AN(AS568) 계열 오링의 설계

 

AN 계열 오링은 미국 항공 우주 규격(Army-Navy Aerospace Standard)에서 유래하여 현재의 AS568 규격으로 통합 · 통용되는 글로벌 표준 인치(Inch) 규격 오링입니다. 

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📌 AN(AS568) 계열 오링의 규격 특징

일반적인 공학용 밀리미터(mm) 규격(예: JIS P계열 등)과 달리, AN 계열은 선경(오링의 두께)을 기준으로 그룹을 분류합니다. 

 

• 체계적인 분류: 규격 번호의 백 단위 숫자가 선경을 결정하며, 뒤의 두 자리가 커질수록 내경이 커집니다.
• 대표적인 선경 종류:
  • 000 계열: 선경 1.78 mm
  • 100 계열: 선경 2.62 mm
  • 200 계열: 선경 3.53 mm
  • 300 계열: 선경 5.33 mm
  • 400 계열: 선경 6.99 mm 

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🛠️ 그루브(Groove, 오링 홈) 설계 기준

오링이 제 역할을 완벽히 수행하기 위해서는 고무의 탄성을 이용해 누설을 막는 압착(Squeeze)과 고무가 압력에 의해 팽창하거나 밀려 나갈 수 있는 여유 공간인 충전율(Gland Fill)을 반드시 고려해 설계해야 합니다.

1. 설계 방식에 따른 압착률(Squeeze) 기준

오링 단면 두께(W)에 대비하여 홈 깊이를 조절함으로써 결정되는 압착 비율입니다.

• 고정용 씰 (Static Seal):
  • 움직임이 없는 플랜지나 커버 등에 사용됩니다.
  • 확실한 밀폐를 위해 압착률을 15% ~ 30%로 비교적 높게 설계합니다.
• 운동용 씰 (Dynamic Seal):
  • 실린더 피스톤이나 회전축처럼 왕복·회전 운동을 하는 곳에 사용됩니다.
  • 마찰력을 줄이고 오링의 조기 마모를 방지하기 위해 압착률을 10% ~ 20%로 낮게 설계합니다. 

2. 홈의 형상 및 치수 가이드

• 그루브 너비 (Width): 오링이 압착되었을 때 좌우로 퍼질 수 있도록 오링 선경의 약 1.2배 ~ 1.5배 수준으로 넓게 가공합니다.
• 충전율 (Gland Fill): 오링이 홈 내부 전체 단면적의 70% ~ 85%만 차지하도록 공간을 비워두어야 합니다. 100%를 초과하면 고무가 파손되거나 조립이 불가능해집니다.
• 모서리 R값 (Fillet Radius): 홈의 바닥 코너 부위는 날카롭지 않게 가공해야 오링이 찢어지지 않습니다. (보통 선경에 따라 0.2 ~ 0.5 mm 수준의 R값을 부여) 

3. 고압 환경에서의 필수 요소

• 허용 압력: 일반적인 오링은 단독으로 약 100 bar(1,500 psi) 수준까지 견딥니다.
• 백업 링(Back-up Ring) 적용: 압력이 100 bar를 초과할 경우 오링이 틈새로 밀려 나와 찢어지는 '익스트루전(Extrusion)' 현상이 발생합니다. 이를 방지하기 위해 오링 양옆 또는 압력 반대편에 플라스틱 재질의 백업 링을 함께 설계해야 합니다. 

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📐 AN(AS568) 계열 고정용 그루브 설계 치수표

가장 널리 쓰이는 4가지 대표 선경에 대한 표준 설계 제원입니다. 

