사이즈 피쳐의 MMC·LMC — 재료상태, 그리고 사이즈·조건·경계 세 가지 쓰임

"MMC는 알겠는데 MMC는 모르겠어."
"MMC가 최대재료상태인거는 알겠는데 그걸 왜 쓰는건지 모르겠어."
"MMC가 표기된 건 알겠는데 그래서 어떻다는건지 모르겠어."

MMC가 최대재료상태를 말하는 것은 알겠다. 심볼 Ⓜ︎ 표기가 MMC를 말한다는 것도 알겠다.
하지만 치수한계값 중 하나를 MMC라고 하고, FCF에 있는 Ⓜ︎도 MMC라고 하고, 데이텀 피쳐 문자 뒤의 Ⓜ︎도 MMC라고 한다.
모두 MMC라고 하는데, 같은건가? 다른건가?

이 글은 두 단계로 답한다. 먼저 MMC(LMC)가 사이즈 피쳐의 특정한 재료상태라는 것을 내피쳐·외피쳐 예로 확실히 익힌다. 그 다음 같은 MMC라는 말이 도면에서 사이즈·조건·경계 세 가지로 쓰인다는 것을 한 부품으로 살펴본다.

MMC : 최대재료상태 (Maximum Material Condition)의 약어
LMC : 최소재료상태 (Least Material Condition)의 약어

먼저, MMC·LMC 는 상태다

사이즈 피쳐 — 내피쳐와 외피쳐

기하공차에서 '사이즈 피쳐(Feature of Size)'란 사이즈가 정의된 피쳐를 말한다. 홀과 핀, 슬롯과 레일처럼 직경 또는 마주 보는 두 면 사이의 거리가 사이즈로 정의된 피쳐가 여기에 해당한다. 사이즈 피쳐는 크게 두 종류로 나뉜다. 바로 내피쳐(Internal Feature, ○)와 외피쳐(External Feature, ●)이다.

내피쳐(○)는 내부가 비어 있다. 원형 홀·사각형 홀·슬롯 등이 내피쳐(○)에 해당한다.

외피쳐(●)는 내부가 채워져 있다. 원형 핀·사각형 핀·레일 등이 외피쳐(●)에 해당한다.

사이즈 피쳐를 이렇게 구분하는 것이 사소하고 불필요한 것처럼 보일 수 있다. 하지만 사이즈 피쳐의 MMC와 LMC를 이해하기 전에 내피쳐(○)와 외피쳐(●)를 확실히 구분할 수 있어야 한다. 왜냐하면 MMC와 LMC는 재료관점에서 피쳐를 다루기 때문이다.

MMC와 LMC의 정의

사이즈 피쳐는 사이즈 사양을 사이즈 치수와 사이즈 공차로 정의한다. 사이즈 공차는 사이즈 피쳐의 사이즈 한계를 정한다. 어떤 것도 완벽하게 만들 수 없기 때문에 허용할 수 있는 사이즈 범위를 정의하기 위해 사이즈 한계가 설정된다. 사이즈 피쳐는 사이즈 범위 안에서 제작될 것이다. 다르게 말하면 사이즈 사양에 따라 재료가 가장 많은 상태와 재료가 가장 적은 상태 사이의 어떤 상태로 제작될 것이다.

사이즈 피쳐가 재료를 가장 많이 포함하는 상태를 MMC(Maximum Material Condition, 최대재료상태)라고 한다.
사이즈 피쳐가 재료를 가장 적게 포함하는 상태를 LMC(Least Material Condition, 최소재료상태)라고 한다.

이 상태는 공차를 정의함과 동시에 자동으로 정해지는 것으로, 실제로 피쳐가 어떻게 제작되었는지와는 무관하다. 그리고 단순하게 사이즈가 크면 재료가 많아지고, 사이즈가 작으면 재료가 적어지는 것이 아니다. 외피쳐는 그렇게 생각하는 것이 맞지만, 내피쳐는 반대로 생각해야 한다.

