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참고로 보세요그리고 근하신년 입니다^^
페이지 정보작성자 HoHo 작성일04-01-01 03:23 조회1,404회 댓글0건 |
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퍼온글입니다.
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오프로드를 위한 모빌의 튜닝은 우리 오프로더들의 힘든 과제이자, 즐거움이다. 자신이 추구하고자 하는 정도의 험로를 가기 위해 모빌을 직접 뜯어 고치다 보니 어느새 정비기사들을 능가하는 실력을 쌓게 되는 경우의 오프로더들이 한 둘이 아니다. 그 중에 김인연씨 역시 자신의 모빌을 통한 튜닝과 연구로 웬만한 정비, 튜닝의 노하우가 정비공장을 운영해도 손색이 없을 정도의 열성 튜너. 아래의 글은 이제 갓 오프로드와 모빌 튜닝에 관심을 갖는 이들과 그에 따른 메커니즘에 궁금증을 갖고 있는 후진들에게 도움이 되고자 김인연씨가 직접 작성한 글입니다.
새로운 무언가를 시도하기 위한 튜닝에 대한 연구를 하다가 잠시 틈을 내어 이제 판 스프링은 안녕 이구나.라는 생각을 하니 몇 가지 문제와 시도해 보지 않은 아이템들이 떠올라 이 글을 시작합니다. 모빌 튜닝은 무수히 많은 방법이 있을 수 있습니다. 그중 어떠한 방식으로 시도를 할 것인 가는 바로 여러분의 선택인 것입니다. 그러나 뭐가 뭔지 알지 못한다면 올바른 선택을 할 수가 없고 그냥 타인의 주관적인 의견에 이끌려 남들이 다하는 튜닝을 답습하듯 할 수밖에 없는 부분은, 어찌 보면 무모하고 개성이 없어 보이기도 합니다. 뿐만 아니라 튜닝에 의해서 동반발생될 수 있는 문제점들을 파악하지 못하는 상태에서의 튜닝은 잘못하면 차량에 돌이킬 수 없는 결과를 가져오기도 하죠. 지피지기이면 백전 백 승이라 튜닝의 허와 실을 안다면, 또한 원리와 패턴을 안다면 적용 및 보완작업도 충실도 있게 되고 기존 패턴의 모순에서 벗어나 같은 차종이라도 다양한 튜닝 방법이 있을 수 있고, 그 속에서 지금까지 시도되지 않았던 더 좋은 방법이 나올 수 있습니다. 이제부터 전문적 용어나 해설은 접고 누구나 알 수 있게 쉽게 한번 써 보도록 하죠.
1. 튜닝이란?
튜닝이란 말을 우리는 많이 들 쓰게 됩니다. 어마어마한 타이어, 하늘을 찌를 듯이 올라간 바디, 터널을 연상시키는 최저 지상고, 역기를 연상시키는 툭 튀어나온 타이어의 네가티브 옵셋....초보들이 튜닝이란 단어에서 연상하는 모습들은 아마도 이런 것 일 것입니다. 하지만 튜닝이란 그렇게 엄청난 작업과 차를 못쓰게 만드는(?) 작업을 의미하는 것만은 아닙니다. 튜닝은 차량을 폼 나게 만드는데 관한 용어가 아니라 운전자의 취향(사용자가 필요로 하는 용도)에 맞게 차량을 수정하는 것을 의미하기 때문에 그 용도의 목적이 우선되어야 합니다. 이 말은 모든 사람들에게 또는 여러 가지 용도에 두루두루 적합하게 만들어진 양산 차를 가지고 특수한 목적, 즉 오프를 다니다 보니깐 무언가 부족하고 자신의 욕구에 못미치는 부분이 생길 때 일반적인 사항이외의 부분을 자신에 맞게 개조하는 작업을 의미합니다.
초기 국내 오프로드 계(?)에서 튜닝의 개념이 전무할 당시에는 자기보다 조금 낮은 차를 보면 숏 다리라는 등, 난쟁이 라는등, 우스개 소리로 놀리기도 했으나, 어느 정도 튜닝 문화가 자리잡은 현재에는 타인의 튜닝을 얕잡아 보거나 경솔하게 말하는 경우는 거의 없고, 또한 그런 깊지 못한 발상은 삼가해야 합니다.
