▶ Door chain의 fastener 적용예

본 적용예는 우리가 매일 마주치는 도어의 걸쇠(door chain)를 고정하기 위해 사용한 스크류를 bench marking해 본 것이다. 셀프드릴링스크류(SDS, Self Drilling Screw)를 사용할 때 많은 참조가 될 수 있을 것으로 생각되어 소개한다.   도어 걸쇠의 조립   <사진-1, 도어 걸쇠의 조립된 모습 >  ☞ 도어걸쇠를 도어에 고정하기 위해 셀프드릴링스크류를 사용하였다. 아파트의 현관에는 철문이 주로 사용되며, 철문에 걸쇠를 고정하기 위해서는 미리 스크류를 박기 위한 구멍을 뚫어야 하지만, 셀프드릴링스크류를 사용할 경우는 바로 조립이 가능하므로 시공의 편의상 사용된 것으로 판단된다. ☞ 도어 사용시 스크류가 진동과 충격 하중을 받으면서 스크류가 헐거워져 걸쇠가 빠지는 문제가 발생된다. 이는 부적절한 화스너를 사용한 대표적 예라 할 수 있다. <사진-2, 도어걸쇠의 조립에 사용된 스크류 >   도어 걸쇠 헐거움의 원인 분석 ☞ 시공의 편의를 위하여 셀프드릴링스크류를 사용하였으며, 이는 제품의 내구성을 고려하지 않은 화스너의 적용예이다. 이제부터 셀프드릴링스크류의 특성을 분석해 본다. <사진-3, 사용된 셀프드릴링 스크류의 모습> <사진-4, 스크류의 골지름과 드릴끝단 경의 비교>  ☞ 상기 사진에서 볼 수 있드시 스크류의 골지름(d1)보다 드릴끝단경(d2)이 크다. 이는 스크류 조립을 위한 구멍이 크게 뚫리게 되는 것을 의미하며, 나사산이 조금밖에 걸리지 않는다. 즉, 나사의 걸림률이 매우 낮아지는 것이며, 체결력을 충분히 유지할 수 없는 것이다. ☞ 이렇게 나사산이 조금만 걸려 있는 상황에서 도어를 사용하게 되므로 진동과 충격으로 인해 나사구멍이 넓어지면서 나사가 풀리게 되는 것이다. <사진-5, 스크류 구멍> ☞ 상하에 있는 구멍이 가운데 구멍에 비해 넓어졌으며, 이로 인해 스크류 풀림의 원인이 되었다.   셀프 드릴링 스크류에 대한 고찰  ☞ 셀프 드릴링스크류에 대한 규격을 보면 다음과 같은 재미있는 사실을 알 수 있다.  <사진-5, 셀프 드릴링 스크류의 비교> ☞ 셀프 드릴링스크류(SDS, Self Drilling Screw, Self Drilling Tapping Screw)의 드릴부위의 직경을 비교해 보면, JIS B 1125에서는 나사의 골지름보다 크게 규정하고 있다. 이는 걸림률이 40~50% 정도의 경하중용에 사용할 목적으로 규격이 제정된 것으로 해석된다. 걸림률이 적어 체결력이 적으므로 작업을 하는 사람은 나사가 부드럽게 잘 조여진다는 느낌을 갖게 되며, 조립성이 좋은 제품인 것으로 생각된다. 또한, 나사산의 성형이 전조(thread forming)의 원리를 이용하여 나사산이 모재를 변형시켜면서 나사산이 만들어 지는 구조이다. ☞ 셀프 드릴링스크류에 대한 ISO 10666 (구, DIN 7504-현재는 ISO로 통합됨)을 보면 드릴부위의 직경이 나사의 골지름과 같은 굵기로 되어 있다. 이렇게 제작된 스크류는 조립시 구멍이 작아 나사산이 모재를 파고 들어가는(탭핑) 양이 많으므로 조립이 어렵게 느껴지지만, 체결 후에는 걸림률이 80% 정도로 높아 고하중을 지탱할 수 있는 것이다. 나사산의 성형은 절삭(thread cutting)에 의해 만들어지는 원리로 되어 있다. ☞ 상기 두 규격을 보면, 유사한 제품이지만, 사용 용도가 다르다는 것을 알 수 있다. 우리나라는 일본의 영향을 많이 받아서인지, 일반 공구상가에서는 JIS규격을 따르고 있는 제품이 많이 유통되고 있다. 따라서, 셀프드릴링 스크류는 진동이나 충격이 거의 없는 정적인 곳에 사용하거나, 가벼운 힘이 작용되는 곳에 사용하는 것이 좋다. 만일, 고하중이 필요할 경우에는 ISO 규격에 의해 생산된 제품을 별도로 주문하여 구입해 사용해야 한다.   결 론 ☞ 도어와 같이 진동과 충격이 가해지고, 많은 힘이 걸리는 곳에는 뾰족끝 탭핑스크류를 사용하는 것이 옳다. 철판이 얇을 경우에는 별도의 밑구멍을 뚫지 않아도 작업이 가능하며, 철판이 두꺼울 경우에는 스크류의 골지름 정도의 드릴로 밑구멍을 뚫어 놓고 탭핑스크류를 사용하여 조이는 것이 옳다.