MMC와 LMC는 사이즈 범위의 어느 끝인가

최대재료상태는 사이즈에 의해 정의된 한계까지 피쳐에 재료가 더해진 상태이고, 최소재료상태는 그 한계까지 재료가 제거된 상태다. 어느 끝이 MMC인지는 피쳐가 내피쳐인지 외피쳐인지에 달려 있다. 외피쳐(●)는 재료가 있는 쪽이라 커질수록(↑) 재료가 늘어나므로(↑) 가장 큰 사이즈가 MMC, 가장 작은 사이즈가 LMC다. 내피쳐(○)는 재료가 없는 쪽이라 작아질수록(↓) 재료가 늘어나므로(↑) 가장 작은 사이즈가 MMC, 가장 큰 사이즈가 LMC다.

MMC는 종종 조립조건이 최악인 상태로 간주된다. 정의된 사이즈 범위에서 재료가 가장 많이 있는 상태라 상대파트와의 여유가 최소이기 때문이다. LMC는 종종 재료보전이 최악인 상태로 간주된다. 남아 있는 재료가 가장 적은 상태라서, 설계자는 재료가 최대로 제거되었을 때 부품의 최소 벽두께가 얼마인지 계산할 때 LMC를 사용한다.

○ 내피쳐에서의 MMC와 LMC

내피쳐(○)는 내부에 재료가 없는 빈 공간으로 이루어진다. 홀이 작을수록 빈 공간이 줄어들고, 그만큼 재료는 더 많아진다. 반대로 홀이 클수록 빈 공간이 늘어나고 재료는 줄어든다. 따라서 내피쳐(○)에서 MMC와 LMC는 다음과 같다.

• MMC(최대재료상태) = 최소 사이즈 (구멍이 가장 작을 때 → 재료가 가장 많다)
• LMC(최소재료상태) = 최대 사이즈 (구멍이 가장 클 때 → 재료가 가장 적다)

사이즈 사양이 ∅19.5 - ∅20.5인 원형 홀의 경우, MMC는 ∅19.5이고 LMC는 ∅20.5다. 홀이 작을수록 재료가 많고, 홀이 클수록 재료가 적다. 사이즈 사양이 □15.5 - 16.5인 사각형 홀의 경우, MMC는 □15.5이고 LMC는 □16.5다. 홀이 작을수록 재료가 많고, 홀이 클수록 재료가 적다는 것은 원형홀과 동일하다. 사이즈 사양이 9.5 - 10.5인 슬롯의 경우, MMC가 9.5이고 LMC가 10.5다. 슬롯 폭이 좁을수록 재료가 많고, 슬롯 폭이 넓을수록 재료가 적다.

● 외피쳐에서의 MMC와 LMC

외피쳐(●)는 내부에 재료가 채워져 있는 공간으로 이루어진다. 핀이 굵을수록 재료가 많고, 가늘수록 재료가 적다. 내피쳐와 반대다. 따라서 외피쳐(●)에서는 다음과 같이 적용된다.

• MMC(최대재료상태) = 최대 사이즈 (핀이 가장 굵을 때 → 재료가 가장 많다)
• LMC(최소재료상태) = 최소 사이즈 (핀이 가장 가늘 때 → 재료가 가장 적다)

사이즈 사양이 ∅19.5 - ∅20.5인 원형 핀의 경우, MMC는 ∅20.5이고 LMC는 ∅19.5다. 핀이 굵을수록 재료가 많고, 가늘수록 재료가 적다. 사이즈 사양이 □15.5 - 16.5인 사각형 핀의 경우, MMC는 □16.5이고 LMC는 □15.5다. 사이즈 사양이 9.5 - 10.5인 레일의 경우, MMC가 10.5이고 LMC가 9.5다. 레일 폭이 좁을수록 재료가 적고, 레일 폭이 넓을수록 재료가 많다.

한눈에 정리

	내피쳐 (○)	외피쳐 (●)
MMC (최대재료상태) ↑	최소 사이즈 ↓	최대 사이즈 ↑
LMC (최소재료상태) ↓	최대 사이즈 ↑	최소 사이즈 ↓

혼동을 방지하는 가장 빠른 방법은 숫자를 보기 전에 먼저 "이 피쳐가 내피쳐(○)인가, 외피쳐(●)인가"를 확인하는 것이다. 그다음 "재료가 가장 많은 쪽이 MMC, 가장 적은 쪽이 LMC"라는 원칙 하나만 적용하면 된다. 피쳐 유형이 원형이든 사각형이든 슬롯이든 이 원칙은 동일하다.

