1. 결론

오 링 일반적으로 말하는 '70도, 80도, 90도'는 보통 쇼어 A 경도 70, 쇼어 A 경도 80, 쇼어 A 경도 90을 의미하며, 이는 고무의 경도를 나타낸다. 수치가 높을수록 재료가 더 단단해지고, 압출 저항력도 강해진다. 그러나 동시에 조립 시 필요한 힘이 증가하고, 탄성 적합성(밀착성)은 감소하며, 저온에서의 반발 성능도 악화된다. 따라서 오링의 경도는 무조건 높을수록 좋은 것이 아니다.

일반적인 공학적 선정 로직은 다음과 같다.

70A: 기본 우선순위. 대부분의 정적 밀봉, 일반적인 유류·수류·공압 및 일반 정비 상황에 적합하다. 70A의 장점은 탄성, 조립 용이성, 밀봉면 적합성 및 전반적인 적용 범위 사이에서 비교적 균형 잡힌 조합을 제공한다는 점이다.

80A: 중간 수준의 타협안. 압력 하에서 70A가 약간 뚜렷한 압출 위험을 보이거나, 홈 간극 또는 약간의 모서리 깨물림 현상이 발생하되, 동시에 90A에서 발생하는 과도한 조립력, 마찰력 및 저온 반발 성능 저하를 피하고자 할 때 80A를 고려할 수 있다.

90A: 압출 저항 우선. 고압, 큰 압출 간극, 유압 시스템 또는 이전에 베이트/압출/니블 현상이 발생했던 조건에 적합하지만, 90A를 단순히 '더 고급'이라고 이해해서는 안 되며, 이는 홈, 경사면, 조립 윤활 및 저온 초기 밀봉에 대해 더 엄격한 요구 사항을 제시합니다.

쇼어 A는 인덴테이션 경도 시험 방식으로, ASTM D2240 표준은 이 시험이 규정된 조건 하에서 재료에 가해진 압력에 의한 침입 깊이를 측정하는 방식임을 명확히 설명하며, 이는 경험적 제어 지표에 불과하므로 특정 단일 기계적 성능과 동일시할 수 없습니다. 즉, 90A는 '70A보다 인장 강도가 30% 높다'는 의미가 아니라 단지 더 높은 경도 등급일 뿐입니다.

2. 70A, 80A, 90A 비교 표

이 표에는 하나의 추가 전제가 필요함: 동일한 재료 시스템 하에서 비교해야 함. NBR 70A, FKM 70A, EPDM 70A, VMQ 70A는 동일한 성능을 나타내지 않음 — 재료는 매체 적합성, 온도 범위, 압축 영구 변형률 및 저온 성능을 결정하며, 경도는 그 중 하나의 파라미터일 뿐임.

3. 왜 70A가 가장 일반적인가?

70A의 핵심 가치는 '균형'임.

O-링은 '더 강하게 압착할수록 더 신뢰성 높다'는 원리에 의존하지 않고, 설치 후 압축 변형을 통해 초기 접촉 압력을 발생시킨 다음, 매체 압력 작용 하에 밀봉 성능을 추가로 향상시킵니다. 트렐레보그의 O-링 재료는 일반적인 초기 압축률 권장 범위를 제시합니다: 동적 적용 시 6–20%, 정적 적용 시 15–30%. 이는 O-링이 우선 적절한 압축 능력과 형상 추종성, 복원력을 갖추어야 하며, 단순히 높은 경도만을 추구해서는 안 된다는 것을 보여줍니다.

70A의 장점은 다음과 같습니다:

쉽게 조립: 수동 조립, 대량 조립, 정비 교체 등 모든 작업이 훨씬 용이하며, 과도한 경도로 인해 긁힘, 긁어짐 또는 비틀림이 발생하기 어렵습니다.

우수한 탄성 및 형상 추종성: 미세한 표면 거칠기, 홈 치수 변동, 플랜지 불균일성에 대해 더 넉넉한 허용 범위를 제공합니다.

저압 및 시동 시 밀봉 성능이 더욱 신뢰성 높음: 저압, 시동, 온도 변화 단계에서 밀봉을 유지하기 위해 오링은 일반적으로 자체 복원력을 의존해야 하며, 이 경우 70A 경도가 일반적으로 더 유리합니다.

상대적으로 우수한 저온 복원력: 동일한 재료에서 경도가 증가함에 따라 저온 탄성은 상대적으로 불리해질 경향이 있습니다. 탄성 회복 및 압축 영구변형률의 변화가 유리 전이 영역 근처에서 전환될 때, 오링의 밀봉 성능에 미치는 영향은 특히 중요합니다.