AN 계열 (AS568)	오링 선경 (W)	홈 깊이 (Depth)	홈 너비 (Width)	바닥 모서리 반경 (R)
000 계열	1.78 mm	1.25 ~ 1.35 mm	2.40 ~ 2.60 mm	0.2 ~ 0.3 mm
100 계열	2.62 mm	2.05 ~ 2.15 mm	3.50 ~ 3.70 mm	0.2 ~ 0.3 mm
200 계열	3.53 mm	2.75 ~ 2.85 mm	4.60 ~ 4.80 mm	0.3 ~ 0.5 mm
300 계열	5.33 mm	4.25 ~ 4.35 mm	6.90 ~ 7.20 mm	0.5 ~ 0.7 mm

• 💡 참고: 가공 오차를 고려할 때 홈 깊이(Depth)는 +0.05 / -0 mm 수준의 플러스 공차를, 홈 너비(Width)는 +0.15 / -0 mm 수준의 여유 공차를 주는 것이 일반적입니다. 

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🏗️ 씰링 방향에 따른 추가 고려사항

고정용 씰은 가공 부위에 따라 크게 두 가지로 나뉩니다. 압력의 방향에 따라 오링의 초기 조립 위치가 달라집니다.

1. 원통형 씰 (Radial Seal / 피스톤 또는 로드 형태)

원통의 내경이나 외경에 홈을 파서 조립하는 방식입니다.

• 외경 압력 작용 시: 오링이 안쪽으로 밀리므로, 오링의 내경이 홈의 바닥 직경보다 살짝 작게(약간 늘어나도록) 설계하는 것이 조립에 유리합니다.
• 내경 압력 작용 시: 오링이 바깥쪽으로 밀리므로, 오링의 외경이 하우징의 구멍 크기와 거의 같거나 약간 크게 설계합니다.

2. 평면 씰 (Axial Seal / 플랜지 또는 커버 형태)

두 개의 평평한 면이 맞닿는 곳에 홈을 파서 누설을 막는 방식입니다.

• 내부 압력이 높을 때: 압력이 오링을 바깥쪽으로 밀어냅니다. 따라서 오링이 홈의 바깥쪽 벽면에 미리 밀착되도록 그루브를 설계해야 압력 충격에 따른 오링의 손상을 막을 수 있습니다.
• 외부 압력이 높을 때 (진공 등): 압력이 오링을 안쪽으로 밀어냅니다. 오링이 홈의 안쪽 벽면에 미리 밀착되도록 설계합니다. 

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🛡️ NBR 재질의 핵심 특징 및 설계 시 고려사항

NBR(니트릴 고무, Nitrile Butadiene Rubber)은 유류와 광물성 오일에 뛰어난 내성을 가져 산업 전반에서 가장 표준적으로 쓰이는 고무 오링 재질입니다. 

• 뛰어난 가성비와 유류 저항성: 광유계 작동유, 연료, 그리스 등 석유 화학 제품에 매우 강합니다. 
• 컴프레션 셋(Compression Set, 영구압축변형률) 우수: 장시간 압착되어 있어도 원래의 형태로 돌아오려는 복원력이 우수합니다. 
• 경도(Hardness)의 선택: 고정용 씰에서는 보통 70 Shore A를 표준으로 사용하며, 압력이 높을 경우 밀려 나가는 현상을 막기 위해 더 단단한 90 Shore A를 사용합니다. 
• ⚠️ 주의사항 (내후성 부족): NBR은 오존(Ozone)과 자외선에 취약하여 실외 환경이나 스파크가 튀는 모터 주변에 노출되면 쉽게 균열이 생깁니다. 실외 노출이 필수적이라면 보관 및 조립 단계에서 외기를 차단해야 합니다.

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📐 고압 환경에서의 NBR 오링 그루브 공차 가이드

고정용 그루브 설계 시 가공 공차와 표면 거칠기는 씰링의 성패를 좌우합니다.

1. 가공 치수 공차 기준

• 홈 깊이(Depth) 공차: +0.05 mm / -0 mm (눌림량이 과도해지거나 부족해지는 것을 방지)
• 홈 너비(Width) 공차: +0.15 mm / -0 mm (압착 시 고무가 옆으로 퍼질 수 있는 안전 여유 확보) [2, 6, 7]

2. 표면 거칠기 (Surface Finish)

고정용 씰 환경이라도 미세한 누설을 막기 위해 가공면의 조도를 준수해야 합니다. 

