베어링 내부간극 측정 방법: 필러게이지 사용법과 장착 전후 간극 감소량 판정

베어링 내부간극 측정은 내륜이나 외륜 한쪽을 고정하고 다른 쪽이 움직일 수 있는 양을 재는 작업입니다. 카탈로그에 C3나 CN 같은 간극 군이 적혀 있어도 실제 개체는 범위 안에서 차이가 나고, 장착하면 간극이 줄어듭니다. 그래서 중요한 설비에서는 장착 전과 장착 후의 간극을 직접 재서 남은 간극이 충분한지 확인합니다.

이 글에서는 간극의 세 가지 상태, 베어링 형식별 측정 가능 여부와 방법, 필러게이지 측정 절차와 오차 줄이는 요령, NU310 계산 예제, 장착 후 판정 기준과 기록 양식을 순서대로 정리합니다.

내부간극의 세 가지 상태

같은 베어링이라도 시점에 따라 간극이 다릅니다.

상태	의미	정해지는 요인
초기 간극	장착 전 (카탈로그 간극 군)	제조 공차, 간극 군(C2, CN, C3, C4)
장착 후 간극 (잔류 간극)	축과 하우징에 끼운 뒤	끼워맞춤 간섭량에 따른 감소
운전 간극	정상 온도로 운전 중	내·외륜 온도 차, 하중에 의한 탄성변형

관계식은 다음과 같습니다.

잔류 간극 = 초기 간극 − 끼워맞춤 감소량
운전 간극 = 잔류 간극 − 열팽창 감소량 (− 하중에 의한 변형)

운전 간극이 0보다 작으면 예압 상태가 되어 발열과 마모가 빨라집니다. 그래서 베어링 내부간극 측정으로 얻은 잔류 간극에서 운전 중 줄어드는 양을 빼 보는 것이 핵심입니다.

간극 군별 반경방향 간극 (깊은 홈 볼베어링 참고값)

6310(내경 50mm)급 깊은 홈 볼베어링의 반경방향 내부간극을 대략 정리한 표입니다.

간극 군	간극 범위 (µm, 참고)
C2	1 ~ 11
CN (보통)	6 ~ 23
C3	18 ~ 36
C4	29 ~ 46

범위가 20µm 안팎으로 넓다는 점이 중요합니다. 같은 C3 베어링이어도 개체마다 18µm에서 36µm까지 달라서, 장착 후 같은 감소량이 일어나면 잔류 간극도 최대 2배 가까이 차이가 납니다. 이 표는 설명용 근사 값이므로 실제 값은 ISO 5753 또는 사용하는 제조사 카탈로그로 확인하세요. 간극 군을 고르는 판단 기준은 [내부간극 선정 방법과 판단 기준] 글에서 다룹니다.

베어링 형식별 내부간극 측정 방법

모든 베어링을 필러게이지로 잴 수 있는 것은 아닙니다.

베어링 형식	장착 전 측정	장착 후 측정	방법
원통롤러베어링 (NU, N형)	가능	가능	롤러와 외륜 사이에 필러게이지 삽입
구면롤러베어링	가능	가능	두 열 각각 롤러와 외륜 사이에 삽입
자동조심 볼베어링	가능	가능	필러게이지 또는 다이얼게이지
깊은 홈 볼베어링	다이얼게이지	사실상 어려움	외륜을 고정하고 내륜의 반경방향 움직임을 읽음
앵귤러·테이퍼롤러 (한 쌍)	축방향 간극	축방향 간극	엔드플레이로 관리 ([테이퍼롤러베어링 엔드플레이 셋팅] 글 참고)

깊은 홈 볼베어링은 구조상 장착 후 필러게이지를 넣기 어려워서, 초기 간극을 측정하고 끼워맞춤 감소량을 계산해서 잔류 간극을 추정하는 것이 일반적입니다.

필러게이지 측정 준비

준비 항목	기준
필러게이지	두께 편차가 작은 정밀 제품, 얇은 것부터 두께를 조합해 사용
베어링과 게이지	청소하고, 측정 전에 같은 온도로 안정시킴 (손으로 오래 쥐면 열팽창)
측정 장소	진동이 없는 평평한 작업대
기록 양식	측정 위치, 두께, 온도를 적을 수 있게 준비

내륜은 베어링 크기에서 몇 µm만 열팽창해도 읽기값이 달라집니다. 측정 전에 베어링을 작업 장소에 최소 수십 분 놓아두어 온도를 맞추세요.

