이 글의 목적은 섬유 슬링벨트의 사용하중을 현장에서 빠르고 정확하게 산정할 수 있도록 계산기, 각도계수, D/d 영향, 체결방식 환산법, 점검·기록 양식을 한곳에 정리하여 제공하는 것이다.
1. 슬링벨트 기본 개념과 용어 정리
슬링벨트는 합성섬유로 만든 인양용 벨트로서, 제조사가 부여한 정격하중(WLL, Working Load Limit)을 기준으로 사용한다. 사용하중은 실제 작업 조건(체결방식, 다지점 인양, 각도, D/d 비, 초크 계수 등)을 반영하여 산정한 허용 하중을 의미한다. 안전계수는 설계 단계에서 반영되며 사용자는 정격하중과 계수만 정확히 적용하여 사용하중을 판단해야 한다.
- 정격하중 WLL : 제조사가 제공한 기준 하중이다.
- 사용하중 : 작업 조건을 반영한 실제 허용 하중이다.
- 체결방식 : 수직(Vertical), 초크(Choker), 바스켓(Basket) 등이다.
- 각도 : 일반적으로 수평선 대비 각도 β 또는 수직선 대비 각도 θ를 사용한다.
- D/d 비 : 슬링이 감기는 지름(D)과 슬링 두께 또는 너비의 특성치(d)의 비로 굴곡에 의한 강도저하를 평가한다.
주의 : 본 글의 계산식과 계수는 일반 규칙을 정리한 것이며, 최종 결정은 반드시 보유 장비의 라벨·제조사 카탈로그의 정격하중표를 우선 적용하여야 한다.
2. 체결방식별 기본 환산 개념
일반적으로 제조사 정격은 다음과 같이 제공한다(표시는 관례적이며 제조사별로 상이할 수 있다).
| 체결방식 | 기준 환산 개념 | 비고 |
|---|---|---|
| 수직(Vertical) | 기본 WLL | 한 가닥이 하중 전체를 지지한다 |
| 초크(Choker) | 수직 대비 0.8~0.9배 범위 적용 | 초크 각도 작아질수록 감소한다 |
| 바스켓(Basket, U자) | 수직 대비 이론상 2배, 각도와 지지점 간격에 따라 감소 | 두 다리가 균등 분담한다 |
주의 : 위 비율은 일반 가이드이다. 제조사 표의 바스켓·초크 정격이 별도 제시되면 해당 값을 그대로 사용한다.
3. 다지점 인양과 각도계수
두 다리 또는 네 다리 슬링을 사용하는 경우, 각 다리에 걸리는 장력은 각도에 따라 커진다. 안전한 계산을 위해 각도 정의를 명확히 한다.
- β = 수평선 대비 각도(바닥과 다리 사이 각도)이다.
- θ = 수직선 대비 각도(다리와 수직선 사이 각도)이다.
두 다리 슬링에서 각 다리 장력 T는 다음으로 산정한다.
두 다리 슬링, 수평 대비 각도 β: T = W / (2 · sin β)
두 다리 슬링, 수직 대비 각도 θ:
T = W / (2 · cos θ)
네 다리 슬링은 실제로 2~3다리가 주로 부담하므로 제조사·표준에서는 일반적으로 3다리로 분담되는 보수 계산을 권장한다. 균등 분배가 확실하지 않으면 보수적으로 산정한다.
3.1 각도계수 표(수평 대비 각도 β 기준)
| β(수평 대비) | sin β | 두 다리 장력 계수 k = 1/(2·sin β) | 비고 |
|---|---|---|---|
| 90° | 1.000 | 0.500 | 수직 인양과 동일한 이상 상태 |
| 60° | 0.866 | 0.577 | 현장 권장 범위 |
| 45° | 0.707 | 0.707 | 장력 증가 시작 구간 |
| 30° | 0.500 | 1.000 | 장력이 다리당 W와 동일해짐 |
| 15° | 0.259 | 1.932 | 위험, 사용 지양 |
주의 : β가 작아질수록 장력은 급격히 증가한다. 일반적으로 β < 45°는 피하는 것이 바람직하다.
4. D/d 비에 따른 강도 감소
D/d는 슬링이 감기는 곡률에 의한 굴곡 손실을 평가하는 핵심 지표이다. 일반적으로 D/d 비가 작을수록 사용하중을 낮추어야 한다.
| D/d 비 | 권장 환산계수(예시) | 설명 |
|---|---|---|
| ≥ 8 | 1.00 | 강도 저하 영향이 경미하다 |
| 6 | 0.90 | 경미한 감소를 반영한다 |
| 4 | 0.80 | 사용하중 20% 감소 반영 |
| 3 | 0.70 | 보수적 적용 필요 |
| < 3 | 제조사 확인 | 권장하지 않으며 별도 승인 필요 |
주의 : D/d 환산계수는 제조사·제품군별로 다르다. 장비 라벨 또는 카탈로그 표의 값을 우선한다.
