“베어링 선정에 있어 정해진 순서나 규칙은 없으나, 요구되는 조건·성능에 가장 관련 깊은 사항의 검토를 최우선으로 한다.”
한국NSK 「베어링 핸드북(기초편)」 129쪽
베어링 선정은 핸드북 13장의 제목이자, 앞의 12개 장을 전부 써먹는 마지막 관문입니다. 지금까지 이 시리즈에서 다룬 건 “이미 정해진 베어링을 어떻게 다루느냐”였어요. 호칭번호를 읽고, 끼워맞춤을 정하고, 윤활을 고르고, 예압을 걸었습니다. 이번 편은 순서를 거슬러 올라가서 애초에 어떤 베어링을 고를 것인가를 정리합니다. 자료는 이번에도 한국NSK 「베어링 핸드북(기초편)」(2008년 10월) 13장 127~135쪽이고, 그래프와 표는 PDF 페이지를 렌더링해 눈으로 보면서 옮겼습니다.
앞 편들과 이어집니다. 호칭번호 읽는 법, 끼워맞춤, 윤활, 예압까지 읽으셨다면, 이번 편에서 그 항목들이 하나의 체크리스트로 묶이는 걸 보실 수 있습니다.
베어링 선정은 순서가 없다 — 검토항목 9가지
129쪽 「베어링 선정의 개요 ②」는 용도에 최적인 베어링을 고르기 위한 검토 항목을 9개로 제시합니다.
- 베어링 형식·배열
- 베어링 치수
- 베어링의 정도 등급
- 내부 클리어런스
- 리테이너(CAGE)·재료
- 특수사양의 필요 여부 (특수 재료, 치수 안정화 열처리, 표면처리)
- 윤활 방법, 윤활제, 밀봉방법
- 조립 관계 치수, 조립·분해 방법
- 베어링 및 베어링 주변 구조의 최종 사양
이 목록 아래에 달린 문장이 이 장 전체의 태도를 보여줍니다. “정해진 순서나 규칙은 없으나, 요구되는 조건·성능에 가장 관련 깊은 사항의 검토를 최우선으로 한다.” 시험 준비하는 입장에서는 순서를 외우고 싶어지는데, 원문은 애초에 순서를 정해주지 않습니다. 대신 1번(형식·배열)부터 손대는 것이 사실상의 출발점이고, 나머지가 거기에 딸려옵니다.
127~128쪽 「선정의 개요 ①」은 이걸 흐름도로 그려놨습니다. 베어링 형식·배열 결정 → 베어링 치수 결정 → 정도등급 결정 → 내부 클리어런스 검토 → CAGE 형식·재료 결정 → 윤활방식·윤활제·밀봉방식 결정 → 취급 관계 치수와 조립·분해 방법 결정 → 베어링 및 주변부의 최종 사양 순입니다. 그리고 맨 앞에 빨간 글씨로 이렇게 적혀 있어요. “USER의 NEED 파악이 POINT!!” 베어링 선정을 기술 부서에 의뢰할 때는 ①베어링에 요구되는 조건·성능 ②사용조건·환경 조건 ③베어링 조립 치수 제원, 이 세 가지를 충분히 전달해야 한다는 뜻입니다.
베어링 형식 선정의 8가지 검토항목 (130쪽)
1번 항목인 “형식”을 고를 때 무엇을 보는가. 130쪽이 8개를 나열하고, 그중 앞의 3개를 점선으로 묶어 “최저한의 필요 항목”이라고 표시해뒀습니다.
| 번호 | 검토항목 | 비고 |
|---|---|---|
| 1 | 베어링 공간 (취급부 치수) | 최저한의 필요 항목 |
| 2 | 하중 (부하 능력) | |
| 3 | 허용 회전수 | |
| 4 | 내륜·외륜의 경사 | 기계·장치에 따라 검토 우선순위가 달라짐 (단, 모든 항목을 검토할 필요는 있음) |
| 5 | 강성 | |
| 6 | 음향·토크 | |
| 7 | 회전 정밀도 | |
| 8 | 조립·분해 |
그리고 노란 박스에 이런 단서가 붙습니다. “베어링 형식의 선정은 경험에 의한 부분이 많으므로, 실제의 검토 시에는 과거의 실적을 충분히 조사한 위에 선정한 베어링의 형식이 적합한가의 가부를 검토하고 있다.” 계산으로 다 나오는 게 아니라 실적 대조가 먼저라는 얘기입니다.