따라서 명시적인 압력, 압출, 마모 또는 구조적 제약이 없는 한, 70A는 일반적으로 공학적 기본 출발점으로 사용됩니다.

4. 언제 80A를 선택해야 하나요?

80A는 매우 유용한 중간 경도이지만, 종종 간과됩니다.

80A를 선택하는 경우:

70A는 압력 하에서 약간의 엣지 익스트루전 위험이 있으며, 그루브 클리어런스는 다소 크지만 아직 90A 또는 백업 링을 사용해야 할 정도는 아니다. 시스템 압력은 중고압 수준이다. 고객 피드백에 따르면, 70A 제품에서 '물어뜯기, 깨물기, 톱니 모양 형성, 클리어런스로의 익스트루전' 등의 실패 사례가 보고되었다. 그러나 여전히 일정 수준의 조립 적합성, 탄성 및 낮은 반발성을 유지하고자 한다. 조립이 지나치게 어려우거나 동적 마찰이 마모되었다.

애플 러버(Apple Rubber)의 설계 가이드에는 직관적인 예시가 있다. 1000 psi 압력과 0.016인치 전체 직경 클리어런스 조건에서, 70 쇼어 A(Shore A) 값은 불안정 영역에 위치해 경도를 높이거나 백업 링을 추가하거나 클리어런스를 줄여야 한다. 반면 동일한 도표에서 80 쇼어 A는 허용 가능한 범위 내에 있다. 이는 80A가 단순한 '차가운 사양'이 아니라, 70A와 90A 사이에서 실용적인 공학적 타협점을 제시하는 매우 현실적인 선택임을 보여준다.

5. 언제 90A를 선택해야 하나요?

90A의 주요 목적은 '더 잘 밀봉하기'가 아니라, 익스트루전에 더 강하게 저항하기이다.

압력을 받으면 O링이 저압측으로 밀려납니다. 맞물림 간극이 지나치게 크거나 압력이 너무 높을 경우, 고무가 간극으로 압착되어 톱니 모양의 손상(nibbling), 균열(cracking), 분리(splitting)이 발생하고 결국 누출로 이어질 수 있습니다. 애플 러버(Apple Rubber)는 압력에 의한 O링 압출을 방지하기 위한 일반적인 방법을 명확히 제시합니다: 경도 증가, 백업 링 사용, 직경 간극 감소, 시스템 압력 감소.

90A를 선택할 때 적용 가능한 사례:

고압 유압 시스템; 큰 압력 차이; 비교적 큰 압출 간극을 가지는 동작 보조 쌍; 상대적으로 높은 압력을 받는 소형 단면 O링; 현장에서의 고장 양상이 노화, 용해 또는 압축 변형보다는 명확하게 압출, 물림(biting), 톱니 모양 손상(nibbling)인 경우; 그루브 치수를 변경할 수 없으며 백업 링 사용이 불편한 경우; 더욱 높은 압력에서 신뢰성을 확보하기 위해 백업 링과 함께 사용해야 하는 경우.

하지만 90A의 비용도 명백합니다:

조립 시 조립력이 현저히 증가하며, 조립 중에 절단되거나 긁히기 쉬움; 개선된 리드인 치머와 윤활이 필요함; 홈 치수, 표면 거칠기, 압축량에 더 민감함; 저온에서의 반발 성능 및 초기 밀봉 여유량이 감소함; 동적 실링 시 마찰, 마모 및 열 발생 위험이 증가함.

트렐레보그의 자료에 따르면, 오링의 압축량은 초기 압력, 재료, 경도, 내경 및 단면적에 영향을 받으며, NBR 70 쇼어 A와 NBR 90 쇼어 A의 압축-하중 휨 곡선을 제시함; 그래프는 경도가 높을수록 요구되는 압축 하중이 커진다는 것을 명확히 보여주며, 즉 조립력과 압축 저항이 증가함을 의미함.

6. 압력만으로 경도를 결정하지 마세요

많은 고객이 질문함: "70 경도는 어느 정도 압력에서 사용하나요? 90 경도는 어느 정도 압력에서 사용하나요?"

이 질문은 압력만으로는 답변할 수 없습니다. O형 링의 압출 여부는 최소한 다음 요소에 따라 달라집니다: 압력 또는 압력 차이; 압출 간극; O형 링의 단면 치수; 홈 구조; 재료 시스템; 경도; 정적 밀봉 또는 동적 밀봉; 온도; 보강 링(백업 링)의 존재 여부; 압력 펄스의 유무.

