부품의 거동을 바꾸며, 이 질문의 일반적인 형태는 강도 등급이 저온에 대해 알려 주지 않는 것을 다룬 페이지에서 설명합니다. 창고에 둔 목재용 나사에 대해서는 데이터가 없습니다. 해당 강재와 열처리의 인성 값도 없고, 추위와 파일럿 구멍 크기를 비교해 볼 근거도 없습니다. 이 페이지의 계기가 된 사례에서는 이용 가능한 계산이 날씨가 아니라 구멍을 가리킵니다.

공개된 파일럿 구멍 표들은 왜 서로 다릅니까?

대부분 서로 다른 지름에 대한 퍼센트이기 때문입니다. Wood Handbook의 한 장 안에서 목재용 나사 규칙은 골지름 대비 퍼센트이고 래그 스크루 규칙은 생크 대비 퍼센트인데, 표에는 대개 숫자만 있고 어느 지름에 대한 것인지 밝히는 문장은 없습니다. 골지름이 생크보다 작으므로, 기준을 잘못 잡으면 언제나 의도보다 큰 구멍이 됩니다.

참고 자료

• Wood Handbook, Wood as an Engineering Material, FPL-GTR-190, Forest Products Laboratory, US Forest Service, 2010. 제8장 Fastenings: 목재용 나사의 파일럿 구멍 조건, 호수별 생크 지름을 실은 표 8–9, 래그 스크루 파일럿 구멍 퍼센트, 윤활제와 망치에 관한 지침
• r/woodworking — 이 글의 출발점이 된 글타래. 글쓴이가 임팩트 드라이버를 배제한 답글과 수동으로도 같은 파손이 일어났다는 답글 포함

Wood Handbook 제8장은 문서 전체본에서 읽었으며, 인용한 조건, 퍼센트, 지침은 그 문구를 따랐습니다. 핸드북은 목재용 나사의 골지름을 표로 싣지 않으며 이 사이트도 인용할 만한 출처가 없습니다. 그래서 어떤 호수에 대해서도 파일럿 구멍 지름을 밀리미터로 제시하지 않았습니다. 이 공백은 누락이 아니라 이 글의 요점 가운데 하나입니다. 물푸레나무의 비중은 인용하지 않았습니다. 그 값을 줄 수 있는 표의 열 정의를 읽지 않았고, 이 페이지의 어떤 내용도 물푸레나무가 활엽수라는 사실 이상의 밀도 값에 의존하지 않기 때문입니다. 목재용 나사의 파단 토크는 제시하지 않았습니다. 태핑 나사 표준은 박판에 쓰는 다른 체결 부품 계열을 다루며 그 수치는 옮겨 쓸 수 없습니다. 체결 토크가 체결 끝 무렵 최대가 된다는 관찰은 일반 역학을 이 사이트가 서술한 것이며 핸드북의 문장이 아닙니다. 골지름 순단면의 허용 인장 강도에 관한 핸드북의 언급은 래그 스크루의 인발에 관한 것이므로 여기서는 비틀림 논거로 쓰지 않았습니다. 이 페이지는 글타래 속 나사를 진단하지 않으며 제조사를 지목하지 않습니다.