기하공차 GD&T MMC 최대실체조건 및 LMC 최소실체조건 도면 작성 이유

제품 설계와 제조 공정 간의 오차를 명확하게 정의하고 관리하기 위해 기하공차(GD&T, Geometric Dimensioning and Tolerancing)는 여전히 핵심적인 역할을 하고 데요 자동차나 비행기 등 CAD 기반의 3D 설계 환경이 더욱 정교해지면서 기하공차의 중요성은 과거보다 훨씬 더 강조되고 있죠.

기하공차는 단순히 치수만을 정의하는 것이 아니라, 부품 간의 상호작용과 기능까지 고려한 설계 의도를 명확히 전달하는 기호로 평면도, 직각도, 동심도 같은 기본적인 기호는 물론이고, Ⓜ(최대 재료 조건), Ⓛ(최소 재료 조건) 같은 보조 기호는 도면 해석과 공정 제어에서 큰 차이를 만들어냅니다.

요즘엔 설계자가 도면에 기하공차를 정확히 적용하지 않으면 가공 후 검측 단계에서 불필요한 분쟁이나 생산 비용 증가로 이어지는 경우도 많습니다. 따라서 기하공차의 의미와 각 기호의 사용 목적을 정확히 이해하고 있어야 하며, 특히 설계나 제조, 검사 부서 간의 소통에서도 이 용어들이 제대로 활용되고 있어야 합니다.

그럼 자주 사용하는 기하공차 기호의 의미를 한눈에 확인할 수 있도록 정리하고, 도면 작성 시 주의해야 할 점도 함께 알아보도록 하겠습니다.

설계 초보자부터 실무 경력자까지 모두에게 도움이 될 수 있는 실용적인 기준으로 정리했습니다.

기호	공차 종류	영문 명칭	설명
⏥	평면도	Flatness	한 면이 얼마나 평평한지를 제어하는 공차. 기준면 없이 단독으로 적용 가능
⌖	위치도	Position	구멍, 축 등의 위치 정확도를 제어. 가장 많이 사용되는 공차 중 하나
⌓	진원도	Roundness	원형 단면의 얼마나 원형에 가까운지를 제어
⌭	동심도	Concentricity	두 원 또는 원통이 같은 중심을 가지는지를 제어
⌰	대칭도	Symmetry	피처가 기준 중심선이나 면에 대해 얼마나 대칭인지를 제어
⌔	직각도	Perpendicularity	두 피처가 서로 직각으로 위치하는지를 제어
⌯	평행도	Parallelism	한 면이나 선이 기준 면 또는 선과 얼마나 평행한지를 제어
Ⓜ	최대 재료 조건	Maximum Material Condition (MMC)	피처가 가장 많은 재료를 가질 때의 공차 조건
Ⓛ	최소 재료 조건	Least Material Condition (LMC)	피처가 가장 적은 재료를 가질 때의 공차 조건

참고 : GD&T Geometric Dimensions and Tolerance

MMC와 LMC의 정의와 필요성

항목	MMC (Maximum Material Condition)	LMC (Least Material Condition)
정의	부품의 중량이 가장 무거운 상태	부품의 중량이 가장 가벼운 상태
예시 (구멍)	구멍의 최소 허용 치수	구멍의 최대 허용 치수
예시 (축)	축의 최대 허용 치수	축의 최소 허용 치수
적용 시기	조립 시 공차가 가장 엄격한 상태를 규제	특수한 경우, 예: 항공기 리벳 구멍
공차 확대	부품이 MMC에서 벗어나면 추가 공차 허용	부품이 LMC에서 벗어나면 추가 공차 허용
주요 용도	결합 형체(구멍, 핀 등)에 적용	Edge Margin 유지 필요 시 적용

최대 실체 조건(MMC: Maximum Material Condition)

최대 실체조건은 부품의 중량이 가장 무거운 상태를 의미합니다.

예를 들어 구멍의 경우 가장 작을 때, 축의 경우 가장 클 때가 MMC입니다.

MMC를 적용하면 조립 시 공차가 가장 엄격한 상태를 규제할 수 있습니다. 부품이 MMC에서 벗어나면 추가 공차가 허용되므로, 공차 관리를 용이하게 하고 제조 비용을 절감할 수 있습니다.

최소 실체 조건(LMC: Least Material Condition)

최소 실체 조건은 부품의 중량이 가장 가벼운 상태를 의미합니다.

구멍의 경우 가장 클 때, 축의 경우 가장 작을 때가 LMC입니다.

LMC를 적용하면 조립 시 부품의 기능을 유지하면서 공차 관리가 가능합니다. 특히 항공기 리벳 구멍 등 특수한 경우에 LMC가 사용됩니다.

기하공차 시스템(GD&T)의 유리한 점

기능 관련 치수공차 지정 가능

데이텀 시스템을 적용하여 부품의 기능적 요구 조건을 도면에 지정할 수 있습니다. 예를 들어, 조립 기준면을 데이텀으로 지정하면 가공 및 검사 시 동일한 기준을 적용할 수 있습니다.

