토크란? 토크 파워, 마력, 모멘트 수식 정리(Torque, Horse Power, Moment)

 

목차

 

토크 란? (Torque Definition)

 

토크는 회전을 시키려는 성향의 정도를 의미하는 일종의 회전력입니다. 

 

• 물체에 힘이 작용하면, 그 물체가 회전하는 원인이 되는 벡터(vector) 물리량

 

일반적으로 힘은 직선운동을 의미하지만 토크는 회전운동을 의미합니다. 토크를 다른 표현으로 모멘트(Moment) 또는 돌림힘이라고 표현 합니다. 

 

 

위 그림처럼 토크(T)는 벡터 값이므로 방향성을 가집니다. 그림은 오른쪽 스크류(Screw) 법칙 처럼 엄지 손가락 방향(위쪽)이 토크의 방향이 됩니다. 

 

수식은 T = r x F 입니다. 길이 r [m] 에 힘 F[N] 이 곱해진 [Nm]이 토크의 단위가 됩니다. 

 

 

 

 

 

토크 파워 란? (Torque Power), 일률(Power), 마력(Horse Power), 모터 출력

 

토크 파워를 설명하기에 앞서 일률에 대해 설명하겠습니다. 일률이란 와트(W) 단위를 사용 하고 1W는 100g (뉴턴의 사과 무게)의 물체를 1초에 1m 움직일 수 있는 Power를 의미 합니다. 수식은 아래와 같습니다.

 

1W = 1Nm/sec

 

즉, 일률이 높으면 1초의 시간에 동일 무게의 물체를 더 멀리 움직일 수 있게 되는 것입니다. 초당 움직이는 거리가 증가하는 것은 더 높은 속도를 낼 수 있다는 의미 입니다. 

 

모터 출력(Motor Power)는 토크 파워라고도 하고 SI 단위 기준에 따라 English 일 경우 마력(Horse Power, HP)를 사용하고 Metric 일 경우 일률의 단위 (Watt, W)를 사용 합니다. 

 

일률과 마력과의 관계는 아래와 같습니다. 단위 변경에 따른 차이이고 모터의 출력을 의미하는 것은 동일 합니다.

 

1kW = 1.34HP

 

 

 

토크 값과 속도 값으로 모터 출력 구하기

 

nCode 소프트웨어를 사용해서 센서를 통해 측정한 Shaft의 토크와 속도 값을 이용해서 모터의 출력 값을 구해보겠습니다.

왼쪽 상단에 빨간색 그림이 샤프트의 토크 값(lbf)이고 파란색이 속도(rpm) 값입니다. 계산기를 거쳐서 오른쪽 상단에 녹색 그래프를 만들었습니다.

 

녹색 그래프는 토크 출력(HP) 그래프 입니다. 

 

중간에 계산기에 사용한 수식은 아래와 같습니다. 

 

• SI(English): Power(Horse Power) = Torque(ft-lb) x RPM / 5252
• SI(Metric): Power(kW) = Torque(Nm) x RPM / 9550

 

우선 위 식에서 9550은 아래의 수식에서 나왔습니다.

 

1RPM = 360/min = 1/9.55 rad/s

 

5252는 앞서 1kW = 1.34HP로 전개될 수 있습니다.

 

 

 

참고 문헌>>

http://www.ktword.co.kr/test/view/view.php?m_temp1=4207