토크 환산 및 출력 참조표
처음 몇 행은 단위 환산 계수를 보여 주고, 나머지 행은 T = 9,549.3 × kW ÷ rpm으로 계산한 대표적인 출력·속도 조합의 토크를 보여 줍니다.
| 입력 | 토크 (N·m) | 토크 (lb·ft) |
|---|---|---|
| 1 N·m | 1 | 0.7376 |
| 1 lb·ft | 1.3558 | 1 |
| 1 kgf·m | 9.8067 | 7.233 |
| 50 kW @ 1,500 rpm | 318.3 | 234.8 |
| 100 kW @ 3,000 rpm | 318.3 | 234.8 |
| 100 kW @ 6,000 rpm | 159.2 | 117.4 |
| 200 kW @ 4,000 rpm | 477.5 | 352.2 |
- 이 공식은 주어진 출력과 속도에서 축에 걸리는 토크를 계산합니다. 구동계 손실 때문에 동일한 기어비에서 바퀴 토크는 엔진 토크보다 낮습니다.
- 엔진 다이너모미터 수치는 하나의 값이 아니라 곡선입니다. 최대 토크와 최대 출력은 서로 다른 RPM에서 나타나며, 이 공식은 동일한 작동점에서만 둘을 연결합니다.
- kgf·m 결과는 변환 모드에서 표시됩니다. SI 단위는 아니지만 오래된 문서와 일부 아시아 시장 차량 사양서에 여전히 등장합니다.
토크란 무엇이며 출력과 어떤 관계입니까?
토크는 힘의 회전 대응 개념으로, 축을 중심으로 가해지는 회전력이며 SI에서는 뉴턴미터(N·m)로 측정합니다. 1 N·m의 토크는 길이 1미터의 지렛대 팔에 1뉴턴의 힘을 가한 것에 해당합니다. 야드파운드법에서는 파운드피트(1 lb·ft = 1.3558179 N·m)를, 예전 미터법 관행에서는 킬로그램힘미터(1 kgf·m = 9.80665 N·m)를 사용합니다.
출력과 토크는 회전 속도를 통해 연결됩니다. P = T × ω이며 여기서 ω는 초당 라디안 단위의 각속도입니다. 같은 토크를 두 배의 속도에서 내는 엔진은 두 배의 출력을 냅니다. 엔진의 최대 출력과 최대 토크가 서로 다른 RPM에서 나타나는 이유, 그리고 기어비가 출력을 바꾸지 않으면서(손실 제외) 속도와 토크를 맞바꾸는 이유가 여기에 있습니다.
이 물리 관계를 현장 단위로 옮기면 실용 공식이 됩니다. ω = 2π × rpm ÷ 60이므로 N·m 단위 토크는 와트 단위 출력을 이 각속도로 나눈 값이며, 정리하면 T = 9,549.3 × P(kW) ÷ rpm이 됩니다. 상수 9,549.3은 단지 60,000 ÷ 2π입니다.
토크 계산기 사용 방법
- 모드를 선택합니다. 출력과 RPM으로 토크를 계산하거나, 이미 있는 토크 값을 변환합니다.
- 출력 모드에서는 출력을 킬로와트로, 회전 속도를 RPM으로 입력하면 토크가 N·m와 lb·ft로 표시됩니다.
- 변환 모드에서는 토크를 N·m로 입력하면 lb·ft와 kgf·m 환산값을 확인할 수 있습니다.
- hp나 PS로 표기된 엔진 수치는 출력 모드에 넣기 전에 먼저 kW로 바꾸십시오(1 hp = 0.7457 kW, 1 PS = 0.7355 kW).
토크 계산에 사용되는 공식
회전 출력은 P = T × ω입니다. RPM에서 구한 각속도는 ω = 2π × N ÷ 60 rad/s입니다. 토크에 대해 풀면 T = P ÷ ω = 60 × P ÷ (2π × N)이 됩니다. P를 킬로와트로 두면(1,000을 곱하면) T = 60,000 × kW ÷ (2π × rpm) = 9,549.3 × kW ÷ rpm이 됩니다.
계산 예시: 3,000 rpm에서 100 kW를 내는 모터의 경우 T = 9,549.3 × 100 ÷ 3,000 = 318.3 N·m이며, 이는 318.3 ÷ 1.3558179 = 234.8 lb·ft입니다. 변환 예시: 300 N·m는 300 ÷ 1.3558179 = 221.3 lb·ft이고 300 ÷ 9.80665 = 30.59 kgf·m입니다.