5. 초크 체결의 감률
초크 체결은 슬링이 스스로를 죄는 형태로 마찰과 국부 굴곡이 발생한다. 일반적으로 수직 대비 0.8~0.9배 범위를 적용한다. 초크 각도가 작으면 계수는 더 낮아진다. 제조사 표를 우선 적용한다.
6. 바스켓 체결의 환산
바스켓은 이론상 수직의 2배이나, 다리 각도와 D/d, 지지점 간격이 영향을 준다. 두 다리 장력 계산을 통한 검증이 필요하다.
7. 사용하중 산정 절차(표준 프로세스)
- 물체 총중량 W와 무게중심 편차를 확인한다.
- 체결방식(수직·초크·바스켓)과 다리 수(n)를 결정한다.
- 리프팅 포인트 간격과 슬링 길이로 각도 β 또는 θ를 산정한다.
- 다리당 장력 T를 계산한다.
- D/d 비를 산정하고 환산계수를 적용한다.
- 초크 또는 바스켓 환산계수를 적용한다.
- 제조사 정격표의 해당 체결모드 정격하중과 비교한다.
- 필요 안전여유를 반영하여 슬링 폭·등급을 최종 선정한다.
- 샤클·후크·아이볼트 등 부속품의 정격도 모두 교차 확인한다.
- 점검표에 기록하고 현장 표식 및 인양계획서에 반영한다.
8. 실무 계산식 모음
입력: W(kgf 또는 kN 환산), n(다리 수), β(수평 대비 각도), θ(수직 대비 각도), mode ∈ {vertical, choker, basket}, C_choke, C_basket, C_Dd
기본 장력(두 다리 기준):
T = W / (2·sin β) = W / (2·cos θ)
n 다리 보수 계산(균등분배 불확실 시):
T_max ≈ W / (2·sin β) # 3다리 분담 가정 등 보수치 사용
체결 환산:
WLL_effective = WLL_vertical × C_mode × C_Dd
where C_mode = 1(수직), ≈0.8~0.9(초크), ≤2×각도계수 반영(바스켓)
선정 조건:
WLL_effective ≥ T 또는 다리 조합 정격 ≥ W
9. 현장 예제 계산
예제 1: 두 다리, 수평 대비 60°, 바스켓 체결
조건: W=2,000 kg, 바스켓 체결, 두 다리 동일, β=60°, D/d=6, 제조사 바스켓 정격=수직의 2배 가정, D/d 계수=0.9 가정이다.
- 두 다리 장력: T = 2000 / (2·sin60°) = 2000/(2·0.866) ≈ 1155 kg이다.
- 바스켓 이론 계수 2.0, D/d 계수 0.9이므로 유효 정격 = 수직정격 × 2.0 × 0.9 = 1.8 × 수직정격이다.
- 유효 정격 ≥ 각 다리 장력·조합조건을 만족하도록 수직정격을 선정한다.
예제 2: 두 다리, 수평 대비 30°, 초크 체결
조건: W=1,500 kg, 초크 계수 0.85, β=30°, D/d=4로서 계수 0.8 적용이다.
- T = 1500 / (2·sin30°) = 1500/(2·0.5) = 1500 kg이다.
- 유효 정격 = 수직정격 × 0.85 × 0.8 = 0.68 × 수직정격이다.
- 0.68 × 수직정격 ≥ 1500 ⇒ 수직정격 ≥ 2206 kg 이상인 슬링을 선정한다.
예제 3: 네 다리 슬링, 보수 3다리 분담 가정
조건: W=6,000 kg, 네 다리 사용, 실제 분담 불균일 위험으로 3다리 분담 가정, β=45°, D/d=8 계수 1.0, 수직모드 기준이다.
- 실질 분담 중 두 다리 기준 장력 검토: T = 6000 / (2·sin45°) = 6000/(2·0.707) ≈ 4243 kg이다.
- 3다리 분담 보수치와 제조사 네 다리 정격표를 비교하여 더 작은 쪽을 채택한다.
주의 : 네 다리의 전부가 균등 분담한다고 가정해서는 안 된다. 항상 보수적으로 3다리 분담 또는 제조사 지침을 적용한다.
10. 슬링벨트 사용하중 계산기
다음 계산기는 현장 입력값으로 다리당 장력과 요구 정격을 추정한다. 단위는 kg 기준이며 필요 시 N 또는 kN으로 환산하여 사용한다.
11. 빠른 선정 체크리스트
- W를 보수적으로 산정하고 여유율을 확보한다.
- β는 45° 이상을 목표로 한다.
- D/d는 6 이상을 목표로 하며 낮으면 즉시 계수를 적용한다.
- 초크는 불가피할 때만 사용하며 초크 각도를 완만하게 유지한다.
- 바스켓은 지지점 간격과 균형을 확보한다.