필러게이지 측정 절차 (원통롤러·구면롤러)

1. 자세 잡기: 베어링의 내륜을 아래로 해서 안정되게 놓고, 외륜을 손으로 가볍게 돌려 롤러가 제자리에 놓이게 합니다.
2. 측정 위치: 하중이 걸리지 않는 위쪽 롤러(약 12시 방향)와 외륜 궤도 사이를 측정합니다. 하중을 받는 아래쪽 롤러는 간극이 사실상 0입니다.
3. 게이지 삽입: 얇은 두께부터 롤러 위로 밀어 넣고, 점차 두꺼운 것으로 바꿉니다. 롤러 길이 방향 중앙 부근에 삽입하세요.
4. 판독: 약간의 저항이 느껴지면서 부드럽게 들어가는 최대 두께를 간극으로 읽습니다. 억지로 밀면 간극이 작게 읽힙니다.
5. 여러 위치 반복: 롤러를 다른 위치로 돌려서 최소 3곳 이상을 측정하고 평균을 냅니다. 구면롤러는 두 열 각각 기록합니다.
6. 두 열의 차이 확인: 구면롤러에서 두 열의 간극이 크게 다르면 내륜이나 외륜이 기울어져 있거나 접촉이 불량한 것입니다.

한 쌍 이상의 게이지를 겹쳐 쓰면 표시 두께와 실제 두께의 오차가 쌓이므로, 겹치는 매수를 줄이고 가능한 한 하나의 게이지로 읽는 것이 좋습니다.

측정 오차를 줄이는 요령

오차 원인	증상	대책
온도 차이	같은 베어링인데 값이 다름	충분히 안정시킨 뒤 측정
게이지를 억지로 삽입	값이 작게 읽힘	약간의 저항 정도까지만
롤러가 안착하지 않음	값이 불안정	외륜을 돌려 롤러를 제자리에 놓음
하중을 받는 위치에서 측정	값이 거의 0	위쪽(비하중 영역)에서 측정
측정자마다 감각 차이	담당자별 편차	같은 사람이 같은 게이지로 측정
게이지 오염·마모	두께 오차	마이크로미터로 두께를 확인

일반적인 필러게이지 읽기 오차는 ±2~3µm 정도로 봅니다. 감소량이 10~20µm 수준일 때 이 오차는 결코 작지 않으니, 감소량이 목표 범위의 경계에 걸리면 다시 측정하세요.

베어링 내부간극 측정 예제: NU310 원통롤러베어링

계산 조건 (모두 예시값)

• NU310 (d = 50mm), 베어링 내경 공차 0 ~ −12µm
• 축 공차 m5 (+9 ~ +20µm)
• 내륜 팽창 비율 약 70~80% (속이 찬 강축)
• 롤러 세트 내접원 지름 Fw ≈ 61.5mm (설명용), 운전 중 내·외륜 온도 차 10℃

STEP 1. 장착 전 초기 간극 측정

세 위치를 측정했더니 0.052, 0.050, 0.048mm → 평균 0.050mm

STEP 2. 끼워맞춤 감소량 예측

최대 간섭 = 20 − (−12) = 32 µm     최소 간섭 = 9 − 0 = 9 µm
감소량 = 간섭 × (0.7 ~ 0.8)  →  약 6 ~ 26 µm

STEP 3. 장착 후 측정

내륜을 축에 장착한 뒤 같은 방법으로 측정하니 평균 0.034mm

실제 감소량 = 50 − 34 = 16 µm    (예측 범위 6~26 µm 이내)

STEP 4. 열팽창에 의한 추가 감소량

열팽창 감소량 ≈ α × Fw × ΔT = 12×10⁻⁶ × 61.5 × 10 ≈ 0.0074 mm ≈ 7 µm

STEP 5. 운전 간극 추정

운전 간극 ≈ 34 − 7 = 27 µm  (> 0)

판정 요약

항목	값 (µm)
초기 간극	50
끼워맞춤 감소량	16
잔류 간극 (장착 후)	34
열팽창 감소량	7
운전 간극 (추정)	27

운전 간극이 양의 값을 유지하므로 이 장착은 양호합니다. 하중에 의한 탄성 변형은 간극을 추가로 줄이지만 이 예제에서는 간단히 생략했습니다. 정확한 값은 제조사 자료를 확인하세요.

장착 후 판정 기준

측정 결과	의미	조치
잔류 간극이 충분 (운전 간극도 양)	정상	그대로 운전
잔류 간극이 작고 운전 간극이 0 근처	열팽창 시 예압 위험	간극이 큰 군(C3→C4)이나 약한 끼워맞춤 검토
감소량이 예측보다 훨씬 큼	축이 규정보다 크거나 내륜이 과팽창	축 외경 실측, 공차 확인
감소량이 예측보다 훨씬 작음	간섭 부족, 크리프 위험	축 외경과 베어링 내경 실측
두 열의 간극이 다름 (구면롤러)	정렬 불량, 기울어짐	분해 후 재조립
초기 간극이 간극 군 범위를 벗어남	불량 또는 오측정	재측정, 교환 검토

감소량이 예측과 크게 다르면 대개 축 외경이 공차를 벗어났거나 측정을 잘못한 것입니다. 축을 먼저 마이크로미터로 실측하세요. 끼워맞춤 공차 선정은 [축·하우징 끼워맞춤 공차와 내부간극] 글, 열박음 장착 시 가열 온도는 6번 글 [열박음 가열 온도 계산 방법]에서 이어집니다.

