불완전 나사부, 그리고 따로 요구해야 하는 언더컷

흔히 하나처럼 말하는 서로 다른 두 가지

수나사는 일반적으로 턱에서 나사산 약 한 개 반 거리까지만 만들 수 있습니다. 상대 부품이 그 턱에 밀착해야 한다면 도면은 그 공간에서 무슨 일이 일어나는지 밝혀야 합니다.

어느 표준인가, 그리고 표준은 하나가 아닙니다

• DIN 76-1:2025-10 — 수나사와 암나사의 불완전 나사부와 언더컷을 형상, 치수, 호칭과 함께 다룹니다. 현행이며, 2025년 10월판은 2025-07판의 정정판이고 2016-08판을 대체합니다.
• ISO 3508:1976 — 불완전 나사부만 다룹니다. 2023년에 재확인되었지만 상태는 개정 예정이며 두 번째 판이 개발 중입니다.
• ISO 4755:1983 — 수나사 언더컷만 다룹니다. 2023년에 재확인되었고 현행입니다.

어느 ISO 문서도 암나사 언더컷을 다루지 않으므로 DIN 76-1의 그 부분에는 직접 대응하는 ISO 표준이 없습니다. 도면에 암나사 언더컷이 필요하다면 기댈 수 있는 것은 DIN 76-1입니다.

분류는 잘못 이해하기 쉽고, 우리도 그랬습니다. 보통/짧음/긺이라는 단일 체계 아래에 A형과 B형이 있는 구조가 아닙니다. 형상마다 따로 분류합니다. 수나사 불완전 나사부는 x₁ 보통, x₂ 짧음이고, 2025년판은 전조한 전체 나사 축용으로 x₃을 추가했습니다. 수나사 언더컷은 A형(보통)과 B형(짧음)입니다. 암나사 불완전 나사부는 보통, 짧음, 긺에 대해 e₁, e₂, e₃입니다. 암나사 언더컷은 C형과 D형입니다. 따라서 ‘긺’은 불완전 나사부의 구분이지 수나사 언더컷 형상의 구분이 아닙니다.

초소형 치수도 실제 수치와 함께 포함됩니다

체결 부품에 관한 일반적인 글 상당수가 은연중에 M6 이상을 전제하기 때문에 알아 둘 만합니다. ISO 3508은 피치 0.2~6 mm, 굵은 나사산 호칭 지름 1~68 mm를 다루며, ISO 4755의 표는 P = 0.25부터 시작합니다.

이 값은 모두 해당 나사산의 기준 골지름보다 작습니다. 그것이 홈의 목적이자 — 동시에 대가입니다.

표준이 강도에 대해 실제로 말하는 것

우리는 깔끔한 문장을 하나 써 두었습니다. 언더컷은 나사 전체에서 가장 가는 단면이므로, 제조 편의를 위해 판 홈이 부러지는 위치를 결정한다는 것입니다. 뒷부분은 근거가 있지만 앞부분은 그렇지 않습니다.

지름이 일정한 축에 다른 홈이 없는 속이 찬 부품이라면 언더컷이 대개 나사부와 축 영역에서 가장 작은 바깥지름입니다. 하지만 ‘나사 전체’에는 머리의 드라이브 홈, 중공 구멍, 다른 홈, 실제 공차도 포함됩니다. DIN과 ISO는 그런 일반적 주장을 하지 않습니다.

정량적 그림과 그 한계

인용할 응력 집중 계수를 찾아보았지만 책임 있게 제시할 수 있는 값은 없었습니다.

