나사 (도구)

나사(Screw)는 기둥 주위로 나선이 파여 있어서 물건을 고정하는 데 쓰이는 물건이다.

개요

나사는 직각 삼각형 형태의 종이를 원통에 감았을 때 그 빗변이 원통을 따라 만드는 선, 즉 나사선을 따라 홈을 판 것이다. 결합용 기계요소로서 두 개 이상의 부품을 결합할 때 사용한다. 나사의 위치에 따라 구분할 때, 원통의 바깥 표면에 나사산과 골을 판 것을 수나사, 안쪽 면을 나사산과 골을 판 것을 암나사라고 한다. 원뿔의 표면에 나사산과 골을 판 것을 테이퍼 나사라고 한다. 나사는 또 나사선이 감기는 방향에 따라 구분하기도 한다. 오른쪽으로 돌렸을 때 전진하는 것을 오른나사, 왼쪽으로 돌렸을 때 전진하는 것을 왼나사라 한다. 일반적으로 사용하는 나사는 대부분 오른나사이다. 왼나사는 자전거의 왼쪽 페달이나 선풍기 날개의 고정 나사, 수정펜 등과 같이 특별한 경우 외에는 사용하지 않는다. 한 개의 나사에 홈을 한 줄만 판 것을 한줄 나사, 두 줄 판 것은 두줄 나사, 세 줄 이상 판 것은 여러줄 나사라고 한다. 나사는 기계의 부품을 비롯하여 많은 곳에 사용되므로, 그 치수와 모양 등이 규격화되어 있다. 나사의 크기는 수나사의 바깥지름인 호칭 치수로 나타낸다.

역사

나사는 15세기 중세 무렵 기사들의 전투를 위한 갑옷이나 다양한 부품들로 이루어진 신식 무기의 조립 및 제작에 사용되며 개선됐다. 특히 화승총 제작에 나사는 없어서는 안 되는 부품이었다. 화승총은 황철광 조각을 이용해 점화했는데 이 과정에서 나사의 조임과 풂이 여러 차례 필요했다. 이때 화승총을 처음접한 다네가시마의 영주가 제작의 핵심기술인 나사 기술을 얻기 위해 딸을 포르투갈인에게 주었다는 이야기가 전해진다. 그 뒤 임진왜란을 거치며 조선에 화승총과 함께 나사 기술이 전해진다. 하지만 동양에서는 19세기 근대화 시기까지 나사는 총 외에 거의 사용되지 않았다. 나사를 처음으로 이용한 화승총이 청나라와 에도 막부에서 억압받고 천시되었으며 나사를 만드는데 너무 많은 노동력이 소모되었기 때문이라는 이야기가 있다. 나사의 발명자에 대해서도 정확한 기록은 남아있지 않다. 다만 관련된 역사적 기록이 남아있어 추측할 뿐이다. 그 중에서도 고대 그리스 시대의 저명한 수학자 아르키메데스라는 설이 가장 유력하다. 아르키메데스라고 하면 돈과 은의 비중차를 이용하여 왕관이 순금이 아닌 것을 증명했다. 아르키메데스가 나사의 첫 발명자라는 추측은 기원전 3세기의 한 문헌에서 비롯된다. 해당 문헌에 양수용 물나사가 등장하는데, 청년이었던 아르키메데스에 의한 발명품이라고 나온다. 당시 아르키메데스는 모든 무게를 움직이는 것이 가능하다고 주장했다. 그리고 왕관의 주인인 왕에게 이를 증명하겠다며 75t의 배를 움직여 보였다. 이때 배를 움직이기 위하여 아르키메데스가 웜나사를 사용했다고 전해진다.

구조

나사란 원통 모양에 한쪽 방향으로 계속 회전하는 홈을 파 놓은 것이다. 원통에 홈을 팔 때 원통 바깥쪽으로 홈을 판 것은 수나사, 원통의 안쪽으로 홈을 판 것을 암나사라고 한다. 가장 흔하게 볼 수 있는 수나사와 암나사의 모양은 페트병 뚜껑에서 볼 수 있다. 나사는 매끈한 못과는 달리 바깥으로 나오고 안으로 들어간 부분이 있다. 즉, 요철을 지니고 있는 것이다. 나사선을 따라 홈을 파낼 때 생기는 산 모양의 돌기를 나사산이라고 하며, 나사선을 따라 홈을 파낼 때 생기는 홈의 바닥을 나사골이라고 한다. 한 나사산에서 그 다음 나사산까지의 거리 혹은 한 골에서 다음 골까지의 거리를 피치(Pitch)라고 하며 피치가 작을수록 나사선 간격은 촘촘하고 결합력이 강해진다. 나사를 한 바퀴 회전시켰을 때 나사가 축 방향으로 이동한 거리를 리드라고 한다. 일반적으로 나사를 한 바퀴 회전시켰을 때 이동하는 리드는 피치와 같다.