차량 발차를 위한 최소 토크는 어떻게 계산하나요?

Question

장난감 차량에 모터를 달아서 RC카를 만들어보려고 하고 있습니다. 무게가 2kg이고 휠 직경이 0.027미터인 차량을 움직이기 위해 필요한 최소 토크를 구하고 싶습니다. 아스팔트 길에서 일반적인 고무 타이어를 사용한다고 했을 때, Stall Torque가 최소 몇인 모터를 사용해야 차량을 움직일 수 있을까요?

맞춤법 빌런 · Accepted Answer

안녕하세요! 손성민 과학전문가입니다.장난감 차량에 모터를 달아서 RC카를 만들어보려고 하고 있군요. 장난감 차량의 무게가 2kg이고 휠 직경이 0.027미터인 차량을 움직이기 위해서는 최소 얼마의 토크가 필요한지 궁금하시군요. 그리고 아스팔트 길에서 일반적인 고무 타이어를 사용한다고 했을 때 최소 몇인 모터를 사용해야 차량을 움직일 수 있는지도 알고 싶으시군요.먼저 차량을 움직이기 위해서는 토크가 필요합니다. 토크는 회전력을 나타내는 단위로 물체를 회전시키는 데 필요한 힘을 의미합니다. 따라서 차량을 움직이기 위해서는 토크가 필요하다고 할 수 있습니다.차량 발차를 위한 최소 토크를 계산하기 위해서는 먼저 차량의 무게와 휠 직경을 고려해야 합니다. 차량의 무게가 2kg이고 휠 직경이 0.027미터이므로 차량의 중심에서 휠까지의 거리는 0.0135미터가 됩니다. 이를 이용하여 차량의 발차를 위한 최소 토크를 계산할 수 있습니다.차량의 발차를 위한 최소 토크는 다음과 같이 계산할 수 있습니다. 먼저 차량의 무게를 중심에서 휠까지의 거리로 나누어준 다음 이를 휠의 반지름으로 곱해줍니다. 이렇게 계산된 값에 0.2를 곱해주면 차량 발차를 위한 최소 토크를 구할 수 있습니다.0135m * 0.027m * 0.2 = 2.96 Nm의 토크가 필요합니다. 이는 약 3Nm의 토크가 필요하다는 것을 의미합니다.그리고 아스팔트 길에서 일반적인 고무 타이어를 사용한다고 가정하면 Stall Torque가 최소 몇인 모터를 사용해야 차량을 움직일 수 있는지 궁금하실 것입니다. 일반적으로 RC카에서 사용되는 모터의 Stall Torque는 0.5Nm ~ 1Nm 정도입니다.하지만 차량을 움직이는 데 필요한 토크는 차량의 무게와 휠 직경 뿐만 아니라 다양한 요소에 따라 달라질 수 있습니다. 따라서 정확한 토크를 계산하기 위해서는 차량의 구체적인 사양을 고려해야 합니다. 이를 위해서는 차량의 설계를 더 자세히 알아보시는 것이 좋을 것 같습니다. 감사합니다.도움이 되셨다면 아래 추천과 좋아요 부탁드립니다.

되알진개미새214 · Answer

안녕하세요. 김철승 과학전문가입니다.토크는 힘과 거리의 곱으로 정의됩니다.  토크 = 힘 * 거리이 경우 힘은 차량의 무게이고 거리는 타이어의 반지름입니다.  토크 = 2kg * 9.8m/s^2 * 0.027m토크 = 0.5004Nm아스팔트 길에서 일반적인 고무 타이어를 사용한다면 스몰 토크가 최소 0.5Nm인 모터를 사용해야 차량을 움직일 수 있습니다.물론 실제 RC카의 경우 차량의 무게와 속도 타이어의 마찰력 지형 조건 등에 따라 필요한 토크가 달라질 수 있습니다. 정확한 토크를 계산하려면 이러한 요소들을 모두 고려해야 합니다.다만 일반적으로 RC카의 경우 스몰토크가 1~2Nm 정도면 충분합니다. 2kg짜리 장난감 차량을 움직이기 위해서는 스몰토크가 1Nm 이상인 모터를 사용하면 충분할 것입니다.답변이 마음에 드신다면 좋아요와 추천을 부탁드립니다.