다이얼게이지로 측정하는 방법 (깊은 홈 볼베어링)

1. 외륜을 고정구에 단단히 고정하고, 내륜 외주에 다이얼게이지 스핀들을 접촉시킵니다.
2. 내륜을 반경방향 한쪽으로 가볍게 밀고 영점을 맞춥니다.
3. 반대쪽으로 밀고 이동량을 읽습니다. 이 값이 반경방향 간극입니다.
4. 힘의 크기와 방향을 일정하게 하고, 내륜을 돌려 가며 여러 번 측정합니다.

카탈로그의 간극 값은 측정 하중이 0인 상태 기준이고, 실제 측정은 약간의 하중을 주므로 탄성 변형만큼 값이 크게 읽힙니다. 하중에 따른 보정값은 제조사 표를 참고하세요. 이 방법은 장착 전 간극 확인용이고, 장착 후에는 끼워맞춤 감소량을 계산해서 잔류 간극을 추정합니다.

측정 기록 양식 (복사해서 쓰세요)

항목	측정 1	측정 2	측정 3	평균
장착 전 간극 (µm)
장착 후 간극 (µm)
감소량 (µm)
측정 온도 (℃)
베어링 번호, 간극 군, 담당자

교체 때마다 기록을 남기면 반복 고장의 원인을 추적할 때 큰 도움이 됩니다.

베어링 내부간극 측정에서 흔한 실수

1. 온도가 안정되기 전에 측정: 몇 µm 오차가 쉽게 생깁니다.
2. 게이지를 억지로 삽입: 간극이 작게 나옵니다.
3. 하중을 받는 아래쪽에서 측정: 간극이 0에 가깝게 읽힙니다.
4. 한 곳만 측정: 최소 3곳 이상 측정해 평균과 편차를 봅니다.
5. 구면롤러에서 한 열만 측정: 두 열 모두 확인해야 정렬 불량을 알 수 있습니다.
6. 장착 후 간극을 초기값과 같다고 가정: 끼워맞춤 감소를 반영해야 합니다.
7. 운전 중 열팽창을 계산하지 않음: 잔류 간극이 충분해 보여도 운전 간극은 줄어듭니다.
8. 기록을 남기지 않음: 다음 교체의 기준이 사라집니다.

자주 묻는 질문

Q. 베어링 내부간극 측정에서 얼마나 정확한 값을 기대할 수 있나요?
A. 필러게이지는 ±2~3µm 정도의 오차를 가진다고 보고, 여러 위치의 평균으로 판단합니다. 더 정밀한 값이 필요하면 간극 측정 전용 장비를 쓰세요.

Q. 새 베어링도 매번 측정해야 하나요?
A. 일반 설비는 간극 군 표시를 믿고 쓰지만, 중요 설비나 간극이 민감한 구면롤러·원통롤러 베어링은 개체별 측정을 권장합니다.

Q. 장착 후 간극이 목표보다 작으면 어떻게 하나요?
A. 테이퍼 보어(구면롤러)는 구동량을 줄여 다시 장착하면 됩니다. 원통 보어는 축 공차, 간극 군 변경을 검토해야 하며, 이때 7번 글 [구면롤러베어링 장착 방법]의 구동량 관리 방식을 참고하세요.

Q. 하우징 쪽 끼워맞춤도 간극을 줄이나요?
A. 줄입니다. 외륜에 간섭이 있으면 외륜이 수축하면서 간극이 줄어들며, 일반적으로 내륜 쪽보다 영향이 작지만 큰 간섭에서는 무시할 수 없습니다.

베어링 내부간극 측정 핵심 정리

• 베어링 내부간극 측정으로 장착 전 초기 간극과 장착 후 잔류 간극을 확인하고, 열팽창 감소량을 빼서 운전 간극을 추정한다.
• 원통롤러와 구면롤러는 필러게이지로, 깊은 홈 볼베어링은 다이얼게이지로 초기 간극을 측정한다.
• NU310 예제에서 초기 50µm, 감소량 16µm, 잔류 34µm, 운전 추정 27µm로 양호하게 판정됐다.
• 오차를 줄이려면 온도 안정, 비하중 위치 측정, 3곳 이상 반복, 같은 측정자와 같은 게이지가 필요하다.
• 감소량이 예측과 크게 다르면 축 외경 실측부터 시작한다.