① 공간 — 축 치수는 이미 정해져 있다
130쪽 아래 절의 첫 문장이 현실적입니다. “베어링을 조립하는 기계의 공간은 제한되어 있어, 특히 구름 베어링을 조립하는 축의 치수는 베어링의 선정 이전에 결정되어 있는 경우가 대부분이다.” 즉 내경은 대개 고정값으로 주어지고, 우리가 고를 수 있는 건 그 위에서 폭 계열과 직경 계열입니다.
같은 페이지 그래프는 가로축을 폭 계열 0~6, 세로축을 직경 계열 8·9·0·1·2·3·4로 놓고 형식별로 존재하는 치수 계열을 점으로 찍어놨습니다. 깊은홈 볼·앵귤러 볼·자동조심 볼·원통롤러·자동조심 롤러·니들 롤러·테이퍼 롤러 7개 형식이 각각 다른 범위에 분포합니다. 결론 문장은 “구름 베어링 형식별로 치수 계열의 제한이 있어, 그중에서 공간 용적이 적합한 것을 선정한다”입니다. 호칭번호 두 번째·세 번째 자리(치수계열)를 다룬 1편이 여기서 다시 쓰입니다.
② 하중 — 레이디얼이냐 액시얼이냐
131쪽은 형식별 부하 능력을 화살표 길이로 비교한 그래프입니다. 눈금은 1~4이고 절대 수치가 아니라 형식 간 상대 비교입니다. 그래프를 읽으면 순서가 이렇게 나옵니다.
| 형식 | 레이디얼(경방향) 부하능력 | 액시얼(축방향) 부하능력 |
|---|---|---|
| 단열 깊은 홈 볼 베어링 | 가장 짧음 | 짧음 |
| 단열 앵귤러 볼 베어링 | 짧음 | 눈금 끝까지(최대) |
| 원통 롤러 베어링 | 김 | 없음 (주: 턱(RIB)붙이는 어느 정도 가능) |
| 테이퍼 롤러 베어링 | 더 김 | 눈금 끝까지(최대) |
| 자동 조심 롤러 베어링 | 가장 김 | 짧음 |
외울 포인트는 두 개입니다. 레이디얼은 롤러(선접촉)가 볼(점접촉)을 이긴다는 것, 그리고 액시얼은 앵귤러 볼과 테이퍼 롤러 두 형식이 독보적이라는 것. 원통 롤러 베어링의 액시얼 칸이 아예 비어 있는 것도 시험 단골입니다. 다만 각주에 “RIB(턱)붙이 원통 롤러 베어링은 어느 정도의 액시얼 하중 부하 능력이 있다”고 달려 있으니, NU·NJ·NF 같은 턱 기호를 다룬 호칭번호 편과 함께 묶어서 기억하는 게 안전합니다.
③ 허용회전수 — 볼이 롤러를 이기는 유일한 판
같은 131쪽 아래 그래프는 허용 회전수를 1~13 눈금으로 비교합니다. 화살표가 두 종류인데 실선은 유욕 윤활(OIL BATH)의 경우, 점선은 베어링 및 주변 구조에 고속회전 대책을 실시한 경우입니다. 같은 베어링이라도 주변 설계를 손보면 허용 회전수가 더 올라간다는 뜻이죠.
그래프 상단부터 순서는 단열 깊은 홈 볼 ≒ 앵귤러 볼 > 원통 롤러 > 니들 롤러 ≒ 테이퍼 롤러 ≒ 자동 조심 롤러 > 스러스트 볼입니다. 볼 두 형식은 고속회전 대책을 실시한 경우 눈금 10 부근까지 가고, 니들·테이퍼·자동조심 롤러는 4~5대에 머무르며, 스러스트 볼 베어링이 1 부근으로 가장 낮습니다. (그래프 눈금을 읽은 값이라 ±1 정도 오차는 감안해주세요. 순서 자체는 명확합니다.)
💡 정리 팁 — ②와 ③을 붙여서 보면 그림이 딱 나옵니다. 하중은 롤러, 속도는 볼. 그래서 무거운 걸 천천히 돌리면 롤러, 가벼운 걸 빠르게 돌리면 볼입니다. 스러스트 볼은 축방향 전용이라 부하는 받지만 속도에서 꼴찌라는 것까지 세트로 외우면 선택형 문제에서 안 흔들립니다. 다만 원문은 “허용 회전수는 베어링 치수·리테이너 형식·윤활 방법·하중 및 크기의 영향으로 상세 검토가 필요한 경우도 있다”고 단서를 답니다.