초기에 오프로드 동호인들간의 고민을 살펴 보면, 갤로퍼에 31"타이어를 끼우면 출력이 딸려서 차가 잘 굴러갈까? 엠티 타이어의 엄청날 꺼 같은 소음을 어떻게 견디지? "라는 고민을 머리 싸 메고 했었습니다. 불과 2~3년전의 한국 오프로드의 현실이 그러했었습니다. 짧은 기간이지만 ...지금에 돌이켜보면 많은 선배들이 맨땅의 헤딩식으로 연구하고 실험해서 얻은 결과가 바로 오늘날의 국내 오프로드 관련 튜닝 정도를 만든 원동력입니다.
2. 튜닝은 어떤 것들이 있을까?
우리가 일반적으로 말하는 튜닝에는 어떤 종류가 있을까? "라는 생각을 해보면 우선 떠오르는 것이 엔진 출력을 향상 시키기 위한 엔진 관련튜닝과 써스펜션 관련 튜닝,인테리어,익스테리어 튜닝등이 있습니다. 흔히들 튜닝의 개념을 왠지 기계장치를 추가하고 부품을 가공하는 것을 연상하기 쉬운데, 사실 그 개념은 애매 모호하고 아직 정의된 것은 없다고 볼 수 있습니다. 굳이 타이어 인치 업을 튜닝(목적)이라고 우긴다면 할 수 없는 거지만, 또 그것이 실제 튜닝이라고도 할 수도 있습니다. 이 글에서는 많은 튜닝의 범주 속에서 모든 것을 다 말하기는 무리가 있고 주로 써스펜션에 관련된 글을 설명하도록 하겠습니다. 왜냐하면 엔진 튠업의 경우 아직 연구된 정보가 많이 부족하고 실제 여러분이 작업하기에도 어려운 경우이기 때문, 하지만 써스펜션의 경우 실전 오프로드에서 몸으로 느낄 수 있는 부분 중, 차지하는 비중이 제일 크기에 집중적으로 다루어 보도록 하겠습니다.
3. 써스펜션이란.
차(車)는 주행하는 물건, 즉 앞으로 가든, 뒤로 가든 원동장치를 이용한 자동차입니다. 이 말은 많은 것을 내포하고 있습니다. 가기는 가되 어떻게 갈 것인가가 중요하다는 얘기입니다. 차량을 주행하게 만드는 물리적 요건은 간단히 말하자면, 엔진에서 발생된 힘이 미션을 통해 조정,제어되고 드라이브 샤프트를 통해 화이널 기어를 거쳐 차축을 회전시켜 차량을 구동하게 합니다. 그렇다고 차라는 물건이 굴러가기만 하면 다 되느냐? 가다보면 설 때도 있고 급하게 달릴 때도 있고 커브도 있고 노면이 평탄한 곳도 있고 울퉁 불퉁한 곳도 있고 그 밖의 여러 가지 요소에 대해 주행 중인 차량이 각 여건에 맞추어 충족이 되어야 합니다. 이러한 여러 가지 상황 속에서도 운전자가 불편하지 않고 안전하게 운행할 수 있도록 노면 상태에 따른 충격완화와 적절한 자체제어등, 안전한 주행을 만들어 주는 장치가 써스펜션(현가장치)이라고 불리는 부분입니다.
빨리 달리는 "치타"라는 짐승의 경우도 이놈의 무릎관절이나 척추에 들어있는 연골이라는 충격 완화 장치가 없다면 빨리 달리다가 아마 공중분해되어 버리지 않을까요?. (군대 안갈라고 일부러 빼는 놈들도 있긴 하더구먼..쩝) 차도 마찬가지입니다. 물론 차량에는 타이어라는 고무로 만들어진 차륜(車輪)이 있어 이곳에서 노면 충격의 1차적인 완충장치(차체 지지 장치)의 역할을 하여 주고 나머지는 써스펜션에서 잡아준다고 볼 수 있습니다. 2차 완충장치(1차 완충장치의 제어기능)인 서스펜션은 차량의 상하진동, 롤링,피칭,요잉 등의 상황등, 실질적인 역할은 절대적입니다.
※상하진동(bouncing): 차체의 앞뒤가 평행하게 위 아래로 움직이는 것.
※피칭(pitching): 피칭은 쉽게 놀이터에서 쉽게 볼 수 있는 시소를 생각하면 된다. 차체가 위아래로 움직이는 것을 롤링이라고 한다면 이해가 쉽다. 앞 쪽이 내려가면 뒤쪽이 올라가게 되고, 뒤쪽이 내려가면 앞 쪽이 올라가고.