• 이 치수로 만든 M1–M5 언더컷에 대한 일반적인 K_t는 없습니다. DIN 76-1과 ISO 4755는 형상만 제시합니다. 피터슨 방식의 일반적인 홈 곡선은 홈 형상, 하중 조건, 공칭 응력 정의가 모두 다르므로 검증 없이 옮겨 쓸 수 없습니다.
• 우리가 찾은 유일한 비교 연구는 수치 해석이며 M12를 대상으로 합니다. Kedziora(2017)는 10.9 강도 등급 나사에서 DIN 76 A형 언더컷과 다른 불완전 나사부를 유한 요소 해석으로 비교해 횡방향 약 9.37 × 10³회, 축방향 1.138 × 10⁸회를 예측했으며, 형상에 따라 수 배의 차이가 났습니다. 논문은 매끈한 시편의 재료 데이터를 쓴 수치 비교이므로 여전히 실물 시험이 필요하다고 분명히 밝히며 — 위험 위치는 홈이 아니라 첫 번째 물린 나사산의 골이었습니다.
• 이런 형상에서 실제 파손이 일어난 기록도 있습니다. 2021년의 한 파손 분석은 고강도 볼트가 불완전 나사부에서 조기 피로 균열을 일으킨 사례를 찾았는데, 결정적 조건은 불완전 나사부가 플랜지 접합면과 겹친 것이었습니다. 2015년 영국 항공 사고 보고서에는 언더컷 표면의 가공 흔적에서 시작된 피로 균열이 기록되어 있습니다. 둘 다 M5보다 훨씬 크며 어느 쪽도 일반화할 수 있는 비율을 주지 않습니다.

실무 질문: 공급업체가 그냥 추가해도 됩니까

안 됩니다 — 그리고 이것이 가져가야 할 핵심입니다.

불완전 나사부는 본래 생기는 것입니다. 나사산은 어딘가에서 끝나야 하기 때문입니다. 언더컷은 성격이 다릅니다. 부품의 형상을 바꾸는 추가 형상이며, 표준 자체의 경고에 따르면 체결 부품이 견딜 수 있는 하중을 줄일 수 있습니다. DIN 76-1도 ISO 4755도 도면이 요구하지 않은 곳에 공급업체가 언더컷을 추가하도록 허용하지 않습니다.

기본값은 있습니다 — ISO 3508은 보통과 짧은 불완전 나사부를 두고 보통을 일반적인 경우로 삼으며, DIN 76은 x₁, e₁, A형과 C형을 Regelfall(표준 경우)로 다룹니다. 하지만 이 기본값은 도면이 해당 표준을 인용할 때에만 계약 조건이 됩니다. ‘M2, 나사 길이 4 mm’라고만 적힌 도면은 DIN 76을 인용하지 않았으므로, 그 기본값은 구매하기로 합의한 내용이 아닙니다.

• 상대 부품이 턱에 밀착한다면 그 공간을 무엇이 차지하는지 명시하십시오.
• 언더컷을 원한다면 단순히 ‘릴리프’라고만 하지 말고 표준과 형상을 지정하십시오.
• 체결 부품이 강도 등급도 충족해야 한다면 두 요구가 충돌할 수 있다는 점과 어느 쪽이 우선하는지 적어 두십시오.

나사산이 다른 결정 사이에서 어디에 놓이는지는 나사 사양 정하기(영어)에, 공차 등급이 다루는 것과 다루지 않는 것은 나사산 공차 등급에, 강도 등급이 실제로 약속하는 것은 강도 등급 숫자가 말하는 것에 정리되어 있습니다.

참고 자료

• DIN 76-1:2025-10 — DIN 13-1에 따른 ISO 미터 나사의 불완전 나사부와 언더컷; x₁/x₂/x₃, e₁/e₂/e₃, A~D형; 강도 경고
• ISO 3508:1976 — 절삭 및 전조 나사의 불완전 나사부; 2023년 재확인, 개정 예정 상태; ISO/CD 3508 Ed. 2 개발 중
• ISO 4755:1983 — 미터 수나사 언더컷, 표 1 d_g; 2023년 재확인
• ISO 68-1:2023 — 기준 산형, d_g와 골지름 비교용
• ISO 3353-1:2020 — 항공우주용 전조 수나사의 나사 시작부와 불완전 나사부
• Kedziora, 2017, DOI 10.4172/2168-9873.1000250 — DIN 76 A형과 다른 불완전 나사부의 유한 요소 비교, M12 10.9 강도 등급
• Jawwad et al., Engineering Failure Analysis, 2021, DOI 10.1016/j.engfailanal.2021.105279; UK AAIB Bulletin 2/2015 — 불완전 나사부와 언더컷에서 기록된 파손
• PMPA Designer's Guide, 2021 — 나사산은 일반적으로 턱에서 약 1.5산 거리까지 만들 수 있음

