톱니 20 개와 12 개인 두 톱니바퀴가 맞물려 서로 반대로 돌고, 작은 쪽이 큰 쪽보다 정확히 3 분의 5 배 빠르게 돕니다. 전동비가 요구하는 대로입니다. 오른쪽에서는 회전계 바늘이 빨간 영역 옆에서 흔들리고, 그 아래에서는 엔코더의 슬릿 원판이 깜박이는 센서와 함께 천천히 돌며, 아래쪽에서는 표시가 눈금을 따라 3 천까지 갑니다.
단위 시트
SI 밖 · 회전 역학 1/1면 · 개정 2026-09분당 회전수
SI 밖의 단위 · 양: 회전 속도 n · 1 min⁻¹ = 1/60 s⁻¹
모터 명판에서 읽고 램프의 섬광으로 확인하는 단위
모든 전동기의 명판에는 킬로와트와 볼트 옆에 1450 같은 수가 새겨져 있습니다. 정격 부하에서 축이 1 분 동안 도는 횟수입니다. 이 양은 떠올리기는 가장 쉽고 보기는 가장 어렵습니다. 분당 몇백 회전만 되어도 눈은 바큇살을 구별하지 못하고, 바퀴는 흐릿한 원판으로 녹아 버리기 때문입니다.
그래서 재려면 꾀가 필요했습니다. 기계식 회전계는 원심력으로 추를 벌렸고, 전기식은 발전기를 썼으며, 스트로보스코프는 가장 간단한 방법을 썼습니다. 짧은 섬광으로 축을 비추다가 섬광의 주파수가 회전과 맞으면, 축의 표시가 마치 축이 멈춘 것처럼 굳습니다. 하지만 섬광이 절반의 빈도여도 굳어서, 이 함정에 빠진 조정공이 적지 않습니다.
국제단위계에는 분당 회전수가 없고, 초의 마이너스 1 제곱과 라디안 매 초만 있지만, 공작 기계와 모터와 턴테이블은 여전히 분으로 말합니다. 둥근 수가 딱 맞게 들어가기 때문입니다. 50 헤르츠 전원에서 4 극 모터는 1500, 2 극은 3000, LP 레코드는 33과 3 분의 1 입니다.
규격은 min⁻¹ 또는 r/min으로 쓰고, 우리말로는 「회전/분」이라고도 하며, rpm은 소문자로 명판과 카탈로그에 삽니다. 대문자 RPM도 보이지만 규격은 좋아하지 않습니다. 회전수는 문자 n, 각속도는 문자 ω로 나타내며 단위는 라디안 매 초입니다.
초당 회전수로 나타낸 회전 속도와 라디안 매 초로 나타낸 각속도 사이에는 2π의 계수가 있습니다. 3000 rpm의 축은 초당 50 회전하지만 각속도는 약 314 rad/s 입니다. ω를 「50 Hz」로 쓰면 6 배 넘게 틀리는 셈입니다.
01 · 정의
축 · 전동 · 섬광 · 함정분당 회전수는 물체가 60 초 동안 정확히 1 회전하는 회전 속도입니다. 초의 마이너스 1 제곱의 60 분의 1과 같으며, 이때의 각속도는 2π/60 라디안 매 초, 곧 약 10 분의 1 입니다.
회전 속도가 편리한 것은 재는 대신 셀 수 있기 때문입니다. 알려진 시간에 몇 번 돌았는지만 알면 됩니다. 그래서 톱니바퀴 전동을 쉽게 통과하고 — 한 쌍의 바퀴가 잇수의 비로 나누거나 곱합니다 — , 모든 공작 기계를 주축 회전수 단으로 설명하는 산업계가 이토록 좋아합니다.