※롤링(rolling): 롤링은 코너를 돌 때 가장 많이 느끼게 된다. 코너를 돌 때 한쪽으로 기울게 되는데, 왼쪽으로 기울게 되면 오른쪽이 올라가고, 오른쪽이 기울게 되면 왼쪽이 올라가게 된다.
※요잉(yawing): 요잉은 롤링과 마찬가지로 코너를 돌 때 느끼게 된다. 롤링과 비슷한 점이 있지만 요잉은 차량의 진행 방향이 왼쪽, 오른쪽으로 바뀌는 것으로 생각하면 쉽다. 왼쪽으로 진행을 바꾸면 차량 뒤 부분은 오른쪽으로 틀게 되고, 앞 부분이 오른쪽으로 진행한다면 뒤 부분은 왼쪽으로 틀게 된다. 이러한 것이 연속적으로 반복된다고 생각하면 된다.
4. 써스펜션(Suspension)을 구성하는 부품들
차량의 하부구조를 살펴보면 써스펜션이 없는 차는 없습니다. 물론 경운기 앞 쪽 같은 경우와 리어카등은 예외로 들어가죠. 자동차의 써스펜션 부품 중 중요한 구성부분인 스프링(Spring)과 쇽업쇼바(Shock Absorber)에 대해 이제부터 언급하도록 하겠습니다.
4-1 스프링
스프링..영어로 SPRING...무엇에 쓰는 물건인지 모르는 사람은 없습니다. 차량에 가장 많이 쓰이는 스프링으로는 크게 코일 스프링(Coil),판 스프링(leaf), 토션 바 스프링(Torsion Bar), 이렇게 3가지가 대표적으로 쓰입니다. 물론 에어스프링,고무 스프링등등, 특수하게 사용되는 것들도 있고 아마 지금도 누군가가 무언가 만들어 내고 있겠지만 차량스프링은 위에 언급한 3가지가 메이저 급으로 가장 많이 널리 쓰입니다.
각 스프링의 장단점을 알아보도록 하겠습니다.
A. 겹 판 스프링(Leaf Spring)
일반적으로 사륜구동의 차량, 트럭이나 화물차 같은 무거운 물건을 많이 싣고 다니는 차량에서 많이 볼 수 있습니다.
판 스프링은 여러 개의 U자 모양의 철판을 덧대어 겹쳐서 만들어지는데 무거운 무게를 지탱하고 큰 진동에 강하다는 장점과 구조가 간단하고 설치가 간단하며 내구성 또한 좋은 것으로 알려져 있습니다. 단점은 잔 진동을 흡수하는 부분에는 미약하기 때문에 스프링 효율면으로 볼 때 완벽하다고 말하기는 어렵다는 점이 지적됩니다.
판 간 마찰이란 여러 장의 판이 겹쳐지기 때문에 겹쳐지는 판과 판사이의 마찰로 인해 원활한 스프링 작용을 방해하는 부분이 이 스프링에는 존재하기 때문에 판과 판 사이에 스페이스를 설치해 주는 것이 주요한 키 포인트인데, 공간이 너무 크게 생기면 판 스프링의 변형과 작동이 원활히 되지 않는 점을 유의해야 하는 문제가 있습니다. 또한 이 스프링의 특징은 거의가 솔리드 액슬 (일체식 차축)에 달려져 있다는 것으로 아마도 서부시대 포장마차나 중세유럽의 마차에 달려있는 스프링도 이 겹 판 스프링이었던 것으로 알고 있습니다. 판 스프링은 역사가 오래된 스프링이고 이제는 구형 방식으로 분류되는 형식의 현가장치입니다. 하지만 오래되긴 했어도 아직도 사용된다는 것은 그만큼 내구성이나 검증면에서 신뢰할 수 있는 구조를 가지고 있다고 볼 수 있습니다.
