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쇼크 업소버 선정 방법 — 흡수에너지·상당질량·모델 선정 절차

PartsOn 엔지니어링 가이드 · 2026.10 업데이트

쇼크 업소버(유압 완충기, hydraulic shock absorber)는 움직이는 부하를 스트로크 구간에서 부드럽게 멈춰 충격과 소음을 흡수하는 부품입니다. 공압 실린더·전동 액추에이터·반송 대차·회전 테이블의 스토퍼 지점에 설치해 기계 수명과 정밀도를 지킵니다. 선정의 핵심은 충돌 1회당 흡수해야 할 에너지와 상당질량을 구해, 모델의 카탈로그 한계를 모두 만족하는 가장 작은 모델을 고르는 것입니다. 이 글에서는 SMC RB 시리즈 기준으로 선정 절차를 예제와 함께 정리합니다.

1. 선정에 필요한 조건 정리

2. 흡수에너지 계산 (E = 운동에너지 + 구동력 일)

E = ½·m·v² + Fwork·S

수평: Fwork = F
수직 하강: Fwork = F + m·g (중력이 충돌을 가중)
수직 상승: Fwork = F − m·g (중력이 감속을 도움)

S = 완충기 스트로크(m), g = 9.81 m/s²

완충기는 운동에너지 E1=½mv²뿐 아니라, 스트로크 구간을 미는 동안 구동력이 한 일 E2=F·S까지 흡수해야 합니다. 그래서 흡수에너지는 모델의 스트로크에 따라 조금씩 달라지며, 각 모델의 최대 흡수에너지(J) 이상이면 탈락입니다.

3. 상당질량 계산 (저속·고질량의 숨은 한계)

Me = 2·E / v²

상당질량 Me는 "이 에너지를 순수 운동에너지로만 가진 물체의 질량"입니다. 충돌속도가 낮을수록 같은 에너지라도 Me가 커집니다. 완충기는 흡수에너지뿐 아니라 최대 상당질량에도 한계가 있어서, 저속·고질량 조건에서는 에너지가 남더라도 작은 모델이 과부하됩니다. 따라서 저속(약 0.3 m/s 미만)에서는 반드시 상당질량 한계까지 확인해야 합니다.

왜 중요한가: 예를 들어 50 kg을 0.3 m/s로 미는 조건은 에너지만 보면 작은 모델도 통과하지만, 상당질량(약 260 kg)이 커서 실제로는 더 큰 모델이 필요합니다. PartsOn 계산기는 이 상당질량 한계를 자동으로 반영합니다.

4. 모델 적합 판정 — 5가지 한계

후보 모델은 아래 다섯 가지를 모두 만족해야 "적합"입니다.

  1. 충돌속도가 허용 범위 안 (SMC RB 대부분 0.05~5.0 m/s)
  2. 흡수에너지 E ≤ 최대 흡수에너지(J)
  3. 작동빈도 ≤ 최대 작동빈도(cycle/min)
  4. 구동 추력(수직 하강은 중력 포함) ≤ 최대 허용 추력(N)
  5. 상당질량 Me ≤ 최대 상당질량(kg)

5. SMC RB 시리즈 주요 사양

모델최대 흡수에너지스트로크최대 작동빈도최대 허용추력
RB06040.5 J4 mm80 회/분150 N
RB0805 / 08060.98 / 2.94 J5 / 6 mm80 회/분245 N
RB1006 / 10073.92 / 5.88 J6 / 7 mm70 회/분422 N
RB1411 / 141214.7 / 19.6 J11 / 12 mm45 회/분814 N
RB201558.8 J15 mm25 회/분1,961 N
RB2725147 J25 mm10 회/분2,942 N

값 출처: SMC Shock Absorber Series RB 카탈로그. 동급 대체로는 Festo YSR/YSRW(0.6~380 J), CKD FCK/FK(1~200 J)가 있습니다.

6. 선정 예제

조건값
충돌물 질량1 kg
충돌 속도0.5 m/s (수평)
구동력약 39 N

운동에너지 E1 = ½ × 1 × 0.5² = 0.125 J. RB0604 스트로크 4 mm 기준 구동력 일 E2 = 39 × 0.004 ≈ 0.157 J이므로, 흡수에너지 E ≈ 0.28 J, 상당질량 Me = 2 × 0.28 / 0.5² ≈ 2.3 kg. RB0604(최대 0.5 J)의 에너지·추력·상당질량 한계를 모두 만족하므로 RB0604를 선정합니다.

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자주 묻는 질문

Q. 셀프어저스팅과 조정형(어저스터블)의 차이는?

SMC RB 같은 셀프어저스팅(비조정형)은 오리피스가 조건에 맞춰 자동으로 감쇠를 조절해, 넓은 속도·하중 범위를 추가 조정 없이 커버합니다. 조정형(예: CKD FCK)은 다이얼로 감쇠를 맞출 수 있어 특정 조건 최적화에 유리하지만 세팅이 필요합니다. 반복 조건이 일정하면 셀프어저스팅이 편리합니다.

Q. 외부 스토퍼가 필요한가요?

RB 시리즈는 강체 본체로 스토퍼 없이도 직접 위치 결정이 가능합니다(캡/스토퍼 너트는 옵션). 다만 완전 스트로크 후의 최종 위치 정밀도가 중요하면 별도 스토퍼 병용을 검토하세요.

Q. 회전 운동(요동 테이블·암)은 어떻게 선정하나요?

회전 운동은 관성 모멘트와 각속도를 충돌점 기준의 상당질량·선속도로 환산해야 합니다. 이 계산기는 직선 운동 기준이므로, 회전 조건은 환산 후 적용하거나 제조사 카탈로그의 회전용 선정식을 확인하세요.

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