• 홈 바닥 및 측면: 최대 $3.2\ \mu\text{m}\ Ra$ 이하 (권장 $1.6\ \mu\text{m}\ Ra$ 이하)
• 상대 접촉면 (덮개 등): 최대 $1.6\ \mu\text{m}\ Ra$ 이하 (권장 $0.8\ \mu\text{m}\ Ra$ 이하) 

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⚙️ 압력에 따른 백업 링(Back-up Ring) 적용

NBR 재질은 압력이 높아지면 틈새로 삐져나가는 성질이 있어 압력 수준에 따라 그루브 너비(Width)를 넓혀 주어야 합니다. 

 

압력 조건	백업 링 적용 여부	그루브 너비 설계 수정 (000~300 계열 평균)
~ 100 bar	백업 링 필요 없음	위에 안내해 드린 기본 홈 너비 적용
100 ~ 200 bar	1개 적용 (압력 반대 방향)	기본 홈 너비에 약 1.2 ~ 1.5 mm 추가
200 bar 이상	2개 적용 (오링 양방향)	기본 홈 너비에 약 2.4 ~ 3.0 mm 추가

 

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📏 000 계열 (두께: 1.02 ~ 1.78 mm)

부품번호	내경 (mm)	두께 (mm)	부품번호	내경 (mm)	두께 (mm)
001	0.74	1.02	026	31.47	1.78
002	1.07	1.27	027	33.05	1.78
003	1.42	1.52	028	34.65	1.78
004	1.78	1.78	029	37.82	1.78
005	2.57	1.78	030	41.00	1.78
006	2.90	1.78	031	44.17	1.78
007	3.68	1.78	032	47.35	1.78
008	4.47	1.78	033	50.52	1.78
009	5.28	1.78	034	53.70	1.78
010	6.07	1.78	035	56.87	1.78
011	7.65	1.78	036	60.05	1.78
012	9.25	1.78	037	63.22	1.78
013	10.82	1.78	038	66.40	1.78
014	12.42	1.78	039	69.57	1.78
015	14.00	1.78	040	72.75	1.78
016	15.60	1.78	041	75.92	1.78
017	17.17	1.78	042	82.27	1.78
018	18.77	1.78	043	88.62	1.78
019	20.35	1.78	044	94.97	1.78
020	21.95	1.78	045	101.32	1.78
021	23.52	1.78	046	107.67	1.78
022	25.12	1.78	047	114.02	1.78
023	26.70	1.78	048	120.37	1.78
024	28.30	1.78	049	126.72	1.78
025	29.97	1.78	050	133.07	1.78

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📏 100 계열 (두께: 2.62 mm)

부품번호	내경 (mm)	두께 (mm)	부품번호	내경 (mm)	두께 (mm)
102	1.24	2.62	138	53.64	2.62
103	2.06	2.62	139	55.25	2.62
104	2.84	2.62	140	56.82	2.62
105	3.63	2.62	141	58.42	2.62
106	4.42	2.62	142	59.99	2.62
107	5.23	2.62	143	61.60	2.62
108	6.02	2.62	144	63.17	2.62
109	7.59	2.62	145	64.77	2.62
110	9.19	2.62	146	66.34	2.62
111	10.77	2.62	147	67.95	2.62
112	12.37	2.62	148	69.52	2.62
113	13.94	2.62	149	71.12	2.62
114	15.54	2.62	150	72.69	2.62
115	17.12	2.62	151	75.87	2.62
116	18.72	2.62	152	82.22	2.62
117	20.30	2.62	153	88.57	2.62
118	21.89	2.62	154	94.92	2.62
119	23.47	2.62	155	101.27	2.62
120	25.07	2.62	156	107.62	2.62
121	26.64	2.62	157	113.97	2.62
122	28.24	2.62	158	120.32	2.62
123	29.82	2.62	159	126.67	2.62
124	31.42	2.62	160	133.02	2.62
125	32.99	2.62	161	139.37	2.62
126	34.59	2.62	162	145.72	2.62
127	36.17	2.62	163	152.07	2.62
128	37.77	2.62	164	158.42	2.62
129	39.34	2.62	165	164.77	2.62
130	40.94	2.62	166	171.22	2.62
131	42.52	2.62	167	177.47	2.62
132	44.12	2.62	168	183.82	2.62
133	45.69	2.62	169	190.17	2.62
134	47.29	2.62	170	196.52	2.62
135	48.90	2.62	171	202.87	2.62
136	50.47	2.62	172	209.22	2.62
137	52.07	2.62	173	215.57	2.62
			174	221.92	2.62
			175	228.27	2.62
			176	234.62	2.62
			177	240.97	2.62
			178	247.32	2.62
			179	253.67	2.62