※리프스프링의 시초
현대적인 개념의 서스펜션 구조가 등장한 것은 무려 200여년전이다. 엔진이 개발되기도 전의 일이었다. 1805년 영국에서 자동차 역사에 있어 매우 획기적인 발명품이 등장했다. 마차 제작자인 "오버디어 엘리오트"가 반 타원형의 "리프스프링"을 고안해 낸 것. "리프스프링"은 길이가 다른 쇠나 나무 판을 몇 겹으로 겹쳐 만든 완충장치로서 간단한 구조에 비해 승차감과 안정성이 뛰어나 최근까지도 트럭등 화물차에 주로 쓰인다. 판 스프링이라고도 불린다. 엘리오트의 발명은 당시 마차 개발에 일대 변혁을 가져왔다. 반 타원형 리프 스프링이 등장하기 이전에는 알파벳 C자 모양의 리프와 가죽벨트로 차체를 지지하여 연결봉으로 앞,뒤 차축을 연결하는 방식이 주로 적용되었다. 반 타원형 리프 스프링은 차체와 차축을 직접 연결해 앞뒤 차축을 잇던 연결봉을 없앨 수 있었다. 이에 따라 차 무게가 줄고 높이도 낮아져 타고 내리기가 편해졌다. 또 바퀴의 움직임에 따른 차체 흔들림도 감소해 승차감이 놀랄 만큼 개선됐다. 이 방식은 코일 스프링이 개발되기 이전까지 최고의 차체 서스펜션으로 자리하였다.
B. 코일 스프링(Coil Spring)
말할 것도 없이 우리가 그냥 스프링하면 연상되는 것이 이 코일 스프링입니다. 용도에 따른 일정 구경의 철사를 원형으로 꼬아 놓은 모양의 이 스프링은 "인장스프링"과 "압축스프링"의 두 가지가 대표적이지만 차량에는 거의가 압축스프링, 즉 눌렀을 때 늘어나려는 성질을 이용한 스프링입니다.스프링 고유의 완충작용을 충실히 이행하는 스프링으로 구조상 가지는 몇 가지 문제 점을 제외한다면 스프링 작용(완충작용)만으론 아마도 제일 뛰어난 스프링이라고 볼 수 있습니다. 단점은 하중을 받는 방향으로의 기능은 뛰어난데 비해, 좌우측으로의 횡 방향으로의 변형에는 무방비라는 점. 그러므로 인한 보조적인 장치와 설치하기 위한 구조가 복잡해 진다는 단점이 있습니다. 또한 스프링 외경과 높이 차이에서 오는 좌 굴이나 공진 같은 문제점도 내재되어있기 때문에 스프링의 적용에 보조적 보완이 필요합니다.
C. 토션 바 스프링(Torsion Bar Spring)
현재 국내에서 생산되는 갤로퍼, 뉴 코란도, 무쏘등의 차량과 경 트럭, 승합차 같은 차량의 전륜에 쓰이는 스프링으로 그 구조는 둥근 쇠막대기와 같은 형태.
이 스프링의 동작원리는 봉을 한쪽은 고정시키고 한쪽을 꼬았을 때 원래 위치로 돌아가려는 성질을 이용한 것. 장점으로는 구조가 간단하고 설치공간이 적게 차지한다는 잇 점이 있고, 단점으로는 큰 충격의 흡수에 약하고 스프링의 스트로크가 상대적으로 적고 변형이 쉽게 올 수 있다는 점이 단점이라고 할 수 잇습니다.
주로 독립현가 방식의 써스펜션에 쓰이는 스프링이기도 하죠. 그 밖의 여러 가지 스프링이 있는데... 예를 들면 고무 스프링이라던가 아니면 에어스프링 등이 있으나 이것들은 메인으로 사용되는 경우는 드물고 보조적인 스프링으로 사용되는 경우가 많습니다.
4-2 쇽 업소바(Shock Absorber)
흔히들 "쇼바"라고 줄여 부르는 쇽업쇼바는 쇼바 또는 댐퍼 등으로 불리어 지기도 합니다.
무엇으로 불려지든 이놈의 가장 큰 존재이유는 스프링의 진동을 적당히 억제해서 차량 및 운전자의 피곤함을 줄여주는 역할이 주 임무이죠. 가끔씩 쇼바를 바꾸면 차가 올라가느니 하는 소리를 듣기도 하는데 그럴리도 없겠지만, 만에 하나 그러한 일이 있다고 한다면 그것은 차량에 역 기능으로 작용될 공산이 크다고 볼 수 있습니다. 그 이유는 쇼바로 인해 지상고가 올라간다면 아마 2가지가 있을 것입니다.
첫째- 쇼바가 최대 압축되었을 때의 길이가 스프링의 압축 길이 보다 길 경우, 당연히 차고는 올라갑니다. (스프링 제어, 완충장치로서의 기능은 전혀 기대할 수 없고, 단순히 지지대의 역할이외에는,,, 거짓말 좀 보태면 휠 트래블 늘리려고 무조건 긴 쇼바 쓰면 이런 경우 생길 수 있다...) 근데 이 경우는 쇼바가 있으나 마나 한 경우. 스프링이 줄어들고 싶어도 쇼바 때문에 못줄어든다. 당연히 쇼바는 얼마안가 못쓰게 됩니다. 이런 경우는 별로 없을 것.
