동심도와 동축도의 차이점 알아보기

기계 설계와 정밀 제조 현장에서 "기하공차(GD&T)"는 부품의 형상과 조립 상태를 정의하는 데 필수적인 도구입니다. 그중에서도 많은 엔지니어들이 혼동하는 공차 항목이 바로 "동심도(Concentricity)"와 "동축도(Coaxiality)"입니다. 이 두 개념은 모두 중심 정렬과 관련 있지만, 정의, 측정 방식, 적용 목적이 명확히 다릅니다. 이 글에서는 동심도와 동축도의 차이점을 이해하기 쉽게 설명하고, 실무에서 어떤 상황에 각각을 적용해야 하는지도 함께 다루겠습니다.

 

 

1. 동심도(Concentricity)란 무엇인가?

 1). 정의

동심도는 "두 개의 형상(주로 원 또는 원통)"의 중심점이 얼마나 일치하는지를 나타내는 공차입니다. 중심점의 위치를 기준으로 하여 그 오차 범위를 규정합니다.

 2). 기호 및 표기

동심도는 GD&T 공차 기호 중 두 개의 동심 원이 겹친 모양 (◎)으로 표시됩니다.

예:

◎

0.05

A

이는 기준면 A를 기준으로, 중심점의 최대 허용 편차가 0.05mm 이내임을 의미합니다.

 3). 적용 예시

  - 회전하는 부품의 균형 유지

  - 베어링 하우징과 샤프트 중심 정렬

  - 회전체의 정밀도 확보

 

2. 동축도(Coaxiality)란 무엇인가?

 1). 정의

동축도는 두 개 이상의 축이 동일한 중심축을 공유하도록 요구하는 공차입니다. 중심점뿐만 아니라 중심선을 따라 정렬되는 전체 형상을 기준으로 합니다.

 2). 기호 및 표기

동축도에는 별도의 전용 기호는 없고, 위치도(Position) 또는 진직도(Straightness) 공차를 응용하여 표현합니다. 일반적으로 중심축의 위치와 방향 모두를 제어합니다.

예:

⭘

0.03

A

여기서 A는 기준 중심축이며, 전체 형상이 기준축에 대해 0.03mm 이내로 정렬되어야 함을 의미합니다.

 3). 적용 예시

  - 멀티 스텝 샤프트의 축 정렬

  - 모터 샤프트와 기어의 정확한 연결

  - CNC 선반 가공 시 전체 축선 정밀도 확보

 

3. 동심도 vs 동축도: 핵심 차이점 비교

구분	동심도(Concentricity)	동축도(Coaxiality)
정의	중심점의 일치성	중심축의 일치성
적용 대상	단일 원 또는 원통	연속적인 축 형상
측정 방식	중심점 좌표의 평균값 계산	전체 축의 방향과 위치 측정
사용 빈도	드물고 특수한 경우	일반적인 축 정렬에 자주 사용
측정 장비	CMM, 레이저 측정기	CMM, 센터 게이지 등

핵심 차이점은 동심도가 중심점의 위치 정렬만을 의미하는 반면, 동축도는 전체 축 방향의 일치성까지 포함한다는 점입니다.

 

4. 실무에서의 선택 기준

 1). 동심도가 필요한 상황

  - 극단적인 정밀 균형이 요구될 때

  - 고속 회전 부품의 진동 최소화

  - 중심점 기반 조립 정밀도가 요구될 때

하지만 동심도는 측정이 매우 어렵고 고비용이므로 가능한 다른 공차(위치도, 진직도)로 대체하는 것이 일반적입니다.

 2). 동축도가 더 적합한 경우

  - 멀티 형상 샤프트 설계 시

  - 두 개 이상의 원통이 연속되어 있을 때

  - 가공성과 측정이 중요한 경우

동축도는 측정이 간단하고 현실적이며, 대부분의 축 정렬 문제에 대해 충분한 정확도를 제공합니다.

 

5. 설계 및 도면에서의 주의사항

 1). 기준면 설정이 중요

  - 두 공차 모두 기준면의 정확한 설정이 중요합니다. 기준축이 잘못 정의되면, 공차의 의미가 달라질 수 있습니다.

 2). 측정 가능성을 고려한 공차 선택

  - 설계할 때는 실제 측정 가능성과 비용을 반드시 고려해야 합니다. 특히 동심도는 이론 중심점에 기반하므로 측정 재현성이 낮은 편입니다.

 3). 도면 표기 예시 연습

  - 동심도: ◎ 0.02 | A

  - 동축도: ⭘ 0.03 | A (위치도 또는 진직도로 표현)

도면에서 공차를 정확하게 표기하지 않으면 가공자와 품질 관리자가 해석을 잘못할 위험이 높아집니다.

 

목적에 맞는 공차 선택이 품질을 좌우한다

기하공차에서 동심도와 동축도는 이름은 비슷하지만 적용 목적과 측정 방법, 설계 의도가 완전히 다른 공차입니다. 동심도는 극도의 정밀도가 필요한 특수한 상황에서만 사용하고, 대부분의 경우 동축도 또는 위치도 공차로 대체하는 것이 일반적입니다. 설계자는 기능, 제조 공정, 측정 가능성을 종합적으로 고려하여 적절한 공차를 선택해야 하며, 공차 해석의 정확성이 제품 품질과 비용 효율성을 좌우하게 됩니다.