티스토리 뷰
목차
국가기술자격 기계 분야 작업형 실기 시험(일반기계기사, 기계설계산업기사, 전산응용기계제도기능사 등)에서 수험생들을 가장 먼저 맞이하는 2D 문제 도면의 우측 상단이나 좌측 하단에는 항상 '주서(Notes)'라는 이름의 텍스트 블록이 자리 잡고 있습니다. 이 주서 항목을 자세히 읽어보면 **"도시되고 지시 없는 둥글기는 R3", "지시 없는 모떼기는 1x45°(C1)"**이라는 마법의 문구가 반드시 적혀 있습니다. 이는 도면상에 분명히 둥글게 깎여 있거나 깎인 것처럼 보이는데 치수선으로 R 값이나 C 값이 적혀 있지 않다면, 묻지도 따지지도 말고 모델링 시 R3과 C1을 일괄 적용하라는 절대적인 규칙입니다. 하지만 초보 수험생들은 이 규칙을 문자 그대로만 받아들여 3D 모델링 프로그램(솔리드웍스, 인벤터 등)에서 본체의 모든 모서리를 선택해 R3을 주거나 조립되는 모든 구멍에 C1을 주는 끔찍한 만행을 저지르곤 합니다. 동력전달장치의 본체는 일반적으로 쇳물을 거푸집에 부어 만드는 '주조(Casting)' 공법으로 제작된 후, 베어링이 들어가거나 다른 부품과 닿는 면만 선반이나 밀링으로 깎아내는 '기계 가공(Machining)' 공법을 혼합하여 완성됩니다. 따라서 쇳물이 식으면서 깨지지 않도록 부드럽게 처리해야 하는 '주물부'와, 칼날로 정밀하게 깎아내어 날카로운 모서리가 생기는 '가공부'를 정확하게 구별하여 필렛과 모떼기를 적용해야만 실무에 부합하는 완벽한 도면으로 인정받을 수 있습니다. 지금부터 여러분의 도면을 감점의 지옥에서 구출해 줄, 본체 모델링 시 필렛과 모떼기를 적용하는 5가지 절대 원칙과 실전 판별법을 기계 설계의 본질적인 원리에 입각하여 아주 깊이 있고 상세하게 파헤쳐 드립니다. 이 원리만 완벽하게 깨우친다면, 아무리 복잡한 형상의 문제 도면이 출제되더라도 절대 흔들리지 않는 탄탄한 모델링 실력을 갖추게 될 것입니다.
1. 쇳물의 흐름을 지배하라: 주물부(Casting) 표면의 R3 필렛 원칙
동력전달장치의 본체(회적색 주철품, GC250 등)는 모래로 만든 거푸집(주형)에 펄펄 끓는 쇳물을 부어 굳히는 방식으로 기본적인 뼈대를 만듭니다. 이때 금속이 액체에서 고체로 굳으면서 수축 현상이 발생하는데, 만약 모서리가 90도 직각으로 날카롭게 꺾여 있다면 그 부위에 응력(Stress)이 집중되어 금이 가거나 깨져버리는 치명적인 주조 결함이 발생합니다. 또한, 거푸집에서 굳은 쇳덩어리를 빼낼 때 모서리가 직각이면 모래가 부서져 제품이 망가집니다. 이를 방지하기 위해 도면의 주서에 "지시 없는 둥글기 R3"이라는 규칙이 존재하는 것입니다. 기계 가공을 하지 않는 본체의 외관 표면(주물면)끼리 만나는 모든 모서리(오목한 구석과 볼록한 모서리 모두)에는 반드시 R3의 필렛을 주어야 합니다. 본체의 둥근 원통부 외경과 이를 지지하는 수직 리브(Rib)가 만나는 오목한 경계선, 본체의 바닥을 구성하는 베이스 플레이트의 상단 모서리, 그리고 윤활유가 고이는 오일 탱크의 둥근 외곽 모서리 등은 모두 기계로 깎지 않는 순수한 주조 표면이므로 한 군데도 빠짐없이 R3(혹은 도면 비율에 따라 R2~R5)을 적용해야 감점을 막을 수 있습니다. 문제 도면을 볼 때, 표면 거칠기 기호가 거친 주물면(파도표시 ~ 혹은 무표시)으로 남아있는 면들이 교차하는 지점을 찾았다면 그곳이 바로 R3 필렛의 지정석입니다.