④ 나머지 다섯 항목 (132쪽)
4~8번은 원문이 짧게 끊어 설명합니다. 그대로 옮기면 이렇습니다.
- 4. 내륜·외륜의 경사 — 베어링이 허용하는 경사각은 통상 4′ 이하. 큰 경사각이 예상되면 자동조심 볼 베어링, 자동조심 롤러 베어링, 베어링 UNIT 등을 선정한다.
- 5. 강성 — 일반적으로 점접촉의 볼보다 선접촉의 롤러가 강성이 높다. 볼 베어링에서도 「예압」을 부하함으로써 강성을 높일 수 있다. (예압 이야기는 4편에서 다뤘습니다)
- 6. 음향·토크 — NSK는 깊은 홈 볼·원통 롤러 등에 음향등급을 정해두고 있어 저소음 사양을 요구받으면 그걸 선정한다. 저소음·저토크가 요구되는 용도(전동기, 계측기기)에는 볼 베어링이 적합하다.
- 7. 회전 정밀도 — 높은 흔들림 정밀도(공작기계), 고속 회전(과급기)에는 고정밀 베어링(5급·4급·2급)의 깊은 홈 볼, 앵귤러 볼, 원통 롤러가 적합하다.
- 8. 조립·분해 — 정기적으로 설비를 분해·점검해야 하는 용도라면 내·외륜이 분리 가능한 베어링(원통 롤러, 니들 롤러, 테이퍼 롤러) 또는 테이퍼 내경 베어링이 조립·분해에 용이하다.
132쪽 아래에는 「구름 베어링의 형식과 특징 일람」이라는 큰 표(표 1.1)가 통째로 실려 있습니다. 형식별로 레이디얼 하중·액시얼 하중·합성 하중·고속 회전·고정밀도·저소음/저토크·강성·경사 허용·조심 작용·고정측/자유측 적용 여부를 이중원(◎)·원(○)·×로 표시한 표인데, 렌더링 해상도에서 칸 단위로 정확히 판독되지 않아 이 글에는 옮기지 않았습니다. 원문 132쪽을 직접 보시는 편이 정확합니다.
베어링 배열의 선정 — 고정측과 자유측
133쪽부터는 형식이 아니라 배열입니다. 전제가 되는 문장은 “일반적으로 축은 2개의 구름베어링으로 지지되고 있다”이고, 배열을 정할 때 검토할 다섯 가지는 이렇습니다.
- 온도변화에 따른 축의 팽창·수축
- 베어링의 설치·해체의 용이성
- 축의 휨이나 설치오차에 따른 내륜과 외륜의 기울기
- 베어링을 포함한 회전계 전체로서의 강성과 예압법
- 최적의 위치에서의 하중을 부하·전달
왜 두 개를 다르게 쓰느냐. 축은 온도가 오르면 늘어납니다. 양쪽을 다 고정해버리면 그 팽창분이 갈 곳이 없어서 베어링에 이상한 액시얼 하중으로 걸립니다. 그래서 한쪽만 축방향으로 잡고(고정측), 다른 쪽은 놓아줍니다(자유측). 원문 133~134쪽의 세 그림을 표로 정리하면 이렇습니다.
| 구분 | 특징 |
|---|---|
| 고정측 베어링 (A) | 축 및 하우징에 고정 / 축방향으로 이동하지 않음 / 레이디얼·액시얼 하중을 모두 부하 |
| 자유측 베어링 — 분리형 (B) | 축의 열 팽창을 피할 수 있음 / 압입 및 헐거운 끼워맞춤이 가능 / 레이디얼 하중만 부하 |
| 자유측 베어링 — 비분리형 (C) | 축의 열 팽창을 피할 수 있음 / 축 또는 하우징 위를 축방향으로 움직임(헐거운 끼워맞춤) / 레이디얼 하중만 부하 |
분리형과 비분리형의 차이가 핵심입니다. 분리형(원통 롤러처럼 내륜과 외륜이 떨어지는 형식)은 베어링 내부에서 상대 이동이 일어나므로 내·외륜 모두 꽉 끼워도 됩니다. 반대로 비분리형(깊은 홈 볼처럼 한 덩어리인 형식)은 링 자체가 축이나 하우징 위를 미끄러져야 하니 한쪽을 반드시 헐겁게 끼워야 합니다. 끼워맞춤 편에서 “회전하는 쪽만 억지끼움”이라고 정리했던 원칙에, 자유측에서는 예외적으로 헐거운 쪽이 필요하다는 조건이 하나 붙는 셈입니다.
