싱글 hook 설계법

아래는 천장크레인·호이스트용 싱글 후크(Single Hook) 설계방법을
👉 실제 설계·구조검토·제작 검토에 바로 쓰실 수 있도록
계산 절차 + 기준값 + 실무 체크포인트 위주로 정리한 내용입니다.
(단조 싱글 후크, KS/ISO 기준)

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1️⃣ 싱글 후크의 설계 전제

✔ 싱글 후크 특징

• 하중을 직접 지지하는 최종 안전부품
• 파손 시 즉각적 중대사고
• → 크레인 부품 중 가장 보수적으로 설계

📌 일반적으로 단조강(Forged Hook) 사용

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2️⃣ 설계 절차 전체 흐름

 

① 정격하중(WLL) 결정 ② 동하중 계수 적용 ③ 설계하중 산정 ④ 후크 주요 치수 산정 ⑤ 단면 응력(굽힘 + 인장) 계산 ⑥ 후크 목(throat) 개구 검토 ⑦ 재질 선정 ⑧ 안전율 검토 ⑨ 규격(KS/ISO) 적합성 확인

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3️⃣ ① 정격하중 및 설계하중

▪ 정격하중 W (WLL)

• 예: 10 ton

▪ 동하중 계수 (ψ)

작업조건계수

일반 인양	1.15
빈번·중작업	1.25 ~ 1.4
고속·정밀	1.4 이상

 

설계하중 P = W × ψ

📌 싱글 후크는 1.25 이상 권장

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4️⃣ ② 후크 형상 및 주요 치수

▪ 주요 치수 명칭

• d : 후크 몸통 단면 직경
• D : 후크 곡률 직경
• a : 목(throat) 개구
• R : 곡률 반경

📌 설계는 후크 목 단면이 가장 취약

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5️⃣ ③ 단면 응력 계산 (핵심)

싱글 후크는 굽힘 + 인장 복합응력을 받음

▪ 기본 가정

• 원형 단면
• 곡선보(Curved Beam) 이론 적용

▪ 평균 인장응력

σt=PA\sigma_t = \frac{P}{A}σt​=AP​

▪ 굽힘응력

σb=M⋅cA⋅e⋅r\sigma_b = \frac{M \cdot c}{A \cdot e \cdot r}σb​=A⋅e⋅rM⋅c​

(실무에서는 KS/ISO 후크 표준 치수 사용)

▪ 합성응력

σ=σt+σb\sigma = \sigma_t + \sigma_bσ=σt​+σb​

📌 후크 안쪽(내측 곡률부) 응력이 최대

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6️⃣ ④ 허용응력 기준

▪ 재질별 허용응력 (예시)

재질항복강도 (MPa)허용응력

탄소강 단조	350	≤ 0.2~0.25 σy
합금강 단조	600	≤ 0.2 σy

➡ 허용응력 = 항복강도 / 안전율

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7️⃣ ⑤ 안전율 기준 (법·표준)

항목기준

후크 파단 안전율	≥ 5
KS / ISO 표준	5 ~ 6
중작업 크레인	6 이상

📌 파단하중 ≥ WLL × 안전율

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8️⃣ ⑥ 후크 목 개구(Throat Opening)

▪ 기준

• 최초 개구 대비 10% 이상 증가 → 폐기
• 설계 시 과도한 개구 방지 형상 필요

▪ 실무 팁

• 세이프티 래치 필수
• 하중 방향 정렬 중요 (편하중 금지)

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9️⃣ ⑦ 재질 및 열처리

▪ 재질

구분적용

단조 탄소강	표준
단조 합금강	대형·중하중

▪ 열처리

• 조질(Quenching & Tempering)
• 표면 결함 최소화

📌 주조 후크 사용 금지

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🔟 ⑧ 검사·비파괴 기준

✔ 외관 검사 (균열·변형)
✔ 자분탐상(MT) 또는 침투탐상(PT)
✔ 정기 하중 시험 (1.25 × WLL)

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1️⃣1️⃣ 관련 규격

• KS B 0802 (크레인 후크)
• ISO 7597
• DIN 15401
• ASME B30.10
• 산업안전보건기준에 관한 규칙

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1️⃣2️⃣ 실무 설계 체크리스트

☑ 동하중 1.25 이상 적용
☑ 곡선보 응력 기준 검토
☑ 안전율 ≥ 5
☑ 단조품 사용
☑ 개구 증가 방지 설계
☑ 정격하중 명판 표시

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🔧 핵심 요약

싱글 후크 설계의 본질은
“곡선보 복합응력 + 과도한 개구 방지 + 높은 안전율”입니다.