개별 부품의 합격 여부는 도면과 도면이 인용하는 표준에 따라 정해집니다.

이 글은 2단계: 나사산를 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

불완전 나사부와 나사 언더컷은 어떻게 다릅니까?

불완전 나사부는 나사산이 점점 사라지는 전이 구간으로, 나사산을 턱 바로 앞까지 완전하게 성형할 수 없기 때문에 요구하든 하지 않든 존재합니다. 언더컷은 공구나 성형 영역에 여유를 주기 위해 나사산 아래로 파 낸 홈으로, 부품을 바꾸는 추가 형상입니다. 수나사는 일반적으로 턱에서 나사산 약 한 개 반 거리까지만 만들 수 있으므로, 상대 부품이 그곳에 밀착해야 한다면 도면이 그 공간을 무엇이 차지하는지 밝혀야 합니다.

불완전 나사부와 언더컷은 어느 표준이 다룹니까?

DIN 76-1:2025-10이 수나사와 암나사 모두에 대해 둘 다 형상, 치수, 호칭과 함께 다룹니다. ISO 쪽은 나뉘어 있어 ISO 3508:1976이 불완전 나사부를, ISO 4755:1983이 수나사 언더컷을 다룹니다. 어느 ISO 문서도 암나사 언더컷을 다루지 않으므로 DIN 76-1의 그 부분에는 직접 대응하는 ISO 표준이 없습니다.

이 표준들은 마이크로 나사에도 적용됩니까?

그렇습니다. ISO 3508은 피치 0.2~6 mm, 굵은 나사산 호칭 지름 1~68 mm를 다루며, ISO 4755의 표는 피치 0.25 mm부터 시작합니다. 홈 지름은 M1의 0.6 mm부터 M2의 1.3 mm를 거쳐 M5의 3.7 mm까지이며, M3 이하는 h12, 그보다 큰 치수는 h13입니다. 모두 해당 나사산의 기준 골지름보다 작습니다.

언더컷 때문에 강도가 얼마나 줄어듭니까?

표준은 수치를 주지 않으며, 이는 의도된 것입니다. DIN은 수나사 언더컷이 있는 체결 부품이 해당 기계적 성질 표준의 보증 하중, 파단 하중 또는 파단 토크에 이르지 못할 수 있다고 명시적으로 경고하지만 감소율은 밝히지 않습니다. 이 치수로 만든 M1~M5 언더컷에 대한 일반적인 응력 집중 계수도 찾지 못했습니다. 우리가 찾은 유일한 비교 연구는 M12에 대한 수치 해석이며, 위험 위치는 홈이 아니라 첫 번째 물린 나사산의 골이었습니다.

도면에 나사 길이만 있으면 공급업체가 언더컷을 추가해도 됩니까?

안 됩니다. 불완전 나사부는 나사산을 만들 때 본래 생기지만, 언더컷은 부품 형상을 바꾸는 추가 형상이며 표준 자체의 경고에 따르면 체결 부품이 견딜 수 있는 하중을 줄일 수 있습니다. DIN 76-1도 ISO 4755도 요청 없이 언더컷을 추가하도록 허용하지 않습니다. 이들 표준의 기본 형상인 보통 불완전 나사부와 A형, C형은 도면이 표준을 인용할 때에만 계약 조건이 되므로, ‘M2, 나사 길이 4 mm’라고만 적힌 도면은 그것에 동의한 것이 아닙니다.