베어링 선정의 사례 — 중형 전동기
135쪽은 실제 도면 하나로 마무리합니다. 중형 전동기의 단면도에 베어링 두 곳이 빨간 원으로 표시돼 있고, 각각 이렇게 적혀 있습니다.
- 고정측 베어링 A = 깊은홈 볼 베어링
- 자유측 베어링 B = NU형 원통 롤러 베어링
원문이 붙인 설명은 두 줄입니다. “축의 열팽창이 있어도, 베어링에 이상 액시얼 하중이 발생되지 않는 표준 배열“, “조립 오차가 적은 경우나, 고속일 경우에 적합함”. 앞에서 본 항목들이 이 한 장에 전부 들어가 있습니다. 고정측에 깊은 홈 볼을 쓴 건 레이디얼과 액시얼을 함께 받으면서 허용 회전수가 가장 높은 형식이기 때문이고, 자유측에 NU형(내륜에 턱이 없어 외륜과 축방향으로 자유롭게 상대 이동하는 형식) 원통 롤러를 쓴 건 축이 늘어나도 그 안에서 미끄러지며 레이디얼 하중만 받으면 되기 때문입니다. 형식 선정 ②·③과 배열이 한 줄로 이어지죠.
✅ 시험 직전 정리 / ❌ 헷갈리면 손해
- ✅ 형식 선정의 최저한 필요 항목 3개 = 공간·하중·허용회전수. 나머지 5개(경사·강성·음향토크·회전정밀도·조립분해)는 용도에 따라 우선순위가 바뀝니다.
- ✅ 레이디얼은 롤러, 액시얼은 앵귤러 볼과 테이퍼 롤러, 속도는 볼. 원통 롤러의 액시얼 부하능력은 원칙적으로 없음(턱붙이 예외).
- ✅ 허용회전수 꼴찌는 스러스트 볼 베어링. 그래프 눈금 1 부근입니다.
- ✅ 배열은 고정측 1 + 자유측 1이 기본. 이유는 축의 열팽창.
- ✅ 자유측이 분리형이면 양쪽 다 꽉 끼워도 되고, 비분리형이면 한쪽을 헐겁게. 원통 롤러 vs 깊은 홈 볼의 차이입니다.
- ✅ 허용 경사각은 통상 4′ 이하, 넘으면 자동조심 계열이나 베어링 UNIT.
- ❌ “롤러가 볼보다 항상 우수하다” — 허용 회전수에서는 볼이 위입니다.
- ❌ “자유측은 헐겁게 끼우는 것” — 분리형 자유측은 압입도 가능합니다. 헐겁게 끼우는 건 비분리형 쪽 조건입니다.
- ❌ “선정 순서가 정해져 있다” — 원문은 정해진 순서가 없다고 못 박습니다. 요구 성능과 가장 관련 깊은 항목이 먼저입니다.
★ 한줄평 — 13장은 새로운 이론이 없습니다. 대신 앞 12개 장에서 배운 항목들이 “고를 때 무엇부터 보느냐”라는 순서 문제로 재배열됩니다. 그래서 이 장을 먼저 읽고 앞 장을 복습하면 각 개념이 왜 필요했는지가 훨씬 잘 붙습니다.
다음 편 예고 — 핸드북 14장 「구름 베어링의 취급과 손상」으로 넘어갑니다. 조립·분해할 때의 주의사항과, 타붙음·플레이킹 같은 손상 유형별 원인과 대책이 이어집니다. 시험에서 손상 사진과 원인을 연결하는 문제로 나오는 그 부분입니다.
출처: 한국NSK 「베어링 핸드북(기초편)」(2008년 10월) 13장 127~135쪽. 인용문과 목록은 PDF 원문 페이지를 렌더링해 눈으로 대조했고, 그래프는 눈금을 읽은 상대 비교임을 본문에 표시했습니다. 판독이 불가능한 표(132쪽 형식과 특징 일람)는 옮기지 않았습니다. → 한국NSK 공식 홈페이지