그 다음, 도면에서 MMC 는 세 가지로 쓰인다

이제 머리의 질문으로 돌아가자. 같은 MMC라는 말이 도면에서는 세 자리에 나타난다. 사이즈 공차가 정하는 MMC 사이즈, FCF의 공차값 뒤에 붙는 Ⓜ︎이 뜻하는 MMC 조건, 데이텀 피쳐 문자 뒤에 붙는 Ⓜ︎이 뜻하는 MMB 경계다. 다음 파트 하나로 셋을 차례로 살펴보자.

1) MMC(LMC) 사이즈

도면에서 사이즈 공차를 정의하면 최대재료상태(MMC)와 최소재료상태(LMC)는 자동으로 정해진다. 앞에서 익힌 원칙을 이 부품에 그대로 적용해 보자.

가운데 ∅10 홀은 공차가 ±0.3이므로 ∅9.7에서 ∅10.3 사이에서 제작되어야 한다. 홀은 내피쳐이기 때문에 가장 작을 때 재료가 가장 많다. 따라서 ∅9.7이 MMC 사이즈, ∅10.3이 LMC 사이즈다. 가운데 ∅19 보스는 공차가 0과 -0.4이므로 ∅18.6에서 ∅19.0 사이에서 제작되어야 한다. 보스는 외피쳐이기 때문에 가장 클 때 재료가 가장 많다. 따라서 ∅19.0이 MMC 사이즈, ∅18.6이 LMC 사이즈다. ∅33 원 위의 ∅5 패턴홀 6개는 공차가 ±0.2이므로 ∅4.8에서 ∅5.2 사이에서 제작되어야 하고, 내피쳐이므로 ∅4.8이 MMC 사이즈, ∅5.2가 LMC 사이즈다.

살펴보았듯이 사이즈 공차를 정의하면 MMC(LMC) 상태는 자동으로 정해지고, 이 때의 사이즈를 MMC(LMC) 사이즈라고 한다. 도면에 Ⓜ︎(Ⓛ) 심볼이 있는지 없는지는 상관없다.

2) MMC(LMC) 조건

사이즈 공차를 정의하면 정해지는 MMC(LMC) 상태와 같은 특정재료상태를 기하공차를 정의할 때 특정재료조건으로 활용할 수 있다.

위 그림의 파트에서 ∅5 패턴홀은 위치공차 ∅0Ⓜ︎으로 정의되어 있다. 공차값 다음에 위치한 심볼 Ⓜ︎을 MMC 심볼이라고 부른다. (데이텀 피쳐 문자 다음에 위치한 심볼 Ⓜ︎은 MMC 심볼과 같은 심볼이지만 MMB 심볼이라고 부른다.) 위치공차 ∅0는 ∅5 패턴홀이 MMC 상태일 때 요구되는 위치공차이다. ∅5 패턴홀이 MMC 상태일 때, 즉 ∅4.8일 때는 위치공차 ∅0를 만족해야 한다. ∅5 패턴홀은 ∅4.8에서 ∅5.2 사이에서 제작될 수 있다. 위치공차 ∅0은 홀이 MMC 상태일 때, 즉, 홀 사이즈가 ∅4.8일 때 만족하면 되고, 홀이 MMC 상태가 아닐 때, 즉, 홀 사이즈가 ∅4.8보다 커지면 허용할 수 있는 위치편차는 아래 그림과 같이 달라진다. 홀 사이즈가 ∅4.8보다 커지면, 커지는 만큼 위치편차가 더 허용된다.

3) MMC(LMC) 경계

사이즈 공차를 정의하면 정해지는 MMC(LMC) 상태와 같은 특정재료상태를 데이텀 피쳐를 참조할 때 특정재료경계로 활용할 수 있다.