두번째- 쇼바의 댐핑 압력이 스프링 상수보다 큰 경우 당연히 차고는 올라갑니다.
근데 이 경우는 위의 경우와 반대로 스프링이 있으나 마나 되겠습니다. 역시 스프링이 줄어들거나 늘어나고 싶어도 제 기능을 기대하기 힘들죠. 그렇지 않다면 지상고를 유지할 만한 위치에서는 쇼바가 스프링보다 단단해지면서 늘어나고 그렇지 않은 위치에서는 물렁해야만 하는 특수 기능(?)을 가져야 될 것입니다.(?) 쇼바가 정지해 있으면 댐핑 압력이 알아서 스프링보다 강해지는 인공지능 시스템 일 경우에는 말이 되겠죠. 이렇게 다단계동작 내지는 프로 그레시브 한 기능을 가진 쇼바를 만들어 내는 회사가 과연 있을지? 그리고 우리가 그 쇼바를 구매할지도 의문이고 이렇게 얘기를 하면 스프링이 차를 받치고 있기 때문에 가스 쇼바가 조금만 힘을 보태 늘어나면 차가 조금 올라가진 않을까?라고 말할 사람이 있을지 모를텐데 그런 사람에게는 이렇게 말씀드리겠습니다. "차라는 물건은 움직여야 의미가 있다 위의 얘기라면 조그만 돌멩이가 깔린 길 에서 조차 그 지상고가 올라간 것이 의미가 있겠나?" 이야기가 삼천포로 빠지는 경향이 있네요. 위와 같이 쇼바의 기능에 대해 장황하게(?) 설명을 했습니다. 흔히들 질문을 하는 "쇼바는 어떤 것이 좋은 쇼바냐?"라는 질문을 듣자면 "과연 어떤 쇼바가 오프로드에서 좋은 쇼바냐?" "라는 것이 됩니다. 만일 누가 이런 질문을 한다면 나의 대답은 거의가 "알 수 없다"라는 애매 모호한 대답을 해주는데, 그 이유는 위에서 설명했던 스프링의 경우, 원래 출고 당시 달려있는 스프링을 사용자가 바꾸는 경우는 거의 없더군요...물론 조금 더 긴 스프링이나 조금 더 강한 스프링으로 바꾸는 경우는 있지만 판 스프링을 코일로든지, 코일스프링을 토션 바로 바꾸는 경우는 거의 없죠. 하지만 쇽업쇼바는 그렇지 않습니다. 애프터 마켓 용으로 출시된 쇼바는 메이커별 그레이드 별로 그 수를 헤아리기 어려울 만큼 종류가 많습니다. 그 많은 종류를 다 장착해 보고 말을 할 수도 없고.. 또 다 장착해보고 어떤 것이 좋다고 한들 그것은 내가 느낄 때 그러한 것이지 여러분의 느낌이 그런 것이 아닙니다.
쇼바라는 것은 승차감에 많은 영향을 주는 현가장치의 구성품입니다. 승차 감이라는 것은 개인간의 격차가 무척 크다고 할 수 있습니다. 무슨 소리냐 하면 딱딱한 느낌을 선호하는 사람이 있는가 하면 소프트 한 것을 좋아하는 사람이 있다는 얘기입니다. 그러나 백인백색이라 어떤 것을 꼭 집어 줄 수는 없다는 것이지, 일반적으로 너무 딱딱하면 운행시 피로 감이 크고 너무 소프트하면 멀미가 난다는게 일반적이라고 볼 수 있습니다. 그렇다면 쇼바는 아무거나 하면 되는가? 하지만 최소한의 요구조건은 있습니다. 온 로드에서는 자신에게 승차 감이 알맞고 코너 링이나 주행시 문제가 없는 것이면 별 문제가 없겠죠. 오프로드에서는 조금 다른데 노면이 험한 지형에서는 댐핑 압력이 강한 쇼바를 요구하는 경향이 크죠. 그 이유는 바위나 불규칙한 지형(요철의 높낮이 차가 큰)에서의 주행시 댐핑 압력이 무른 쇼바 차량의 경우 차량이 좌우로 크게 흔들리는 경우가 발생할 수 있는데, 이상태가 몇 번 연속되면 전복될 수 있는 요소가 많습니다. 