스트로보스코프는 일치로 회전 속도를 잽니다. 섬광 주파수가 회전 주파수와 같으면 축의 표시는 섬광마다 같은 자리에 있어 멈춘 것처럼 보입니다. 그런데 섬광이 정수 분의 1로 줄어도 같은 일이 생깁니다. 축은 섬광 사이에 2, 3, 4 회전하지만 눈은 알아채지 못합니다. 이는 섬광 주파수를 두 배로 올려 확인합니다. 진짜 일치라면 표시가 두 개 나타나고, 배수의 일치라면 그대로 멈춰 있습니다.
유도 모터는 늘 동기 속도보다 조금 느리게 돌고, 같은 전원으로 움직이는 스트로보스코프는 그 차이를 표시가 천천히 뒤로 밀리는 모습으로 보여 줍니다. 표시가 1 분에 몇 바퀴 도는지 세면, 조정공은 회전계 없이도 미끄럼을 회전수로 바로 얻습니다.
주황 바퀴는 모터 축에, 청록 바퀴는 출력 축에 있고, 거기에 표시 하나만 빛납니다. 바퀴는 늘 맞물려 있어서 작은 쪽은 톱니가 적은 만큼 빠르게, 반대 방향으로 돕니다. 보통 빛에서는 느리게 보여 줍니다. 스트로보를 켜면 두 바퀴가 섬광이 보여 주는 대로 나타납니다. 멈추거나, 천천히 앞이나 뒤로 기어가거나, 때로는 표시가 두세 개 동시에 보입니다.
가로축은 섬광 주파수입니다. 높은 주황 선은 유일한 정직한 일치로, 1 회전마다 섬광이 닿습니다. 그 왼쪽의 청록 선은 2, 3, 4 회전마다의 섬광으로, 여기서도 표시가 멈춥니다. 오른쪽의 빨간 점선은 1 회전보다 잦은 섬광으로, 표시가 둘, 셋으로 늘어납니다. 흰 선은 당신의 램프입니다.
02 · 환산
단위 · 원주 속도 · 동력과 토크모터 명판에서 커터 날끝까지
첫째 탭은 회전수를 초당 주파수, 라디안, 도로 환산합니다. 둘째 탭은 여러 지름의 공구 날끝에서의 원주 속도로 바꾸고, 셋째 탭은 이 회전수에서 주어진 동력을 전하는 데 필요한 토크를 보여 줍니다.
외우는 법: 라디안 매 초는 분당 회전수를 9.55로 나누고, 뉴턴미터 토크는 킬로와트에 9550을 곱해 회전수로 나눕니다.
유도 모터 명판의 회전수는 전부하에서의 정격값입니다. 무부하에서는 축이 거의 동기 속도로 돌고, 과부하에서는 더 뒤처집니다. 전동 계산에는 정격값을, 스트로보 확인에는 실제 값을 씁니다.
| 양 | 값 | 비고 |
|---|---|---|
| {k} | {v} | {note} |
{text}
지구의 자전에서 치과용 터빈까지 거의 9 자릿수가 벌어지지만, 모두 같은 하나의 단위로 씁니다. 아래 끝에는 회전당 날수가, 위 끝에는 킬로헤르츠가 더 편하겠지만요. 자연의 기록 보유자인 알려진 가장 빠른 펄서는 고속 밀링 머신의 주축과 거의 같은 빠르기로 돌지만, 질량은 태양의 1.5~2 배이고 지름은 수십 킬로미터입니다.
04 · 측정 기기
원심식 · 스트로보 · 광학식 · 엔코더보이지 않는 것을 세는 네 가지 방법
관절로 이어진 두 추는 축이 빨리 돌수록 크게 벌어져 슬리브를 끌어올리고, 슬리브가 바늘을 돌립니다. 같은 구조가 100 년 동안 증기 기관의 조속기 노릇을 했습니다. 올라간 슬리브가 증기 밸브를 조였던 것입니다.
