유성기어(감속기)
유성기어 감속기 — 작동 원리
2026년 9월 1일 시행된 제3회 전산응용기계제도기능사 실기시험 1일차 과제는 유성기어(遊星ギア, Planetary Gear)를 이용한 감속기 조립품입니다. 본체 안쪽에 축을 세우고, 그 축에 물린 기어들이 서로 맞물려 돌아가면서 회전수를 줄이고 힘(토크)을 키워 다음 축으로 전달하는 구조입니다.
도면 좌측 A-A 단면도에는 본체·커버·축·기어가 겹겹이 조립된 모습이, 우측 정면도에는 원호 형태의 암(arm)과 스냅링으로 고정한 5번 축의 배치된 모습이 나타나 있습니다. 이 정면 단면이 바로 유성기어를 지지하며 함께 회전하는 부분을 보여주는 단면으로, 유성기어 감속기 특유의 구조를 이해하는 데 핵심적인 투상도입니다.
🔍 주요 과제 부품 및 요구사항
- 2D 부품도 제도 — 본체, 커버, 서포터 축, 주축, 축 등 개별 부품에 대한 정투상도 및 치수·공차·표면거칠기·기하공차 기입
- 3D 형상 모델링 및 등각투상도(렌더링) — 조립 상태를 반영한 3D 모델링과 지정된 형식의 렌더링 출력
- 부품 질량 계산 — 지정 부품의 재질 밀도를 적용한 질량 산출 및 표기
매 회차 과제명(기어박스, 클램프, 지그 등)은 달라지지만 요구되는 산출물의 형식 — 2D 부품도, 3D 렌더링 등각투상도, 질량 계산 — 은 동일하게 유지되는 경향이 있으므로, 과제가 무엇이든 이 세 가지를 빠르고 정확하게 완성하는 훈련이 우선입니다.
부품별 도면 해독 포인트
| 부품 | 제도·해독 핵심 포인트 |
|---|---|
| 1. 본체 | 감속기 전체를 감싸는 하우징입니다. 축 베어링을 앉히는 보어의 끼워맞춤 공차, 커버 체결용 볼트 구멍 위치, 바닥면 평면도·직각도가 채점 포인트입니다. |
| 2. 커버 | 본체와 맞물려 내부 축·기어를 덮는 부품. 본체와의 조립 기준면, 베어링/오일시일이 앉는 자리 치수, 체결 볼트 구멍의 피치원 배치를 본체와 짝이 맞게 그려야 합니다. |
| 3. 서포터 축 | 유성기어를 지지하며 함께 공전(公轉)하는 캐리어 핀 역할의 축입니다. 유성기어 보스와의 끼워맞춤(회전이 필요하면 헐거운 끼워맞춤, 압입이면 억지끼워맞춤), 축 진원도·표면거칠기가 중요합니다. |
| 4. 주축 | 동력이 들어오거나 나가는 메인 축입니다. 기어·베어링과 만나는 구간별 지름 단차, 키(key) 또는 스냅링 홈, 축과 기어 사이의 끼워맞춤 공차(예: H7/g6 계열)를 정확히 옮겨야 합니다. |
| 5. 축 | 주축을 보조하는 축으로, 스퍼기어 또는 유성기어의 회전축을 지지합니다. 베어링 안착부 치수와 단차부 라운드(필렛) 처리에 유의합니다. |
| 6. 유성기어 | 스퍼기어(선기어 역할)와 맞물리는 기어입니다. 도면에 표기된 잇수(Z)·모듈(M) 값으로 피치원 지름을 계산해 형상을 잡고, 보스 안쪽 지름은 서포터 축과의 끼워맞춤에 맞춰야 합니다. |
| 7. 스퍼기어 | 외부 동력을 받아 유성기어열에 처음 회전을 넣어주는 입력 기어(선기어 역할)로 추정됩니다. 축과의 결합부(키홈 등)와 잇수·모듈 표기를 도면 지시대로 반영합니다. |
유성기어를 사용하는 목적
이번 과제처럼 단순한 스퍼기어 한 쌍만으로도 감속은 가능한데, 왜 굳이 유성기어 구조를 쓸까요? 이유는 크게 네 가지입니다.
- 입력축과 출력축이 한 중심선 위에 있습니다(동심 배치). 일반 평기어열은 기어가 나란히 배치되면서 입력축과 출력축의 중심이 옆으로 벌어지지만, 유성기어는 선기어와 유성기어, 캐리어가 모두 같은 중심선을 공유합니다. 그래서 감속기를 축 방향으로 다른 장치와 그대로 일직선으로 연결할 수 있어 설치 공간이 훨씬 작아집니다.
- 여러 개의 유성기어가 힘을 나눠 받습니다. 한 쌍의 기어가 동력을 전부 전달하는 대신, 3~4개의 유성기어가 하중을 분산해서 받기 때문에 기어 하나에 걸리는 이뿌리 응력이 줄어듭니다. 같은 크기의 기어라면 훨씬 큰 토크를 견딜 수 있고, 같은 토크라면 기어와 감속기 전체를 더 작게 만들 수 있습니다.
- 작은 부피로 큰 감속비를 낼 수 있습니다. 선기어와 유성기어의 잇수 조합만으로 한 단(1단)에서 상당히 큰 감속비를 얻을 수 있어, 여러 단의 평기어열을 나란히 두는 것보다 부피와 무게를 크게 줄일 수 있습니다.
- 관성이 작고 응답이 빠릅니다. 여러 개의 작은 유성기어가 회전 질량을 나눠 갖기 때문에 감속기 전체의 회전 관성이 작아, 서보모터처럼 빠른 가·감속이 필요한 구동계에 특히 유리합니다.
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이 글은 2026년 9월 1일 시행된 제3회 전산응용기계제도기능사 실기시험 1일차 출제 도면을 바탕으로 작성한 학습 참고용 해설 자료입니다. 부품 명칭은 실제 부품란 표기를 따랐으며, 개별 부품의 기능·끼워맞춤·설계 의도에 대한 설명은 일반적인 유성기어 감속기 설계 관례를 근거로 한 해설로, 공식 채점기준이나 모범답안이 아닙니다. 정확한 치수·공차·요구사항은 실제 시험 문제지를 기준으로 확인하시기 바랍니다.
