라이트닝 홀 (lightening hole) - 판금구조 살빼기

 

라이트닝 홀의 정의와 이해

 

Lightening 은 명사이며 우리말로 가벼워짐을 뜻합니다. 다시 말해 Lightening hole 을 우리말로 직역하면 "가벼워짐 구멍" 정도로 해석할 수 있습니다. 이름 조금 부드럽게 호칭하면 "경감홀" 로 호칭할 수 있습니다. 라이트닝 홀이 갖고 있는 사전적 의미는 다음과 같습니다. 

 

"부재의 강도에 영향을 최소화 하며 중량을 줄이는 오프닝 컷 (Opening cut)"

 

다시 말해 부재에 구멍과 같은 가공을 추가하여 부재가 갖고 있는 전체 중량의 일부를 경감하는 것을 뜻 합니다. 

 

 

부재가 가지고 있는 강성을 줄이지 않고 무게를 줄이기 위해서 구조물의 구성을 이루는 부품들 버팀목이나 평평한 판재, 풀리의 표면에 구멍을 가공하는 라이트닝 홀은 사실 어디에도 적용할 수 있습니다. 기계 설계 현업에서는 라이트닝 홀을 관행적으로 "살빼기" 로 호칭합니다. 

 

 

TV를 거치하기 위한 서포트의 후면 프레임 디자인에도 라이트닝 홀이 적용되어 있는 것을 확인할 수 있습니다. 이렇듯 구조물의 강성에 영향을 미치지 않는 범위 내에서 중량을 줄이는 라이트닝 홀은 설계자의 의도에 따라 어디에도 적용할 수 있습니다. 

 

설계자는 설계 단계에서 전체 중량에 대한 제한치를 고려합니다. 예를 들어 2.0 ton 을 최대 허용 중량 치로 설계하고 부품 별 부재의 총 중량을 계산하였을 때 이를 초과하는 2.1 ton 이 나왔다면 설계자는 최소 0.1 ton 에 대한 부재의 중량을 줄이는 설계를 진행할 때 라이트닝 홀을 고려할 수 있습니다. 

 

또 다른 예시로 모터에 의해 구동되는 선형 리니어 모션의 가반 하중의 허용치를 초과하는 설계가 이루어 졌을 때 1차적으로 비중이 낮은 동일 강성의 재질을 고려하거나 라이트닝 홀을 적용하여 전체 하중을 낮춰 가반하중 허용 범위로 조절하는 방안입니다. 

 

라이트닝 홀을 적용할 때 주의해야 할 점은 너무 많은 중량의 절감은 부재에 가해지는 힘이 대해 취약해진다는 점입니다. 비상시와 같은 비 정상적 하중이 가해질 시 하중에 의해 고장이나 파손이 발생할 수 있습니다. 따라서 구조물이나 기계 부품의 경우 그 중요도에 따라 내 외부의 하중을 모두 고려하고 충분한 안전계수를 주변 부재에 적용해야 한다는 점 입니다. 

 

라이트닝 홀 적용 구간

 

• 주 부재를 보조하는 부재
• 전단 응력이 상당히 낮은 구간
• 구조적 기능상에 전혀 문제가 없는 구간
• 용접으로 구조물을 연결할 때 응력이 집중되어 파손이 우려되는 구간

 

내용 정리

 

라이트닝 홀은 선박이나 항공기와 같은 주요 장치류 산업에서 부재의 하중을 줄이기 위해 오픈 컷을 추가하는 것을 의미하는 용어로 주 부재 강성의 안전계수 허용 범위 내에서 추가할 수 있습니다. 

 

라이트닝 홀의 형상은 기본적으로 원형이며, 타원이나, 라운드 모서리가 있는 삼각형, 사각형 혹은 설계자가 의도한 형태로 추가할 수 있으며 전단 응력이 발생하는 구간에서는 가능한 적용하는 것을 피하고 평평한 판금물의 표면에 라이트닝 홀을 추가할 경우 보강 살을 추가하거나 버링 형태로 가공하여 비 정상적인 응력 발생을 고려해야 한다는 것을 기억해야겠습니다. 

 

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