딤플 가공이 스크류 접합 성능에 미치는 영향 분석

스틸라이트가 ‘딤플 가공 CFS’에 집중하는 이유

CFS(냉간성형강) 구조에서 스크류 접합은 매우 익숙한 방식입니다.하지만 같은 스크류를 사용하더라도, 평평한 철판(Flat hole)에 체결하느냐, 아니면 미리 딤플 가공된 철판(Dimpled hole)에 체결하느냐에 따라 접합의 성능과 거동은 생각보다 크게 달라집니다.

최근 발표된 두 편의 Journal of Constructional Steel Research 논문은 이 차이를 실험과 수치해석으로 매우 구체적으로 보여줍니다. 핵심은 단순합니다.

딤플은 단순히 ‘스크류 위치를 잡아주는 가공’이 아니라, 접합의 구조적 거동 자체를 바꾸는 기술이라는 점입니다. 그리고 이 지점이 바로 스틸라이트가 딤플 가공을 중요한 제조 경쟁력으로 보는 이유입니다.

왜 평평한 철판 방식은 한계가 있을까

일반적인 평평한 철판 접합에서는 스크류가 하중을 받는 과정에서 기울어짐(tilting)이 발생하거나, 지압(bearing)과 틸팅이 복합적으로 발생하는 경우가 많습니다. 실제 실험에서도 비딤플 접합은 이런 파괴모드가 주로 관찰되었습니다.

이 말은 곧, 접합부가 하중을 받을 때 스크류가 단순히 “단단히 고정된 상태”로 버티는 것이 아니라, 미세하게 기울고 변형되면서 성능이 결정된다는 뜻입니다. 현장에서는 이 차이가 다음과 같이 나타날 수 있습니다.

• 스크류 체결 위치의 편차

• 초기 유격 발생 가능성

• 접합부 강성 저하

• 반복 조립 시 품질 편차 확대

즉, 평평한 철판 위에 바로 스크류를 박는 방식은 간단해 보이지만, 정밀한 제조와 일관된 품질 관리 측면에서는 구조적으로 불리한 요소를 안고 있습니다. 이 부분은 특히 패널라이징, 반복 생산, 공장 제작형 CFS 시스템에서 더 중요합니다.

딤플 가공은 왜 다른가

논문에 따르면 딤플 가공된 접합부는 평판 접합부와 다르게, 스크류가 체결되는 순간부터 초기 인터록(interlock) 상태를 형성합니다. 쉽게 말하면, 단순히 평평한 판 두 장을 맞대고 나사로 누르는 것이 아니라, 딤플 형상이 서로 맞물리며 스크류의 위치와 하중 전달 경로를 보다 안정적으로 잡아주는 구조가 되는 것입니다.

실험 결과도 이를 뒷받침합니다. 딤플 접합부는 비딤플 접합부보다 스크류 틸팅 저항이 향상되었고, 대부분의 경우 더 높은 초기 강성과 개선된 전단 성능을 보였습니다. 후속 논문에서도 이 거동을 3차원 나사산 모델까지 반영한 FE 해석으로 재현했고, 딤플의 인터록 메커니즘이 접합 성능에 직접 영향을 준다고 설명합니다.

즉, 스틸라이트의 딤플 가공은 단순한 “체결 편의 기능”이 아니라,

1) 더 정확한 위치 결정,2) 초기 강성 향상,3) 스크류 기울어짐 억제,4) 공장 생산 시 품질 일관성 확보

라는 구조·제조 복합 기술이라고 볼 수 있습니다.

1.0 mm 동두께 조건에서도 딤플 가공 접합(빨간색)은 일반 평철판 접합(파란색)보다 초기 기울기가 더 가파르게 나타나, 체결 직후 더 높은 강성과 안정적인 하중 전달 거동을 보였다. 반면 평철판 접합은 스크류 틸팅의 영향으로 변위가 더 빠르게 증가하는 경향을 보였다

같은 두께의 CFS 판을 연결했을 때, 딤플 가공 접합(DCFS) 과 일반 평철판 접합(CFS) 의 하중–변위 거동 차이를 보여준다. 딤플 가공 접합은 초기부터 스크류와 판이 잘 맞물려 초기 slip이 거의 없고, 같은 변위에서 더 큰 하중을 버티는 높은 강성을 보였다. 또한 최대 전단하중도 전반적으로 더 높게 나타났으며, 일반 평철판 접합에서 흔히 나타나는 스크류 틸팅이 억제되고 bearing 중심의 안정적인 거동이 관찰되었다. 이는 딤플 가공이 단순한 체결 보조가 아니라, 접합 성능과 품질 일관성을 높이는 구조적 디테일임을 보여준다.

딤플은 단순한 가공 흔적이 아니라, 스크류 접합의 거동을 개선하고, 조립 정밀도를 높이며, 실제 CFS 제조·시공 체계에서 더 유리한 성능을 이끌어내는 기술입니다.

우리가 딤플 가공을 특징으로 내세우는 이유도 여기에 있습니다.우리는 단순히 철판에 스크류를 박는 것이 아니라,더 정밀하고 더 구조적으로 유리한 접합 조건을 미리 만들어 놓고 시작하는 것입니다.

그 차이는 결국 제품 품질의 차이로,그리고 현장 완성도의 차이로 이어집니다.

참고문헌 및 이미지 출처

• Le, H.V., Pham, C.H., Jones, P., Clayton, T., Eckermann, M. (2026). Cold-formed steel screwed connections with dimples: Experimental investigation and structural behaviour. Journal of Constructional Steel Research, 242, 110371.

• Le, H.V., Pham, C.H., Jones, P., Clayton, T., Eckermann, M. (2026). Cold-formed steel screwed connections with dimples: Numerical investigation and design proposal. Journal of Constructional Steel Research, 242, 110372.

본 글은 위 논문의 실험 및 해석 결과를 참고하여 작성되었으며, 본문 내 일부 Figure는 원 논문을 출처로 발췌 또는 재구성하였습니다. 해당 논문은 CC BY 4.0 라이선스로 공개되어 있습니다.

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