뿐만 아니라 바위나 둔 턱을 내려갈 때나 올라갈 때 차량의 바디 전체가 쿵하고 쑤욱 내려가고 쑤욱 올라가는 상황은, 하체의 여러 장치가 바닥과 부딪쳐 엄청난 데미지를 줄 수도 있습니다. 이 것말고도 여러 가지 요구조건이 있겠지만 위의 사항이 차지하는 비중이 크며 그렇기 때문에 댐핑 압력이 강한 쇼바를 선호하는 것일 겁니다. 하지만 이런 상황은 어떠한 전제 조건이 만족되었을 때 효과가 있습니다. 그것은 오프로드에서 차량을 진행 시킬 때에는 최대한 저속으로 주행을 해야 한다는 것. 아무리 쇼바의 댐핑 압력이 강하고 비싼 쇼바를 달아봤자 엔진 알피엠을 올려서 그대로 오프로드에 차를 쳐 박듯이 우당탕탕 주행하는 차량에게는 해당사항이 그리 크지 않고 효과도 미미하게 느껴질 것입니다. 그런 사람은 그러한 쇼바의 진정한 특성을 느끼지 못하죠. 참고로 필자는 현재 란쵸rs9000을 차량에 세팅하고 있습니다. 지금까지 장착해본 쇼바로는 란쵸5000, 먼로 매그넘, 가야바 이렇게 4종류정도를 장착해 봤으나 실 예로 먼로 매그넘이 생각보단 나에게 맞았던 것 같고 판 스프링 차량에 적용이 잘된 것으로 기억합니다. 란쵸의 경우 차량의 스프링 오버 액슬 후 9000을 장착했었고 3~4개월 주행 후 차량의 스프링을 코일 스프링으로 바꾸게 되면서 쇼바를 어떤 것으로 갈 것인가 고민했으나 싱글액션타입이라서 코너 링에서 무너질 것 같았음. 테스트 해본 결과 판 스프링에서보다 코일 스프링에서의 차량과의 궁합이 더욱 잘 맞는 것 같아서 기분이 좋았죠.
※단동식과 복동식
스프링이 수축될 때 이를 억제하는 압축(compression) 감쇠력과 스프링이 다시 늘어날 때 이를 천천히 늘어나게 하는 신장(rebound) 감쇠력이 그것. 이에 따라 쇼바도 그 감쇠하는 방향에 따라 구별할 수 있다. 즉 압축이나 신장시 한쪽으로만 감쇠력이 작용하는 단동식과 압축이나 신장시 양방향 모두 감쇠력이 작용하는 복동식(double action)이 있다. 대부분의 오일쇼바와 일부 가스쇼바는 압축이나 신장 한 방향으로만 감쇠력이 작용하는 단동식이며, 대부분의 가스쇼바는 복동식으로 작용하고 있어 스쿼트 현상이나 노즈다이브 또는 롤링 현상 제어에는 효과적. 양측 즉 압축과 신장시의 감쇠력 배분비는 제품마다, 차종마다 달리하고 있으나 3:7 또는 2:8이 주종을 이루고 있으나 5:5에 달하는 것도 있다. 험한 오프로드에는 단동식 중 신장 감쇠력이 강한 타입이 돌출부에 의한 타이어의 상승 충격을 잘 흡수할 수 있어 효과적이라는 것이 정설입니다. 세계적으로 유명한 4륜구동 전용 쇼바들이 모두 신장 감쇠력 단동 타입으로 된 것이 우연이 아닐 듯.
5. 써스펜션 시스템의 대표적 몇 가지
사실 4륜구동에 쓰여지는 써스펜션은 대표적 몇 가지라고 할 것도 없고 크게 나누면 2가지로 나눠 집니다.
첫째 일체식 현가장치
둘째 독립식 현가장치 여기에서 각각2가지씩 더 나눠져서 토탈 4가지의 시스템을 가장 많이 씁니다.
<일체식 현가장치(rigid axle type)>
거의 아시겠지만 일체식 현가장치라 함은, 구형코란도, 록스타, 갤로퍼후륜, 무쏘 뉴 코란도 후륜, 레토나 스포티지 후륜처럼 액슬이 한 개로 이루어진 일체식 차축에 사용되는 써스펜션으로 판 스프링이 적용되는 경우와 코일 스프링이 적용되는 경우 2가지가 있습니다.