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📏 200 계열 (두께: 3.53 mm)

부품번호	내경 (mm)	두께 (mm)	부품번호	내경 (mm)	두께 (mm)
201	4.34	3.53	244	107.54	3.53
202	5.94	3.53	245	110.72	3.53
203	7.52	3.53	246	113.89	3.53
204	9.12	3.53	247	117.07	3.53
205	10.69	3.53	248	120.24	3.53
206	12.69	3.53	249	123.42	3.53
207	13.87	3.53	250	126.59	3.53
208	15.47	3.53	251	129.77	3.53
209	17.04	3.53	252	132.94	3.53
210	18.64	3.53	253	136.12	3.53
211	20.22	3.53	254	139.29	3.53
212	21.82	3.53	255	142.47	3.53
213	23.39	3.53	256	145.64	3.53
214	24.99	3.53	257	148.82	3.53
215	26.57	3.53	258	151.99	3.53
216	28.17	3.53	259	158.34	3.53
217	29.74	3.53	260	164.69	3.53
218	31.34	3.53	261	171.04	3.53
219	32.92	3.53	262	177.39	3.53
220	34.52	3.53	263	183.74	3.53
221	36.09	3.53	264	190.09	3.53
222	37.69	3.53	265	196.44	3.53
223	40.87	3.53	266	202.79	3.53
224	44.04	3.53	267	209.14	3.53
225	47.22	3.53	268	215.49	3.53
226	50.39	3.53	269	221.84	3.53
227	53.57	3.53	270	228.19	3.53
228	56.74	3.53	271	234.54	3.53
229	59.92	3.53	272	240.89	3.53
230	63.09	3.53	273	247.24	3.53
231	66.27	3.53	274	253.59	3.53
232	69.44	3.53	275	266.29	3.53
233	72.62	3.53	276	278.99	3.53
234	75.79	3.53	277	291.69	3.53
235	78.97	3.53	278	304.39	3.53
236	82.14	3.53	279	329.79	3.53
237	85.32	3.53	280	355.19	3.53
238	88.49	3.53	281	380.59	3.53
239	91.67	3.53	282	405.26	3.53
240	94.84	3.53	283	430.66	3.53
241	98.02	3.53	284	456.06	3.53
242	101.19	3.53
243	104.37	3.53

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📏 300 계열 (두께: 5.33 mm)

부품번호	내경 (mm)	두께 (mm)	부품번호	내경 (mm)	두께 (mm)
309	10.46	5.33	323	32.69	5.33
310	12.07	5.33	324	34.29	5.33
311	13.64	5.33	325	37.47	5.33
312	15.24	5.33	326	40.64	5.33
313	16.81	5.33	327	43.82	5.33
314	18.42	5.33	328	46.99	5.33
315	19.99	5.33	329	50.17	5.33
316	21.59	5.33	330	53.34	5.33
317	23.16	5.33	331	56.52	5.33
318	24.77	5.33	332	59.69	5.33
319	26.34	5.33	333	62.87	5.33
320	27.94	5.33	334	66.04	5.33
321	29.51	5.33	335	69.22	5.33
322	31.12	5.33	336	72.39	5.33

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💡 오링 사용 시 참고 사항

오링의 수명과 완벽한 씰링을 위해서는 소재(NBR, 실리콘, 불소 등)와 사용 환경의 온도/압력을 함께 고려하셔야 합니다.