토크 변환기

토크와 일은 차원이 같은 N·m를 쓰지만 서로 다른 물리량이다. 일은 힘과 변위가 나란히 놓일 때 두 벡터의 내적(스칼라곱, W = F·d·cosθ)으로 정의되며, 결과가 방향 없는 스칼라값이라 줄(J)이라는 고유 이름이 붙는다. 반대로 토크는 힘과 팔(회전축에서 힘이 걸리는 점까지의 거리) 벡터가 서로 수직인 성분끼리 만드는 외적(벡터곱, τ = F·r·sinθ)으로 정의되며, 결과가 회전축을 따라 방향을 갖는 벡터값이다. 힘(N)에 거리(m)를 곱한다는 점은 같아 차원은 N·m로 동일하지만, 스칼라곱과 벡터곱은 물리적으로 전혀 다른 개념이라 이름을 구분해 혼동을 막는다 — 그래서 일은 J, 토크는 N·m로 남겨두고 절대 J라고 부르지 않는다. 이건 관행이 아니라 국제단위계(SI)가 정한 원칙이다. 두 공식에서 각도 θ가 정확히 90도일 때 sinθ가 1이 되어 토크가 최대가 되고, 반대로 힘과 변위가 완전히 나란해 θ가 0도일 때 cosθ가 1이 되어 일이 최대가 된다는 점도 두 개념이 정반대 조건에서 최댓값을 갖는다는 것을 보여준다.

토크 = 힘 × 팔길이다. 길이 30cm인 렌치 손잡이를 100N의 힘으로 수직으로 누른다고 하자. 계산 과정은 이렇다. 먼저 팔길이 단위를 미터로 바꾼다 — 30cm = 0.30m. 이제 토크 = 100N × 0.30m = 30N·m가 된다. 여기서 가장 흔한 실수는 cm를 m로 바꾸지 않고 그대로 곱하는 것이다. 30을 그대로 쓰면 100 × 30 = 3,000이라는 값이 나오는데, 이는 실제 값(30)보다 정확히 100배 크다 — cm→m 단위 변환을 빠뜨리면 결과가 100배 틀어진다. 렌치를 60cm 길이로 바꾸면 토크는 100N × 0.60m = 60N·m로, 팔길이가 두 배가 되면 토크도 정확히 두 배가 된다. 이 예시는 힘이 팔과 정확히 수직으로 작용한다고 가정한 값이다. 실제 작업에서 힘을 렌치와 비스듬한 각도로 준다면, 위 블록의 τ = F·r·sinθ 공식대로 팔과 수직인 성분만 토크에 기여하므로 같은 100N을 주더라도 실제 토크는 30N·m보다 작아진다 — 렌치는 항상 손잡이와 수직으로 미는 것이 힘을 낭비하지 않는 방법이다. 이 계산기는 이미 구한 토크 값을 단위 사이에서 바꿔주는 도구이므로, 힘×팔길이 계산 자체는 위 방식대로 직접 해야 한다.

토크 단위는 크게 세 계열로 나뉜다. 국제단위계(SI)는 N·m를 쓰며 이것이 유일한 SI 토크 단위다. 옛 유럽·일본 정비 매뉴얼에서 자주 보이는 kgf·m는 '중력단위계'에 속하는 단위로, 질량 1kg에 표준중력가속도(9.80665 m/s²)를 곱해 만든 힘의 단위 kgf(킬로그램힘)에 거리를 곱한 값이다. 즉 kgf·m는 SI가 아니라 중력단위계이며, SI 단위라고 표기하면 틀린다. 미국식 정비 매뉴얼이 쓰는 lbf·ft(파운드힘피트) 역시 야드파운드계 단위지 SI가 아니다. 계산 과정을 하나 보면, 100 N·m를 kgf·m로 바꿀 때는 표준중력가속도로 나누면 된다 — 100 ÷ 9.80665 = 10.197kgf·m. 정비 매뉴얼이 kgf·m나 lbf·ft로 규격을 표기한다면 토크렌치 눈금도 그 단위에 맞춰 설정해야 하며, N·m 눈금 렌치를 그대로 쓰면 조임 강도가 완전히 달라진다. 출처: 표준중력가속도 9.80665 m/s²는 1901년 제3차 국제도량형총회(CGPM)가 채택한 값이며, 이 계산기가 쓰는 kgf·m 환산계수도 이 값에서 나온다. 같은 100 N·m를 lbf·ft로 바꾸면 100 ÷ 1.35582 ≈ 73.76 lbf·ft가 되어, 같은 토크라도 어느 단위계를 쓰느냐에 따라 숫자 자체가 크게 달라진다는 점을 함께 확인할 수 있다.

같은 야드파운드계 안에도 토크 단위가 둘 있다. lbf·ft(파운드힘피트)는 자동차 엔진이나 큰 볼트처럼 힘이 큰 곳에, lbf·in(파운드힘인치)는 전자기기 나사처럼 작은 볼트를 다룰 때 쓴다. 1피트가 정의상 정확히 12인치이므로, 같은 힘이라면 lbf·ft 값에 12를 곱하면 lbf·in 값이 나온다 — 1 lbf·ft = 12 lbf·in이 정확한 값이다. 이 계산기의 환산계수로 검산해도 lbf·ft 계수(1.35582 N·m)를 lbf·in 계수(0.112985 N·m)로 나눈 값이 정확히 12로 나온다. 작은 나사 규격을 lbf·ft로 착각해 그대로 조이면 12배 과도한 힘이 걸려 나사산이 뭉개지거나 부품이 깨질 수 있으므로, 두 단위를 헷갈리지 않는 것이 중요하다.

자동차 스펙에서 토크는 '얼마나 세게 돌리는가'를, 출력(마력·kW)은 '그 돌리는 힘을 얼마나 빨리, 얼마나 반복해서 내는가'를 나타낸다. 토크가 커도 엔진 회전수가 낮으면 출력은 작을 수 있고, 반대로 토크가 작아도 회전수가 아주 높으면 출력이 클 수 있다. 두 값이 서로 다른 물리량이라 스펙표에 항상 나란히 적혀 있는 것이며, 마력과 토크 사이의 정확한 변환 공식은 이 페이지의 범위를 벗어나므로 다루지 않는다.

볼트를 규정보다 덜 조이면 진동이나 온도 변화로 서서히 풀려 헐거워지고, 반대로 더 조이면 나사산이 뭉개지거나 볼트 자체가 늘어나 파단될 수 있다. 그래서 임의로 '세게 조이면 안전하다'고 판단하지 말고, 반드시 해당 부품의 정비 매뉴얼이나 제조사 사양서에 적힌 토크값과 단위(N·m·kgf·m·lbf·ft 중 무엇인지)를 확인한 뒤 그 값에 맞춰 조여야 한다. 이 페이지는 특정 차종이나 부품의 규격 토크값을 제공하지 않으며, 오직 단위 사이의 환산만 다룬다 — 실제 조임값은 반드시 정비 매뉴얼을 확인하라. 이 페이지가 쓰는 환산계수(kgf·m = 9.80665N·m, lbf·ft = 1.35582N·m, lbf·in = 0.112985N·m)의 기준일은 2026년 8월 19일이며, 이 값들은 정의에 의해 고정된 상수라 시간이 지나도 바뀌지 않는다. 단위 표기 자체도 조임값만큼 중요하다 — 규격이 kgf·m로 적혀 있는데 렌치를 N·m 눈금으로 읽고 같은 숫자를 그대로 조이면, 실제로는 약 9.8배 덜 조이게 되어 볼트가 진동으로 풀릴 수 있다.