위 그림의 파트에서 ∅5 패턴홀의 위치공차는 데이텀 피쳐 A와 데이텀 피쳐 B의 Ⓜ︎를 참조하고 있다. 데이텀 피쳐 B의 Ⓜ︎는 데이텀 피쳐 B의 MMC 상태를 참조하겠다는 의미다. 이를 두고 데이텀 피쳐 B의 MMB 경계를 참조한다고 말할 수도 있다. 데이텀 피쳐 B의 MMC 상태가 MMB 경계를 생성하기 때문이다. 공차값 다음에 있는 심볼 Ⓜ︎을 MMC 심볼이라고 부르는 것과 구분하여 데이텀 피쳐 문자 다음에 있는 심볼 Ⓜ︎는 MMB 심볼이라고 부른다. 심볼을 어떻게 부르든 간에 데이텀 피쳐 문자 다음의 심볼 Ⓜ︎은 데이텀 피쳐와 관계가 있고, 데이텀 피쳐의 MMC 상태를 참조하겠다는 것이다.

위 그림의 파트에서 ∅5 패턴홀의 위치공차는 ∅5 패턴홀의 위치공차를 검증할 때 데이텀 피쳐 B의 MMB 경계를 참조하여 검증하라는 것이다. 데이텀 피쳐 B는 ∅19 보스이다. ∅19보스의 공차는 0과 -0.4으로 정의되어 있다. 따라서 이 보스는 ∅18.6에서 ∅19.0사이에서 제작될 것이다. 만약 심볼Ⓜ︎이 없었다면, 데이텀 피쳐 B의 RMB 경계를 참조하여 검증해야 한다. RMB 경계의 크기는 실제로 제작된 보스 사이즈에 의해 정해진다. 따라서 실제로 제작된 보스 사이즈에 따라 RMB 경계의 크기가 달라질 것이다. 하지만 심볼Ⓜ︎이 있다면, 실제로 제작된 보스 사이즈와 상관없이 도면의 정의만으로 정해지는 MMB 경계를 참조하게 된다. MMB 경계의 크기는 데이텀 피쳐 B의 MMC 사이즈에, 데이텀 피쳐 B에 걸린 기하공차를 더해 정해진다. 이 도면에서 ∅19 보스에는 데이텀 A를 기준으로 직각도 ∅0.3이 걸려 있으므로 MMB 경계는 ∅19.0 + 0.3 = ∅19.3이다. 이 값은 실제로 제작된 보스 사이즈와 상관없이 도면의 사이즈 공차와 기하공차 정의에 의해 정해진다.

결과적으로 실제로 제작된 ∅5 패턴홀의 패턴 중심축과 실제로 제작된 데이텀 피쳐 B의 중심축은 일치하지 않을 수 있다. MMB를 참조했을 때의 효과는 나중에 자세히 설명하기로 한다. 여기에서는 데이텀 피쳐 문자 다음의 심볼 Ⓜ︎은 데이텀 피쳐의 MMB 경계를 참조한다는 것까지만 이해해도 충분하다.

왜 MMC·LMC 가 중요한가

MMC와 LMC는 단순히 공차 범위의 양 끝을 부르는 이름이 아니다. GD&T는 이 두 상태를 활용하여 공차를 추가적으로 허용할 수 있다. 위치공차에 MMC 모디파이어를 적용하면, 피쳐가 MMC에서 멀어질수록(재료가 줄어들수록) 위치공차가 추가로 허용된다. 조립 여유가 생기기 때문이다. 이를 보너스 공차라고 하며, 다른 글에서 자세히 설명한다.

이러한 MMC(LMC) 상태를 활용하여 기하공차를 특정재료상태에서 정의할 수 있고, 데이텀 피쳐를 특정재료상태로 참조할 수도 있게 된다. 이는 전통적인 치수공차방식으로는 할 수 없는 것이다. 치수공차방식은 특정재료상태를 정할 수 있는 방법이 없기 때문이다. 실제 피쳐는 이러한 특정재료상태에서 사용될 수도 있다. GD&T체계에서는 이렇게 실제 사용 상황을 고려하여 공차를 정의할 수 있다.

MMC를 MMC 사이즈, MMC 조건, MMC 경계로 구분하여 사용하면, 이해가 쉬워질 수 있을 것이라고 생각한다. 그리고 그 셋을 구분하기 전에, 내피쳐인가 외피쳐인가부터 보는 습관이 먼저다.