호환성과 누적공차 방지

최대 실체 공차 방식을 적용하면 조립 시 누적공차를 방지하고 완벽한 호환성을 보장할 수 있습니다. 기능 게이지를 사용하여 치수 공차와 자세 또는 위치 공차를 쉽게 검증할 수 있습니다.

국제적인 통용성

도면의 공차 표시와 해석 방법에 대해 규격화된 기준을 제시하여, 설계자, 제작자, 검사자 간의 정보 전달 오류를 방지하고 도면 해석에 따른 논쟁을 줄일 수 있습니다.

MMC와 LMC 실제 사용 예시

예시 1: MMC 적용

구멍의 내경이 10±0.5mm인 부품에서 MMC는 9.5mm입니다.

이때 위치도 공차가 0.1mm로 규제되어 있다면, 구멍이 9.5mm일 때 위치도 공차는 0.1mm입니다.

그러나 구멍이 10mm로 가공되면 위치도 공차는 0.6mm로 늘어납니다. 이는 구멍이 커질수록 결합이 쉬워지기 때문에 위치에 대한 규제를 여유롭게 주는 것입니다.

예시 2: LMC 적용

항공기 기체의 리벳 구멍에서 LMC를 적용한다고 가정하면, 구멍의 최대 허용 치수가 커질수록 리벳의 위치 공차가 확대됩니다.

예를 들어, 구멍의 최대 치수가 5mm이고 위치 공차가 0.2mm로 규제되어 있다면, 구멍이 4mm로 작아질 경우 위치 공차는 0.3mm로 확대됩니다.

주의사항 및 추가 정보

1. 적용 대상 선택: MMC와 LMC는 결합되는 형체에만 적용해야 합니다. 예를 들어, 구멍, 핀 등에 적용하는 것이 적절합니다.
2. 실효치수(VC): 추가 공차는 실효치수(VC: Virtual Condition Size)를 벗어나지 않는 범위 내에서만 허용됩니다.
3. 복합적 기능 검증: 치수 공차와 자세 또는 위치 공차 등을 기능 게이지로 쉽게 검증할 수 있어야 합니다.
4. 국제 규격 준수: KS와 ISO 규격을 준수하는 것이 중요하며, 국제적으로 통용되는 기준을 따르는 것이 바람직합니다.

이상 기하공차와 MMC, LMC는 부품의 기능적 요구 조건을 명확히 하고, 제조 비용을 절감하며, 부품의 호환성을 보장하는 데 중요한 역할을 하는데요 우선 예를 들어보겠습니다.

만약 금속 하우징 안에 모터 축이 끼워져 회전해야 하는 구조라면, 단순한 구멍 위치나 크기만으로는 원활한 조립과 회전을 보장할 수 없습니다.

이때 구멍의 위치에는 위치도(Position) 공차를, 축에는 직각도(Perpendicularity)와 진원도(Roundness) 공차를 적용함으로써 부품 간의 정렬 상태를 제어할 수 있습니다.

또한 축이 하우징에 끼워지는 조립 상태에서는 Ⓜ(최대 재료 조건)을 활용하여 부품 공차를 확보하면서도 기능은 유지할 수 있도록 설계할 수 있습니다. 이런 접근은 생산 공정에서 공차에 대한 허용범위를 넓히는 동시에, 품질 기준은 유지할 수 있게 만들어 줍니다.

이처럼 기하공차는 단순한 규칙이 아니라 설계자의 의도를 제조와 품질관리 단계까지 정확하게 전달하기 위한 언어입니다.

기본적인 기호와 의미만 알고 넘어가는 것이 아니라, 실제 설계 상황에서 어떤 공차를 어떻게 활용할 수 있을지를 스스로 판단할 수 있어야 진짜 실무자가 됩니다.

기하공차를 이해하고 체계적으로 적용할 수 있다면, 설계는 단순한 그리기를 넘어 기능을 설계하는 일로 확장됩니다. 설계자는 결국 단순한 CAD 오퍼레이터가 아닌, 제품 성능과 생산성을 동시에 책임지는 사람이라는 점을 다시 한 번 떠올리게 됩니다.

FAQ

MMC와 LMC는 왜 중량(Mass)과 관련된 용어처럼 들리나요?

MMC(Maximum Material Condition)와 LMC(Least Material Condition)는 직역하면 ‘최대 재료 조건’, ‘최소 재료 조건’이라 마치 물리적인 중량이나 부피를 의미하는 것처럼 보이지만, 실제로는 형상의 치수에 따른 ‘재료량’을 의미합니다.

즉, 어떤 형상이 가장 두껍거나 얇을 때를 말하는 것이지, 무게와는 직접적인 관계가 없습니다.

실제 설계에서 MMC와 LMC는 얼마나 자주 활용되나요?

GD&T를 적극적으로 활용하는 산업군, 특히 항공우주, 자동차, 정밀기계 분야에서는 MMC와 LMC 조건이 매우 자주 활용됩니다. 하지만 일반 소비재나 단순 구조물 설계에서는 덜 사용되기도 합니다.

즉, 기능적 요구조건이 중요한 부품일수록 MMC, LMC의 중요성은 커집니다.

