약 300km/h로 달리는 고속열차의 등장과 함께, 2000년도 이후 나사풀림에 의한 고속열차 사고가 자주 발생했기 때문에 일반인도 풀림방지너트에 관해서 널리 알려지게 되었다.
나사 풀림의 원인은 진동 때문이다.
만일 진동이 거의 없는 환경이라면, 풀림방지 너트를 사용할 이유가 거의 없다.
거꾸로 진동이 있는 곳에는 반드시 풀림방지너트 또는 로크너트(lock nut)를 사용해야 한다.
풀림방지너트 중 가장 유명한 국내외 너트의 풀림방지 원리를 소개해 보자.
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아래는 일본의 하드록공업(주)이 판매하는 하드록 너트를 보여준다.
하드록 너트는 두개로 이루어진 더블너트이다.
하드록 너트의 큰 특징은 아래 그림과 같이 편심형태로 이루어져서, 한쪽은 얇고 반대쪽은 더 두껍게 이루어져 있다는 것이다.
아래 그림은 하드록너트의 풀림방지 원리인 쐐기 효과를 원리적으로 보여준다.
아래의 그림 (a)에서와 같이, 쇄기효과란 한쪽 구석에 쐐기를 박아 넣어서 다른 쪽의 틈새를 없애서 물건을 바짝 조여주는 효과를 말한다.
그림 (b)의 하드록너트의 경우, 앞너트에 위치한 편심 때문에 앞너트의 두꺼운 쪽 부분이 동심을 가진 뒤너트와 결합할 때 앞너트를 오른쪽으로 밀어내는 쐐기효과를 이용한 것이다.
아래는 국내 기업인 임지에스티(주)의 세이퍼락너트와 일본의 KHI의 하이퍼로드 너트를 보여준다.
세이퍼락 너트는 국내특허를 획득한 특허 제품이다.
이들은 모두 하나의 너트로 이루어진 싱글너트이고, 너트 내부에 스프링이 위치한다는 공통점이 있다.
이때 스프링의 지름은 볼트의 나사산의 지름보다 약간 작게 만들어서, 스프링 부분에 볼트의 나사산이 나사결합할 때 스프링의 지름이 늘어나게 된다.
이때 볼트와 스프링 사이의 마찰력이 증가에 의해서 풀림방지 효과를 얻을 수 있다.
아래는 프랑스의 란프란코사의 풀림방지너트를 보여준다.
그림의 왼쪽 부분은 볼트에 체결 전의 상태이고, 오른쪽 부분은 너트가 볼트에 체결된 후의 모습이다.
즉, 이 너트의 풀림방지 효과는 너트가 볼트에 체결될 때, 슬롯(틈새) 부분이 늘어나면서 증가한 마찰력을 이용하는 것이다.
아래 그림은 스웨덴의 풀림방지 와셔인 노드락 와셔를 보여준다.
노드락 와셔는 아래와 같이 일정한 각도(알파)로 주기적인 턱을 가진 2개의 짝으로 이루어지고 이 턱의 각도가 볼트의 나사산 각도(베타)보다 큰 것이 가장 큰 특징이다.
볼트가 풀릴 때 와셔 턱의 각도가 볼트의 나사산의 각도보다 크기 때문에 풀림방지 효과를 얻을 수 있다.
그 외에, 진동이 심하지 않은 곳에는 일반적으로 너트 안에 나일론을 삽입한 나일론 너트를 많이 사용하고 있다. (구조는 아래 그림과 같다.)
하지만 나일론 너트는 진동이 심한 곳에는 사용할 수 없고, 또한 재사용이 불가능하여 단 한 번만 사용해야 한다는 단점을 가진다.