일체식 현가장치의 장점은 액슬이 일체식이라서 구조가 간단하고 내구성이 좋으며 단점은 한쪽 바퀴가 움직이면 다른 쪽 바퀴도 따라서 움직인다는 겁니다.여기서 주목할 점은 단점인 양쪽 바퀴가 연결되어 있기 때문에 승차 감 측면에서 한쪽 바퀴에만 충격이 와도 양쪽 바퀴가 다 움직인다는 점은 안좋은 점입니다.하지만 오프로드에서 이 부분은 장점이라고 할 수 있습니다. 독립현가장치보다 휠 트래블이 길고 최저지상고가 변화되는 부분을 우리는 알고 있죠..
-판 스프링 타입(leaf)
일체식 차축에 판 스프링이 좌우 1개씩 달린 시스템으로 가장 널리 사용되고 가장 오래된 시스템 중의 하 나. 대표적으로 구형 코란도와 록스타가 전 후륜 모두 이 타입으로 적용되어있어서 흔히 볼 수 있고 외국의 차량도 많이 적용되어있습니다.
오프로드에서 상대적으로 유리한 솔리드액슬 타입의 주종이 판 스프링 타입이고 오래 사용되어 왔으나 근래에는 코일 스프링 타입으로 전환이 되고 있는 형편. 장점은 스프링에서 설명했듯이 별다른 보조장치가 필요없는 심플한 구성으로 가격이 싸고 판 스프링이 앞 뒤, 좌 우의 차량 흔들림을 잡아주므로 링크류가 필요없고(굳이) 유지보수가 간단하고 내구성 또한 뛰어납니다. 단점으로는 판 스프링 고유의 특성으로 인해 승차 감이 좋지 않은 부분이 단점으로 작용되고 승차 감을 위해서 너무 부드러운 스프링을 장착하면 판 스프링이 스프링의 고유기능이외의 링크류 역할을 같이 해주는 기능이 떨어져 차가 흔들린다든지 유동이 발생되기도 하므로 차량의 운행에 지장을 주게 되죠. 특징으로 샤클이란 일종의 링크로서 스프링 끝 단에 부착되어 있습니다. 꼭 한 개씩만.....
-코일 스프링 타입/링크시스템(coil/link)
일체식 차축에 코일 스프링이 좌우에 장착된 시스템으로 무소나 뉴 코란도 후륜, 레토나후륜, 갤로퍼 인터쿨러 후륜에 장착되어있는 시스템. 코일 스프링의 특성상 횡 방향의 흔들림을 잡아주기 위해서 여러 개의 링크로 복잡하게 이루어져 있는 구조. 하지만 그리 복잡하지 않은 원리로 구성 되어있습니다. 원리는 간단합니다.
우선은 코일로 이루어진 시스템을 보자면 3링크, 4링크, 5링크..라는 이야기를 많이 들었을 것입니다. 그러면 이것은 무엇을 이야기하는 것인가? 아무 것도 없는 상태에서 앞 뒤 액슬 위에 코일 스프링 4개를 올리고 차량의 몸체를 올려 놓았다고 연상해 보죠. 어떤가? 불안하지 않은가? 코일이 좌우로 움직임에 따라 바디가 흔들거린다는걸 대번에 알 수 있죠. 바퀴 따로 몸체 따로... 판 스프링의 경우 스프링의 앞과 뒤 그리고 중앙이 고정되어 있다는걸 알고 있을 것입니다. 실제 그렇기 때문에 액슬과 바디가 고정되어 있어서 별다른 링크 같은게 없어도 크게 유동이 없죠. 하지만 코일 시스템의 경우 스프링을 고정하는 부분은 실제 없고 정확히 표현 하자면 스프링을 링크로 이루어진 틀 속에 가둬 둔다는 것이 맞다고 생각할 수 있습니다. 그렇다면 이 통제 불가능한 코일 스프링을 어떻게 가둬 둘 것인가? 좀전에 이야기했던 상황으로 되 돌아가보죠. 액슬 위에 코일 스프링이 차량의 4귀퉁이에 있고 그 위에 바디가 올라가 있습니다. 일단 액슬이 차량의 전후와 좌우로 움직이지 못하게 하고. 스프링은 그대로 두고 액슬과 바디가 전후 좌우로 못 움직이게 만들면 코일 스프링은 움직임 없이 가둬져 있는다는 것입니다.