애플 러버(Apple Rubber)의 자료에서는 O형 링의 압출 한계가 압력 하에서의 직경 방향 간극과 재료 경도에 의해 공동으로 결정됨을 명확히 지적합니다. 압력과 간극의 교차점이 안전하지 않은 영역에 위치할 경우, 경도를 높이거나 보강 링을 사용하거나 간극을 줄여야 합니다.

트렐레보그(Trelleborg)의 일반적인 참조 작동 압력 O형 링 이는 또한 다음 점을 반영합니다: 백업 링이 없을 경우 일반적인 정적 응용 분야에서는 재료, 단면적 및 간극에 따라 보통 몇 MPa에서 약 10 MPa 수준까지의 압력을 견딜 수 있습니다. 백업 링을 사용하면 내압 능력이 현저히 향상됩니다. 반면 백업 링이 없는 동적 왕복 응용 분야에서는 압력 견딜 능력이 더 제한적입니다.

따라서 보다 정확한 표현은 다음과 같습니다:

7. 경도 선택 절차

단계 1: 먼저 재료를 선택한 후, 그에 맞는 경도를 선택합니다

먼저 유체와 온도 조건을 판단합니다:

광물성 오일, 유압 오일: 일반적으로 NBR, HNBR, FKM을 사용합니다. 뜨거운 물, 증기, 브레이크 유체, 극성 매체: 일반적으로 EPDM을 사용합니다. 고온 오일, 연료, 화학 매체: 일반적으로 FKM, FFKM을 사용합니다. 저온, 공기, 일부 특수 조건: VMQ, FVMQ 또는 저온 전용 NBR/FKM을 고려할 수 있습니다.

트렐레보그의 자료에 따르면, 다양한 엘라스토머의 온도 범위 및 저온 유연성은 상이한데, 예를 들어 FVMQ와 VMQ는 우수한 저온 유연성을 가지며, 반면 FKM, HNBR, NBR의 저온 성능은 여전히 특정 배합 공식에 따라 달라집니다.

단순히 '70도 오링이 필요합니다'라고 말하지 마십시오. 반드시 재질을 동시에 명시해야 합니다.

올바른 표현 예시: NBR 70 Shore A 오링, FKM 75 Shore A 오링, EPDM 70 Shore A 오링, HNBR 90 Shore A 오링.

단계 2: 압력과 압출 간극을 확인하세요.

압력이 낮고 간극이 작으며 정적 밀봉 상태이며 명확한 압출 위험이 없는 경우, 우선 70A를 선택하세요.

압력이 증가하거나 간극이 다소 큰 경우, 먼저 다음 사항을 고려하세요.

그루브 치수가 적절한가요? 압출 간극을 줄일 수 있나요? 버퍼 링을 추가할 수 있나요? 70A에서 80A로 변경해야 하나요? 반드시 90A를 사용해야 하나요?

고압 조건에서는 단순히 경도를 높이는 것보다 백업 링을 추가하는 것이 일반적으로 더 안정적입니다. 특히 양방향 압력이 작용할 경우 양쪽에 백업 링을 설치해야 하며, 설치 방향 또는 압력 방향의 변화로 인한 압출을 방지해야 합니다.

단계 3: 조립 조건 검토

고객 현장에서 수동 조립이 이루어질 경우, 홈에 날카로운 모서리가 존재하거나 윤활이 되지 않으며, 나사산이나 구멍을 통과해야 할 경우, 90A 위험이 현저히 증가합니다.

고경도 O링 조립 시 주요 점검 사항: 인입 경사면(챔퍼)이 있는가; 톱니 모양의 흠집(버어)이 제거되었는가; 조립 시 윤활이 이루어지는가; 날카로운 모서리, 키웨이, 나사산, 오일홀 등을 통과할 때 손상될 위험이 있는가; 조립 슬리브가 필요한가; 비틀림, 굴림, 과도한 신장이 발생할 수 있는가.

트렐레보그의 자료에서도 올바른 홈 설계가 실링 손상 및 밀봉 실패를 방지하는 데 중요하다고 강조하며, O링 조립 위치에는 인입 경사면(챔퍼)과 라운드 처리된 모서리(필렛)가 필요하다고 명시합니다.

