쇼트피닝: 강재 부품 내구성 향상을 위한 핵심 공정

Posted: August 18, 2025
Categories: 쇼트블라스트 인사이트
쇼트피닝: 강재 부품 내구성 향상을 위한 핵심 공정

쇼트피닝이란?

쇼트피닝(Shot Peening)은 강재 부품(Steel Parts)의 피로 수명(fatigue life)을 향상시키는 핵심 표면처리 공정입니다. 강재는 압축에는 강하지만, 반복적인 인장 하중에는 취약해 시간이 지나면서 표면 균열과 파손이 발생할 수 있습니다.

대표적인 사례로 자동차 서스펜션과 같이 지속적으로 인장·압축이 반복되는 부품은 사용 중 균열이 생기기 쉬운데요. 쇼트피닝은 강재 표면에 인위적 압축응력(Compressive Stress)을 형성해 균열의 발생과 확산을 효과적으로 차단합니다. 그 결과, 부품의 내구성이 크게 향상될 뿐 아니라, 동일 성능을 유지하면서도 경량화 설계까지 가능해 자동차 · 항공 · 중장비 등 다양한 산업 분야에서 활용되고 있습니다.

 

 

쇼트피닝 이해하기

 

자동차 기어자동차 기어

 

쇼트피닝 공정은 작은 구형의 쇼트볼(투사재)을 고속으로 표면에 충돌시켜 압축 응력층(Compressive Stress Layer)을 형성하는 공정입니다. 사용되는 투사재 사이즈는, S110(0.4mm) ~ S460(1.4mm)까지 다양하며, 정밀 가공 부품에는 파인쇼트(UFS, 초미세 샷)를 적용하기도 합니다.  

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이 과정에서 부품 표면에 잔류 압축응력층(Residual Compressive Stress Layer)이 형성되어, 반복적인 인장 하중으로 인한 균열 발생을 억제하는 방어막 역할을 합니다. 쇼트피닝 처리된 강재 부품은 장기간 안정적인 성능과 높은 내구성을 유지할 수 있습니다.

 

 

1. 쇼트피닝 공정

 

에어블라스팅으로 쇼트피닝 하는 과정에어블라스팅으로 쇼트피닝 하는 과정

쇼트피닝 과정에서 투사재(Shot)는 작은 망치와 같은 역할을 합니다. 각 투사재가 고속으로 표면에 충돌할 때 미세한 망치질처럼 작용해 표면에 국부적인 변형이 일어나면서 잔류 압축응력(Residual Compressive Stress)이 형성됩니다.

 

여기서 핵심은 커버리지(Coverage)와 강도(Intensity) 관리입니다. 일정 범위 이상을 균일하게 처리하고 적절한 강도를 유지해야 표면 전체에 고르게 압축응력 분포가 형성되고 부품 손상을 방지할 수 있습니다. 이처럼 쇼트피닝은 정밀한 품질 관리와 경험적 노하우가 뒷받침되어야 하는 표면처리 기술입니다.

 

 

2. 투사재 선택 방법

 

S390(1.2mm)
UFS(울트라 파인쇼트)

투사재(피닝볼)은 쇼트피닝 효과를 좌우하는 핵심 요소로 사이즈, 재질, 부품의 소재와 요구 강도를 고려해 선택해야 하며, 그 선택에 따라 결과가 달라집니다. 

 

  • 소형 샷(S110~): 정밀한 마무리와 얕은 압축층 형성에 적합 
  • 대형 샷(S460): 깊은 압축응력을 형성해 고강도 부품에 유리 
  • UFS(초미세 샷): 표면 거칠기를 최소화하며 고정밀 부품에 활용

 

3. 쇼트피닝 기계의 종류

쇼트피닝 기계는 투사재를 일정한 흐름과 속도로 분사해 압축응력이 표면 전체에 고르게 전달되도록 합니다. 장비는 피닝할 부품의 크기, 형상, 재질에 따라 선택해야 하는데요. 다음 대표적인 장비 유형을 확인해 보세요.

 

1) 휠 블라스트형 장비(Wheel Blast Type) 

  • 원심력을 이용해 샷을 대량으로 분사하는 방식으로, 대형 부품이나 대량 생산 공정에 적합합니다.
  • 자동차 기어, 서스펜션 스프링, 항공기 랜딩기어 같은 대형 구조 부품의 피닝 작업에 널리 활용됩니다.

 

2) 에어 블라스트형 장비(Air Blast Type) 

  • 압축 공기를 통해 노즐로 샷을 분사하는 방식으로, 샷 속도와 방향을 정밀하게 제어할 수 있습니다.
  • 복잡한 형상이나 정밀 부품에도 효과적이며, 자동차 및 항공우주 산업에서 정밀 피닝 작업에 주로 사용됩니다.

 

3) 특수 규격 장비(Special Spec Equipment)

  • 군수 및 항공우주 산업과 같이 엄격한 품질 기준(예: AMS 2430, AMS 2432)을 충족하기 위해 개발된 장비입니다.
  • 로봇 기반 피닝 시스템이나 인증된 투사재를 적용해, 항공기 구조물·방산 부품과 같이 고 신뢰성 부품에 적용됩니다.

 

즉, 적합한 장비 선택이 곧 균일한 압축응력 형성과 부품 수명 연장으로 이어집니다.

 

 

※ 쇼트피닝 핵심 정리

  • 쇼트피닝은 강재 부품의 피로 수명을 연장하는 핵심 공정입니다.
  • 표면에 잔류 압축응력층을 형성해 균열 발생과 확산을 차단합니다.
  • 결과적으로 부품 내구성 향상 + 경량화 설계가 동시에 가능합니다.
  • 자동차, 항공 우주, 중장비 등 고하중·고신뢰성 산업 분야에서 필수 적용됩니다.
  • 효과 극대화를 위해서는 공정에 대한 이해와 투사재 선택·장비 운용 능력이 중요합니다.

 

 

 

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