MMC와 LMC를 동시에 하나의 형상에 적용할 수 있나요?

일반적으로는 MMC 또는 LMC 중 하나만 적용하는 것이 원칙으로 하는데 두 조건은 서로 상반된 개념이기 때문에 하나의 형상에 동시 적용할 경우 기준이 모호해지고 설계 목적이 불명확해질 수 있습니다.

다만, 복합공차나 특별한 데이텀 시나리오에서 조건부로 두 개념을 함께 고려할 수는 있습니다.

LMC는 어떤 상황에서 특히 유리한가요?

LMC는 특히 구멍이 재료에 너무 가까워 구조적 약화가 우려되는 경우, 즉 엣지 마진(Edge Margin)을 보장해야 하는 상황에서 유리합니다. 예

를 들어, 리벳이나 볼트 구멍이 너무 작으면 엣지에 너무 가까워지고 파손 위험이 커지므로, 이런 경우 LMC를 활용해 일정 이상의 재료 여유를 확보합니다.

MMC와 LMC가 검사 단계에 미치는 영향은?

MMC와 LMC는 단지 설계 요소로만 끝나는 것이 아니라, 검사 방식에도 직접적인 영향을 줍니다.

기능 게이지(Functinal Gauge)를 활용하여 MMC나 LMC 조건에 따라 부품을 검사하게 되며, 이로 인해 실제 허용 가능한 공차 범위가 가공 상태에 따라 달라지므로 보다 유연한 검사 환경을 제공합니다.

MMC 조건을 적용했는데 가공된 부품이 규격을 벗어났다면?

MMC 조건 하에서는 가공된 형상이 MMC에서 벗어나면 그만큼 공차가 더 부여되므로 단순히 “규격을 벗어났다”고 해서 불량으로 판단하지 않습니다.

중요한 것은 실효치수(VC: Virtual Condition) 내에 있는가입니다. 설계 의도에 맞는 기능이 유지된다면, 가공 허용 범위는 유연해질 수 있습니다.

데이텀 기준에서 MMC나 LMC를 설정하는 것도 가능한가요?

가능합니다. 특히 데이텀 기능이 부품의 조립이나 기능적 기준에 밀접할 경우, 데이텀 자체에 MMC 또는 LMC를 적용할 수 있습니다.

예를 들어, 데이텀이 되는 핀이나 구멍이 MMC 조건일 경우, 검사 지그 설계에도 영향을 줘 보다 현실적인 조립 검사가 가능해집니다.

GD&T에서 MMC, LMC와 함께 자주 사용되는 개념은?

MMC, LMC와 밀접하게 연관된 개념은 RFS(Regardless of Feature Size)입니다.

이는 재료 조건과 무관하게 공차가 동일하게 적용되는 기본 상태입니다. 대부분의 공차는 RFS 상태로 지정되며, 특별한 경우에만 MMC나 LMC를 설정합니다.

기하공차와 일반 치수 공차의 차이는?

기하공차는 위치, 자세, 형상, 방향 등을 규제할 수 있는 공차로, 단순한 치수 범위를 지정하는 일반 치수 공차보다 훨씬 더 정밀하고 기능 중심적인 규제가 가능합니다.

기하공차는 제품의 기능을 보장하면서 제조 자유도를 늘리는 것이 핵심 목적입니다.

국제 규격에서 MMC와 LMC는 어떻게 정의되나요?

항목	ISO 1101	ASME Y14.5
표준 명칭	ISO 1101 Geometrical Product Specifications (GPS) – Geometrical tolerancing	ASME Y14.5 Dimensioning and Tolerancing
적용 지역	주로 유럽 및 국제 표준	주로 북미 지역
데이텀 기준	데이텀 시스템이 명확하며 GPS와 연계	데이텀 프레임을 통한 기준 설정
공차 조건 표기	기호 사용이 복잡하고 세분화됨 (e.g., CZ, MZ)	공차 프레임 내부에 MMC, LMC, RFS 기호 명시
기호의 차이	기호가 ISO 전용 형식으로 다름	ASME 전용 기호 사용
실효 조건(VC)	Virtual Condition 개념은 간접적으로 설명	VC 개념을 명확히 정의
기능 게이지	ISO GPS 체계에 따라 다소 해석 필요	기능 게이지 기반 해석 용이
RFS, MMC, LMC	주로 RFS 기반, MMC/LMC는 선택적	MMC, LMC, RFS를 명확히 구분 및 적용
해석자 권한	도면 해석 시 설계 의도 중심 해석 필요	표준에 따라 직접적이고 구체적인 해석
문서 통합	다수 ISO 표준(GPS 계열)과 연계됨	단일 문서 내에 GD&T 전체 포함

ISO 1101 및 ASME Y14.5 표준에서 MMC와 LMC는 명확히 정의되어 있으며, 국제적으로 동일한 개념으로 활용됩니다. 따라서 글로벌 협력 프로젝트나 수출용 설계에서 기하공차를 사용할 경우, 표준 규격에 따라 MMC와 LMC를 명시하는 것이 필수적입니다