2. 절대 필렛(R)을 주면 안 되는 금단의 구역: 기계 가공부의 경계
수험생들이 모델링에서 가장 처참하게 점수를 잃는 구간이 바로 '기계 가공부'에 엉뚱하게 필렛(R3)을 넣는 경우입니다. 본체의 전체 외관은 주물로 만들었지만, 바닥과 밀착되어야 하는 베이스 플레이트의 밑면, 축을 지지하기 위해 베어링이 삽입되는 양쪽의 둥근 하우징 내경, 그리고 커버(Cover) 부품이 볼트로 결합되는 평평한 측면 등은 주물 상태의 우툴두툴한 면으로는 조립이 불가능합니다. 따라서 이 부분들은 선반기계나 밀링기계의 날카로운 바이트(칼날)로 정밀하게 깎아내게 됩니다. 칼날이 지나간 자리, 즉 표면 거칠기 기호가 x, y, z 등 다듬질 기호로 지정된 '가공면'은 주물의 둥근 흔적이 완전히 깎여나가고 날카로운 직각(Edge)이 형성됩니다. 따라서 가공면과 가공면이 만나는 모서리, 또는 가공면과 주물면이 만나는 경계선에는 절대 R3 필렛이 들어가서는 안 되며 날카로운 C0 상태(직각)로 놔두거나 조립을 위한 C1 모떼기가 들어가야 합니다. 예를 들어, 본체 바닥면(밀링 가공)과 본체 측면(주물면)이 만나는 하단 모서리에 R3을 주게 되면, 바닥에 평평하게 닿아야 할 부품이 둥근 모서리 때문에 공중에 떠버리게 되어 기계의 수평이 완전히 어긋나는 치명적인 설계 결함으로 이어지므로 즉각적인 감점 대상이 됩니다.
3. 조립을 위한 배려, 지시 없는 모떼기(C1)의 정확한 위치
"지시 없는 모떼기는 C1"이라는 주서는 주로 부품과 부품이 조립되는 '삽입부 입구'에 적용됩니다. 핀(Pin)이나 축(Shaft)이 구멍 속으로 들어갈 때, 구멍의 입구가 직각으로 날카로우면 두 부품의 모서리끼리 부딪혀 조립이 되지 않거나 금속 파편(Burr)이 떨어져 나와 기계 내부를 망가뜨리게 됩니다. 이를 방지하기 위해 구멍의 입구 쪽 모서리를 45도 각도로 살짝 깎아주어 부드럽게 미끄러져 들어가도록 가이드 역할을 해주는 것이 바로 모떼기(Chamfer)의 핵심 목적입니다. 본체 모델링 시 C1을 적용해야 하는 대표적인 위치는 축이나 베어링을 감싸는 커버(Cover) 부품의 외경이 본체 하우징 내부로 쏙 들어가는 둥근 구멍의 입구입니다. 문제 도면을 스케일자로 재어 보았을 때 입구 쪽에 아주 미세하게 빗면이 관찰된다면, 치수선이 없더라도 100% 확률로 1x45°(C1) 모떼기를 넣어주어야 합니다. 또한, 볼트 머리가 완전히 묻히도록 파내는 '카운터보어(Counterbore)' 가공을 한 자리나 일반 탭(나사) 구멍의 입구에도 조립의 편의성을 위해 기본적으로 C1 수준의 모떼기가 들어간다는 사실을 도면 해독 시 반드시 염두에 두어야 합니다. 다만, 아무 부품도 조립되지 않는 허공에 떠 있는 가공 모서리에 불필요한 C1을 남발하면 가공 비용만 낭비하는 꼴이 되므로 이 역시 감점 요인이 될 수 있음을 명심해야 합니다.