- 라벨 훼손·절상·마모가 있으면 즉시 사용 중지한다.
- 샤클·후크·링의 정격과 개구폭, 핀 상태를 함께 확인한다.
- 무게중심을 통과하는 수직 투영선 아래에 훅이 오도록 배치한다.
12. 현장 오류 Top 10과 예방
- β 과소각 설정으로 장력 과대 발생한다 → 슬링 길이 추가 확보 또는 리프팅 포인트 조정한다.
- D/d 과소 무시한다 → 스프레더·코너보호·패드 사용으로 곡률을 키운다.
- 초크 감률 미적용한다 → 제조사 표에서 초크 정격 확인한다.
- 네 다리 균등 분담 가정한다 → 보수 3다리 가정으로 검토한다.
- 슬링 손상 부위 숨김 설치한다 → 360° 전수 시각검사를 수행한다.
- 샤클 핀 반전 사용한다 → 핀은 전용 방향으로 체결한다.
- 코너 보호 미사용한다 → 모서리 반경 확보용 보호재를 사용한다.
- 라벨 미확인한다 → 등급·폭·제조사·정격을 기록한다.
- 임시결속물 정격 미확인한다 → 모든 부속품 정격을 확인한다.
- 기록 미흡하다 → 작업 전·중·후 점검표와 사진을 남긴다.
13. 점검·기록 양식 템플릿
| 항목 | 기록 | 합격기준 | 빈도 | 비고 |
|---|---|---|---|---|
| 하중 W(kg) | ±5% 이내 오차 | 매 작업 | ||
| 체결방식 | 수직/초크/바스켓 | 계획서 부합 | 매 작업 | |
| 각도 β 또는 θ | β≥45° 권장 | 매 작업 | 사진 첨부 | |
| D/d 비 | ≥6 권장 | 매 작업 | 보호재 적용 | |
| 슬링 정격 WLL | 유효정격 ≥ 요구치 | 매 작업 | 라벨 사진 | |
| 초크/바스켓 계수 | 제조사표 적용 | 매 작업 | ||
| 손상 여부 | 절상·마모·봉제이상 없음 | 매 작업 | 폐기 기준 준수 | |
| 부속품 정격 | 슬링 정격 이상 | 매 작업 | 샤클·후크 | |
| 시운전 | 지면 양중 후 정지 | 매 작업 | 비상정지 점검 | |
| 작업자 교육 | 정격·각도·D/d 이해 | 월 1회 | 서명 |
14. 엑셀 계산식 샘플
다음은 두 다리 기준의 간단한 엑셀 수식 예시이다.
# 입력 셀 # W = B2, β(도) = B3, 수직정격 WLLv = B4, 초크계수 = B5, 바스켓계수 = B6, D/d계수 = B7, 모드 = B8
라디안 변환
=RADIANS(B3)
다리당 장력 T
=B2 / (2*SIN(RADIANS(B3)))
유효 정격(가닥당)
=B4 * IF(B8="choker", B5, IF(B8="basket", B6, 1)) * B7
적합성 판단
=IF( (유효정격_가닥당 >= 다리당장력) * (유효정격_가닥당*2 >= B2), "적합", "부적합")
15. 교육용 체크 포인트 요약
- 각도는 수평 대비 β로 관리하면 계산이 직관적이다.
- D/d는 규칙적으로 측정하여 표준 보호재를 준비한다.
- 초크는 반드시 제조사 감률표를 확인한다.
- 네 다리는 3다리 분담 보수로 검토한다.
- 정격 비교는 “가닥당 장력”과 “총하중” 두 축으로 한다.
FAQ
각도는 β와 θ 중 무엇을 사용해야 하나?
현장에서는 수평 대비 β를 권장한다. 계산식이 단순하며 sin값으로 장력 변화를 직관적으로 파악하기 쉽기 때문이다.
D/d 비는 어떻게 측정하나?
슬링이 감기는 지지부의 실효 지름 D를 버니어 캘리퍼스 등으로 측정하고, 슬링 규격서에 기재된 해당 슬링의 특성치 d와 나누어 산정한다. 코너 보호재를 사용하여 D를 키우면 계수 개선 효과가 있다.
제조사 표와 계산기 결과가 다르면 무엇을 따르나?
제조사 표를 우선한다. 계산기는 교육·예비 검토용으로 사용하며 최종 결정은 라벨 및 카탈로그 표에 따른다.
네 다리 슬링의 정격은 어떻게 보수적으로 보나?
균등 분담이 담보되지 않으므로 3다리 분담 가정으로 장력을 평가한다. 제조사에서 권장 가이드가 있으면 그 값을 우선한다.
초크 계수는 고정값으로 써도 되나?
고정값 사용은 위험하다. 초크 각도, 표면 마찰, 라이너 유무에 따라 변하므로 제조사 자료를 확인한다.