단계 4: 저온 및 시동 시 밀봉 성능 검토

저온 조건에서는 경도 선택을 보다 신중히 해야 한다.

동일한 재료의 경우, 90A는 일반적으로 저온에서 반발력이 더 느리게 회복된다. 냉각 시 기동, 저압 시 기동, 온도 사이클링, 저온 정지 및 재기동이 필요한 장비의 경우, 실온에서의 경도만 고려해서는 안 된다. 저온에서의 반발력 부족은 접촉 압력 부족으로 이어져 냉각 시 누출을 초래할 수 있다.

저온 조건에서의 우선 선택 순서는 다음과 같다: 저온에 적합한 재료 또는 전용 배합을 선택한다; 적절한 압축량을 확보한다; 홈 간극을 제어한다; 필요 시 저온 압축 영구변형 시험 또는 저온 반발력 시험을 수행한다.

8. 일반적인 선택 권장 사항

일반 정적 실링

플랜지, 엔드 캡, 플러그, 밸브 본체 정적 실링, 중간 압력, 표준 홈, 명확한 압출 위험이 없는 경우:

우선 70A. 이유는 조립성이 우수하고 탄성도 좋으며, 저압 초기 밀봉 성능이 신뢰할 수 있고, 구매 용이성이 높기 때문이다.

기존 공압식

공압 시스템의 압력은 일반적으로 높지 않으며, 주로 낮은 마찰, 조립성 및 복원력에 중점을 둡니다.

우선 70A. 동적 작동일 경우 공압식 씰 , 90A 경도는 종종 불필요한 마찰과 마모 위험을 초래합니다.

일반 유압식

중·저압, 적절한 홈 깊이, 제어된 간극:

70A 또는 80A. 경미한 압출, 압력 펄스, 또는 엣지 바이팅 현상이 발생할 경우, 경도를 70A에서 80A로 상향 조정하거나 버퍼 링을 추가할 수 있습니다.

고압 유압식

고압, 큰 압력 차이, 압출 가능 간극 존재:

80A, 90A 또는 70A/80A + 보조링 홈 간극을 점검하기 위해 특화된 사항입니다. 고장 모드가 명확히 압출인 경우 90A는 의미가 있지만, 고장 원인이 노화, 팽창, 압축 영구변형 또는 매체 불일치인 경우에는 경도를 90A로 변경해도 근본 원인을 해결하지 못합니다.

저온 밀봉

저온 환경, 냉각 시 기동, 장기 저온 정지 상태:

경도를 맹목적으로 높이지 마십시오. 저온용 재료 또는 저온용 배합을 우선적으로 선택하고, 일반적으로 경도는 지나치게 높지 않아야 합니다. 70A는 보통 90A보다 초기 밀착성과 복원력을 확보하기 더 용이합니다.

큰 간극 또는 마모 간극

피스톤, 실린더, 밸브 스템 또는 플랜지 맞물림 간극이 다소 큰 경우:

경도를 높이는 것은 단지 하나의 방법일 뿐입니다. 더 나은 접근법은 일반적으로 다음과 같습니다: 간극을 줄이고, 홈 형상을 최적화하며, 보조링을 추가한 후 80A 또는 90A를 고려합니다.

9. 엔지니어 버전 심판의 명언

다음 논리로 빠르게 판단할 수 있습니다.

진압 위험은 없는데, 70A를 처음 사용하세요.

70A가 약간 부착되거나 압력 간격이 충분하지 않으면 80A를 사용하십시오.

고압, 큰 공백, 명확한 씹는 실패, 90A를 사용.

낮은 온도, 낮은 압력, 어려운 조립, 동적 낮은 마찰은 강도로 해결될 수 없습니다.

단단함은 재료의 불통합성, 굴곡 오류 및 압축 세트 문제를 해결할 수 없습니다.

10번 구매 할 때 주의 해야 할 것

구매는 "70도" "90도"에 따라 주문하는 것이 아닙니다. 최소 다음 필드를 확인하는 것이 좋습니다.

재료: NBR, FKM, EPDM, HNBR, VMQ, FFKM 등; 경도는: 70 Shore A, 80 Shore A, 90 Shore A 등; 차원 표준: GB, ISO 3601, AS568 또는 비표준 차원; 경도는: 70±5 Shore A 등, 회사 도면 또는

구매 위험 포인트:

NBR 70A와 FKM 70A를 동등한 품질의 대체물로 취급할 수 없습니다. 같은 강도이지만 기름 저항성, 열 저항성, 화학 저항성, 낮은 온도 반사성, 그리고 가격은 완전히 다를 수 있습니다.

