압축 스프링 계산기 | 계산기 & 툴

선경(d), 코일지름(D), 활성 권수(Na), 자유장(L0)과 압축량을 입력하면 스프링 상수(k), 하중(F), 전단응력(τ), 코일 바인딩(고착) 여부 등을 계산합니다.

본 계산기는 대표 물성치 기반의 근사 계산이며, 실제 스프링은 소재/열처리/피치/가공 공차에 따라 달라질 수 있습니다.

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압축 스프링(Compression Spring)이란?

압축 스프링은 외부 힘으로 눌렸을 때(압축될 때) 반발력을 만들어내는 스프링입니다. 산업용 장비, 자동차, 가전, 기구 설계 등에서 가장 흔하게 사용되며, 설계에서 핵심은 스프링 상수(k), 허용 응력, 코일 바인딩(고착) 회피입니다.

스프링 상수(k) 계산 공식

압축 코일 스프링의 대표 근사식은 아래와 같습니다.
k = (G · d⁴) / (8 · Dm³ · Na)

G: 전단탄성계수 (재질에 따라 다름)
d: 선경(와이어 지름)
Dm: 평균 코일지름(외경/내경이 아니라 “평균”)
Na: 활성 권수(실제로 변형에 기여하는 코일 수)

같은 재질이라면, 선경 d가 조금만 커져도(k ∝ d⁴) 스프링이 급격히 딱딱해집니다.

전단응력(τ)과 Wahl factor

코일 스프링은 단순 빔처럼 계산하면 오차가 커서, 보정계수인 Wahl factor(Kw)를 곱해 응력을 추정합니다.
τ = (8 · F · Dm / (π · d³)) · Kw
여기서 C = Dm / d (스프링 인덱스)이고, 일반적으로 C가 너무 작으면 제작이 어렵고 응력이 커집니다.

코일 바인딩(고착) 체크가 중요한 이유

스프링을 너무 많이 압축하면 코일이 서로 맞닿아 더 이상 움직이지 않는 코일 바인딩 상태가 됩니다. 이 상태에서는 응력이 급증하고 파손 위험이 커집니다.
이 계산기는 단순 근사로 Ls ≈ Nt · d, xSolid = L0 − Ls로 고착 한계를 추정해 경고합니다.

자주 묻는 질문(FAQ)

외경(Do)만 아는데 계산할 수 있나요?
A. 네. 외경 입력 모드에서 Do를 넣으면 Dm=Do−d로 환산합니다.
Na(활성 권수)는 어떻게 잡나요?A. 끝단 형태에 따라 비활성 코일이 생깁니다. 이 페이지는 근사로 폐쇄(Closed) 계열은 비활성 2권을 가정합니다.
응력(MPa)이 높으면 무조건 위험한가요?
A. 소재/열처리/샷피닝/표면상태/피로 조건에 따라 허용치가 달라집니다. 본 값은 비교/빠른 추정 용도로 보세요.

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