4. 가장 많이 틀리는 함정: 오일실(Oil Seal) 삽입부의 규격 모떼기
본체나 커버 모델링 시 수험생들이 C1 모떼기 규칙을 무비판적으로 적용하다가 가장 뼈아픈 실격을 당하는 곳이 바로 '오일실(Oil Seal)'이 삽입되는 구멍의 입구입니다. 오일실은 기계 내부의 윤활유가 밖으로 새어 나오지 못하도록 막아주는 고무 재질의 부품입니다. 이 고무 부품을 금속 구멍에 억지로 밀어 넣을 때, 입구의 모서리가 45도 각도(C1)로 가파르게 깎여 있으면 뾰족한 금속 모서리에 고무가 찢어지거나 말려 올라가는 대참사가 발생합니다. 따라서 KS 기계제도 규격집에는 오일실 부착 관계의 치수가 명확하게 법으로 정해져 있습니다. 오일실이 들어가는 구멍의 입구는 절대 일반적인 C1(45도)으로 깎으면 안 되며, 반드시 KS 규격집을 펼쳐 '오일실 부착 관계의 치수' 표를 확인한 뒤, 15도~30도의 아주 완만한 각도(보통 30도)로 길게 깎아주는 특수한 규격 모떼기와 둥글기(r 값)를 적용해야만 합니다. 모델링에서 오일실 삽입부에 멍청하게 1x45° 챔퍼를 주거나, 2D 도면에 각도를 기입하지 않으면 채점관은 도면을 더 이상 보지도 않고 큰 폭의 점수를 깎아버립니다. 동력전달장치에서 오일실 기호(주로 사각형 안에 X표시가 된 단면 기호)를 발견했다면, 그 순간 머릿속에 '여기 입구는 절대 C1이 아니라 KS 규격 각도 모떼기다!'라는 사이렌이 강하게 울려야 합니다.
5. 3D 모델링 피처(Feature) 순서의 마법: 리브(Rib)와 필렛의 꼬임 방지법
어디에 필렛(R3)을 넣어야 할지 머리로 완벽하게 이해했더라도, 막상 3D CAD(솔리드웍스, 인벤터 등)에서 클릭을 하다 보면 형상이 무너지거나 에러가 뜨는 경우가 빈번합니다. 이는 필렛을 적용하는 피처(Feature)의 순서가 꼬였기 때문입니다. 특히 본체의 원통과 바닥면을 지지하는 삼각형 모양의 '리브(Rib, 보강대)' 주변에 R3을 돌릴 때 순서가 매우 중요합니다. 모델링의 안정성을 확보하기 위해서는 항상 '큰 형상에서 작은 형상으로', 그리고 '수직 모서리를 먼저, 수평 모서리를 나중에'라는 대원칙을 지켜야 합니다. 리브를 생성한 후 필렛을 줄 때는, 리브가 원통 벽면과 만나는 세로 모서리(수직선)를 먼저 모두 클릭하여 R3을 한 번에 주어 형상을 매끄럽게 연결합니다. 그다음, 리브의 윗면을 따라 흐르는 가로 모서리(수평선)들을 한꺼번에 선택하여 필렛을 돌려주면, 교차하는 곡면들이 깨지거나 꼬이지 않고 모서리가 하나의 연속된 부드러운 곡면으로 완벽하게 돌아가며 깎이는 것을 볼 수 있습니다. 만약 가로와 세로를 뒤죽박죽 섞어서 모따기 명령을 실행하면 프로그램이 곡률을 계산하지 못해 억지스러운 각진 면을 만들어내고, 이를 도면화(DWG)하여 2D로 넘겼을 때 보이지 않아야 할 이상한 선들이 잡혀 엄청난 감점을 유발하게 됩니다. 체계적인 필렛 작업 순서 확립이야말로 작업 속도를 비약적으로 단축시키고 도면의 무결성을 보장하는 핵심 스킬임을 절대 잊지 마시길 바랍니다.