흔한 실수
- 마력을 kW 공식에 그대로 넣는 것 — 먼저 변환하십시오(1 hp = 0.7457 kW, 1 PS = 0.7355 kW). 그렇지 않으면 토크가 약 34% 과대하게 나옵니다.
- 최대 출력과 최대 토크를 같은 RPM에서 비교하는 것: 둘은 서로 다른 엔진 회전수에서 나타나며, T = 9,549.3 × kW ÷ rpm은 곡선 위의 각 점에서만 둘을 연결합니다.
- lb·ft(토크)를 ft·lb 표기 관행이나 lbf(힘)와 혼동하는 것 — 토크에는 힘과 지렛대 팔이 모두 필요합니다.
- N·m와 kgf·m를 혼동하는 것: 두 단위는 9.80665배 차이가 나므로 사양서를 잘못 읽으면 거의 10배의 오차가 생깁니다.
자주 묻는 질문
마력과 RPM으로 토크를 어떻게 계산합니까?
출력을 킬로와트로 변환한 뒤(1 hp = 0.7457 kW) T = 9,549.3 × kW ÷ rpm을 적용합니다. 예를 들어 5,000 rpm에서 300 hp = 223.7 kW이면 9,549.3 × 223.7 ÷ 5,000 = 427.2 N·m, 즉 약 315 lb·ft입니다. 야드파운드법의 간편식 T (lb·ft) = 5,252 × hp ÷ rpm은 마력에서 바로 같은 결과를 줍니다.
상수 9,549.3은 어디에서 나옵니까?
RPM을 초당 라디안으로 바꾸는 과정에서 나옵니다. 출력 P = T × ω이고 ω = 2π × rpm ÷ 60이므로 T = P ÷ ω = 60 × P ÷ (2π × rpm)입니다. P를 킬로와트로 표시하면 분자에 1,000이 곱해져 T = 60,000 ÷ (2π) × kW ÷ rpm = 9,549.3 × kW ÷ rpm이 됩니다.
1 lb·ft는 몇 N·m입니까?
1파운드피트는 1.3558179뉴턴미터입니다. 1파운드힘(4.4482216 N)이 1피트(0.3048 m) 길이의 지렛대 팔에 작용하는 경우입니다. 반대로 1 N·m는 약 0.7376 lb·ft입니다. 따라서 400 N·m를 내는 엔진은 약 295 lb·ft를 냅니다.
최대 토크와 최대 출력은 왜 서로 다른 RPM에서 나타납니까?
출력이 토크에 회전 속도를 곱한 값이기 때문입니다. 엔진의 토크 곡선은 보통 중간 회전 영역에서 정점을 찍고 고회전에서 떨어집니다. 토크가 떨어지는 속도보다 회전수가 더 빠르게 올라가는 동안에는 출력이 계속 상승하므로, 최대 출력은 최대 토크보다 높은 RPM에서 나타납니다. 두 수치는 같은 곡선의 서로 다른 지점을 설명합니다.
kgf·m는 무엇이며 지금도 쓰입니까?
킬로그램힘미터는 킬로그램힘으로 표현한 토크입니다. 1 kgf·m = 9.80665 N·m이므로 30 kgf·m를 내는 엔진은 약 294 N·m를 냅니다. SI 단위는 아니지만 오래된 문서와 일부 아시아 시장 차량 사양서에 여전히 등장하며, 보통 kg·m 또는 kgm으로 표기됩니다.
기어비는 토크를 바꿉니까, 출력을 바꿉니까?
기어비는 같은 비율로 토크를 곱하고 속도를 나누므로, 마찰 손실을 제외하면 출력은 그대로입니다. 3:1 감속은 회전수를 3분의 1로 줄이면서 출력 토크를 세 배로 만듭니다. 1단 기어에서 바퀴 토크가 엔진의 정격 토크를 훨씬 웃도는데도 전달되는 출력은 동일한 이유가 여기에 있습니다.
참고 자료
- NIST Special Publication 811 (Thompson & Taylor). Guide for the Use of the International System of Units (SI), 2008 — Appendix B torque conversion factors (lb·ft, kgf·m).
- Bureau International des Poids et Mesures (BIPM). The International System of Units (SI Brochure), 9th edition, 2019 — the newton-metre and radian.