램프는 조절 가능한 주파수로 번쩍이고, 조정공은 축의 표시가 굳을 때까지 맞춥니다. 계기 눈금은 곧바로 분당 섬광 수로 새겨져 있습니다. 축에 전혀 닿지 않지만 두 배 확인이 필요하며, 그러지 않으면 실제 속도의 절반을 읽을 수 있습니다.
축에 반사 테이프를 한 줄 붙이면, 계기는 반사광이 초당 몇 번 포토다이오드로 돌아오는지 셉니다. 여기에는 절반의 함정이 없지만 다른 함정이 있습니다. 축에 두 번째로 반짝이는 점이 있으면 읽음이 두 배가 됩니다.
수백에서 수천 개의 슬릿이 있는 원판이 축에 바로 달려 있고, 회전 속도는 펄스 수를 시간과 슬릿 수로 나누어 얻습니다. 모든 서보 드라이브와 CNC 공작 기계에서 초당 수백 번 이렇게 잽니다.
05 · 표기 규칙
min⁻¹ · r/min · rpm · 점 없이회전은 헤르츠도 라디안도 아니다
회전 속도는 문자 n과 단위 min⁻¹ 또는 r/min으로 쓰고, 각속도는 문자 ω로 라디안 매 초로 쓰며, 기호 rpm은 소문자로 점 없이 씁니다.
첫째 오류는 분과 초를 헷갈려 주파수를 60 배로 부풀립니다. 둘째는 각속도를 헤르츠로 써서 2π의 계수를 잃습니다. 셋째는 점이 없는 기호에 점을 찍습니다. 넷째는 이미 「분당」을 품은 단위에 음의 거듭제곱을 덧붙이고, 다섯째는 시간을 아예 잊으며, 여섯째는 주파수를 시간의 길이로 바꿔 버립니다.
06 · 이웃 단위
s⁻¹ · rad/s · 마력분당 회전수는 세 이웃에 기댑니다. 60으로 나누면 옮겨 가는 초당 주파수, 2π의 계수를 가진 각속도, 그리고 축이 토크와 함께 전하는 동력입니다.
회전 속도의 SI 단위입니다. 헤르츠도 형식상 초의 마이너스 1 제곱이지만, 관례상 회전이 아니라 주기적 진동에 씁니다.
회전 역학은 모두 이것으로 씁니다. 동력은 토크×각속도, 원주 속도는 각속도×반지름입니다.
와트는 연자매를 돌리는 말로 그것을 쟀습니다. 곧 회전과 수고로 잰 것입니다. 동력계에서는 지금도 엔진의 동력을 토크와 회전수로 구합니다.
카탈로그에서 옆에 있는 것은 마력 — 와트가 말이 돌리는 연자매에서 끌어낸 것 — 과 킬로와트시입니다. 옛 전력량계의 원판도 회전을 셌지만, 센 것은 축이 아니라 에너지였습니다.
07 · 역사 부문
기록 보관소 · 회전을 보게 된 과정와트의 추에서 에저턴의 섬광까지
{text}
분당 회전수에는 고유한 표준이 없고 필요하지도 않습니다. 초만 있으면 되고, 회전은 정의대로 셉니다. 그러나 오랫동안 회전을 세는 기준 역할은 전력망이 맡았습니다. 동기 모터는 전원 주파수에 엄격히 맞춰 돌기 때문에, 턴테이블 위에는 스트로보 점이 인쇄되어 있었습니다. 초당 100 번 깜박이는 램프 아래에서 점 180 개의 줄이 정확히 분당 33과 3 분의 1 회전에서 멈춰 보였습니다.
이 확인의 정확도는 전력망의 정확도였고, 전력 계통은 하루 사이클 수를 아주 엄격히 지켜서 전원 시계는 몇 년이 지나도 천문시에서 몇 초 이상 어긋나지 않습니다. 그리하여 가장 널리 퍼진 회전 속도 표준은 연구소가 아니라 발전소에 있었고, 음악 애호가는 누구나 모르는 사이에 그것으로 턴테이블을 확인했습니다.