자동화 설비를 설계할 때, 에어 실린더의 추력을 계산하는 것만큼 중요한 것이 바로 ‘실린더를 움직이기 위해 필요한 공기의 양(공기 소모량)’입니다. 이 값을 알아야 적절한 컴프레서(에어 공급원)의 용량을 선정할 수 있기 때문입니다.
“보어 40파이 실린더를 0.5MPa로 1분에 10회 왕복시키면 공기가 얼마나 필요하지?”
매번 공식을 찾아보고 단위 변환 때문에 머리 아프셨다면, 이 글에 있는 자동 계산기를 스크랩해 두시기 바랍니다.
실린더 추력 계산이 필요하신 분은?
📄 관련 글공압/유압 실린더 추력(힘) 계산 — 도면 내리는 남자
실린더 내경과 압력만 입력하면 추력(kgf·N)을 즉시 계산. 공압·유압 모두 지원합니다.
1. 공기 소모량이란?
공기 소모량이란, 에어 실린더가 1회 왕복(전진 + 후진)할 때 소비하는 공기의 양(ℓ)을 말합니다. 이 양은 실린더의 보어(내경) 크기, 스트로크(이동 거리), 그리고 사용 압력에 따라 달라집니다.
- 보어(D): 실린더 피스톤의 내경(직경). 클수록 공기를 많이 소모합니다.
- 스트로크(S): 실린더가 전진하는 거리. 길수록 체적이 커져서 공기가 더 많이 필요합니다.
- 사용 압력(P): 게이지 압력(컴프레서에서 가하는 압력). 높을수록 같은 체적에 더 많은 공기가 채워집니다.
2. 공기 소모량 계산 공식
에어 실린더의 1회 왕복당 공기 소모량(Q)은 다음 공식으로 구합니다.
| 기호 | 의미 | 단위 |
|---|---|---|
| D | 실린더 보어(내경) | dm (1 dm = 100 mm) |
| S | 스트로크(행정 거리) | dm (1 dm = 100 mm) |
| P | 사용 압력 (게이지 압력) | MPa |
| 0.1013 | 대기압 (1 atm) | MPa |
전진 1회 + 후진 1회 = 1왕복을 의미합니다. 편로드(단동) 실린더처럼 한 방향으로만 공기를 사용하는 경우에는 ×2 대신 ×1로 계산합니다.
3. 공기 소모량 자동 계산기
실린더 사양을 아래에 입력하면, 1회 왕복당 소모량부터 분당 소모량, 필요 컴프레서 토출량까지 한 번에 계산해 드립니다.
4. 보어별 공기 소모량 참고표
아래 표는 사용 압력 0.5 MPa, 스트로크 100 mm 기준으로 보어별 1회 왕복당 공기 소모량을 정리한 것입니다. 실무에서 빠르게 참고하실 때 활용하세요.
| 보어 (mm) | 1회 왕복당 Q (ℓ) | 10회/min 시 Q (ℓ/min) |
|---|---|---|
| ø20 | 0.37 | 3.7 |
| ø25 | 0.58 | 5.8 |
| ø32 | 0.95 | 9.5 |
| ø40 | 1.49 | 14.9 |
| ø50 | 2.33 | 23.3 |
| ø63 | 3.70 | 37.0 |
| ø80 | 5.96 | 59.6 |
| ø100 | 9.31 | 93.1 |
마치며
위 계산기에서 나온 결과값은 로드 측 체적을 무시한 ‘근사값’입니다. 정밀한 설계에서는 각 실린더 제조사(SMC, CKD 등) 카탈로그에 표기된 유효 단면적을 활용하시기 바랍니다.
컴프레서 용량은 항상 여유율(1.3~1.5배)을 곱해서 넉넉하게 선정하세요. 배관 길이가 길거나 커플러·레귤레이터 등 연결부가 많으면 압력 손실이 발생하므로, 여유율을 1.5배 이상으로 잡는 것이 안전합니다.