90A가 더 어렵기 때문에 반드시 더 낫다고 가정할 수는 없습니다. 90A는 조립에 어려움이 있고, 저압 누출, 낮은 온도에서 불충분한 반사 또는 과도한 역학적 마찰을 일으킬 수 있습니다.

고객 도면에 '70'이라고 명시된 경우, 이는 쇼어 A(Shore A) 경도를 의미하는지 확인하세요. 표준 표기법은 '70 Shore A' 또는 '70 ShA'입니다.

고장 발생 시 경도만 변경해서는 안 됩니다. 팽창, 균열, 경화, 영구 변형 등이 발생한다면, 그 원인은 대부분 재료, 온도, 접촉 매체 또는 압축량 때문이며, 경도와는 무관합니다.

11. 영업 담당자가 고객의 빈번한 질문에 어떻게 대응해야 할까요?

고객 문의: '70도와 90도의 차이는 무엇인가요?'

다음과 같이 답변할 수 있습니다: 70A는 일반적인 용도에 더 적합하며, 탄성과 조립성이 우수하여 대부분의 기존 실링 제품에 적합합니다. 반면 90A는 경도가 높아 압출 저항성이 뛰어나 고압 또는 큰 간극 조건에서 주로 사용됩니다. 그러나 90A는 조립 시 필요한 힘이 크고, 저온에서의 복원력 및 밀봉 적합성이 떨어질 수 있으므로, 무조건 높을수록 좋은 것은 아닙니다. 따라서 고압 누출 위험이 명확하지 않다면 일반적으로 70A를 우선 권장합니다.

고객 문의: '고압 조건에서는 반드시 90도를 사용해야 하나요?'

이렇게 답변할 수 있습니다: 반드시 그렇지는 않습니다. 고압 밀봉은 압력, 홈 간극, 단면 치수, 그리고 백업 링의 유무를 동시에 고려해야 합니다. 90A는 압출 저항성이 더 높지만, 만약 홈 간극이 너무 크다면 경도 향상만으로는 신뢰할 수 없으며, 일반적으로 여전히 적합한 백업 링을 사용하거나 홈을 최적화해야 합니다.

고객 문의: "기존에 사용하던 70도 제품에서 누출이 발생했는데, 90도 제품으로 교체하면 해결될까요?"

이렇게 답변할 수 있습니다: 우선 누출 원인을 분석해야 합니다. 오링의 가장자리가 압출되거나 물린 경우라면, 80A 또는 90A로 업그레이드하거나 백업 링을 추가하는 방식이 효과적일 수 있습니다. 그러나 노화, 팽윤, 압축 영구변형, 균열, 혹은 저온 복원력 부족 등으로 인한 누출이라면, 90A로 교체해도 반드시 개선되지 않을 뿐 아니라 조립성과 복원력이 오히려 악화될 수 있습니다.

고객 문의: "80도 제품이 꼭 필요한가요?"

이와 같이 답변할 수 있습니다: 예, 80A는 70A와 90A 사이의 타협점으로, 일반적인 경우보다 약간 높은 압력에 적합하며, 오링의 압출 현상에 대한 우려가 있으나, 동시에 90A처럼 지나치게 단단해져 조립 시 과도한 힘이 필요하게 되는 상황을 피하고자 할 때 사용됩니다. 일반적으로 80A는 바로 90A로 가는 것보다 더 안정적입니다.

12. 최종 권장 사항

일반적인 선택: 70 Shore A. 대부분의 오링에서 기본으로 채택하는 경도로, 밀봉 성능, 탄성, 조립 용이성 및 비용 측면을 종합적으로 고려한 값입니다.

압력 또는 압출 위험이 증가한 경우: 80 Shore A. 일반적인 밀봉에서 압출 방지 밀봉으로 전환하는 중간 단계로서의 타협점입니다.

고압, 큰 틈새, 명확한 압출 실패 사례: 90 Shore A. 다만 동시에 홈 형상, 버퍼 링(백업 링), 경사면 처리, 윤활 상태, 저온 복원력 및 조립 시 필요한 힘을 반드시 점검해야 합니다.

요약: 70A는 다용성과 균형을 담당하며, 80A는 타협과 보완을 담당하고, 90A는 압출 저항성을 담당한다. 경도가 높을수록 압출 저항성이 강해지지만, 탄성, 조립 용이성 및 저온 반발 성능은 이에 상응하는 손실을 겪는다.