리어 서스펜션 5-LINK 구성도
1. 스프링 시트
5. 어퍼암
2. 코일 스프링
6. 로우암
3. 래터럴 로드
7. 커넥팅 링크
4. 쇽 업쇼버
그럼 상하는? 상하는 움직여야 됩니다. 당연히 상하로 움직이려고 스프링을 쓴 것이죠. 물론 너무 많은 상하로의 움직임은 리미트 장치로서 필요이상의 벌어짐을 억제해야 하지만 이번 단원에서는 다루지 않겠습니다.
무엇보다 제일 중요한 것은 어떠한 부품이든 필요한 기능이외의 부분은 동작하거나 작용하지 않아야 한다는 것이 제일 중요하죠. 코일 스프링에서 우리가 필요한 기능은 상하로 움직이는 기능뿐이라 할 수 있습니다. 이것이 좌우로 움직이거나 상하로 움직이면서 좌우로 조금 삐끗하는 부분이 우리가 의도하지 않은 부분이라면, 혹은 통제가 불가능하다면 문제가 된다고 볼 수 있습니다. 다시 돌아가서 차량이 코일 스프링 위를 의도하지 않은 좌우 움직임을 방지하는 것은 통상적으로 레터럴로드 혹은 레터럴 아암이라고 부르는 링크입니다. 코일 스프링 차량의 뒤꽁무니 밑을 보면 가로로 혹은 조금 대각선으로 길게 차축방향으로 가로지른 작대기가 하나 보일 것입니다. 이게 뭔데? 좌우로 움직이는걸 방지한다는 거지? 링크라는 말은 무엇과 무엇을 연결한다는 뜻인거 다 알죠? 이 레터럴 로드는 액슬과 프레임이 연결되어있습니다. 그러므로 이 작대기가 휘지 않는 이상 좌우로는 못 움직인다는 것이죠. 물론 고정부위가 파손되면 움직이긴 하겠지만. 이상 유무는 직접 흔들어 보면 알 수 있습니다. 잘 모른다면 레터럴 로드를 빼고 흔들어 보면 알 수 있죠.. 너무 심하게 흔들진 마시길. 그렇기 때문에 레터럴 로드의 설치 최적 요건은 수평상태가 제일 효율성이 높습니다. 써스펜션 리프트업 작업을 하면 프레임 위치가 상승하기 때문에 레터럴 로드가 대각선 모양이 되는 경우가 있는데 각도에 따라 큰 문제는 없겠지만 최적의 조건은 아니라는 걸 염두에 두어야만 합니다. 일단 좌우로의 움직임은 막았으니, 코일 스프링이 좌우로 휘거나 변형되고 싶어도 레터럴 로드라는 링크 때문에 못 움직이게 됩니다. 위아래로 움직이면서 스윙궤적에 따라 움직이기는 하지만 그 궤적을 벗어나지는 못합니다. 그 다음 전후로의 요동, 액슬의 앞 뒤 움직임은 앞 뒤 방향으로 설치된 링크로 잡습니다. 예를 들어 후륜의 경우 거의 앞 방향으로 보면 링크가 좌우 2개내지는 4개가 설치 되어있는 것을 보실 수가 있는데 이렇게 링크로 고정시킴으로 인해 전후 방향의 스프링 움직임을 억제하게 되는 것이죠. 3링크, 4링크, 5링크.... 좋다..다 좋은데 앞뒤방향 잡아주는거 좌우로 2개 좌우방향 잡아주는거 1개 해서 3링크라는 이야 긴데 그것 까지는 좋다. 근데 4링크,5링크는 또 뭐냐. 구조라는 건 간단한게 좋은거 아니냐?라는 궁금증이 생길 것이고 그것은 맞는 말. 구조는 간단한게 좋습니다. 근데 그게 꼭 그런 건 아니고 전제조건이 있는 개념이란 말입니다. 필요한 동작을 확실히 원활하게 하되 구조가 최소한 간단할 것. 골머리 아픈 이야기 잠깐 할까요? 차량의 여러 부품이 있는데 그 부품의 동작 특성은 다릅니다. 원하는 기능만을 동작하고 불필요한 부분의 동작이 없으면 좋은데, 그게 현대 기술력의 한계 혹은 여러가지 문제로 인하여 불가피 한 경우가 많죠.판 스프링의 경우를 보면, 데후가 그냥 아무생각 없이 위아래로 움직이면 정말 좋지만 판 스프링이라는 거 판이 펴졌다 줄어들었다 해야 하는 것이기 때문에 길이 변화를 없앨 수가 없죠. 그래서 샤클이라는 것이 있습니다.
근데 샤클이 있음으로 인해 액슬이 상하로 움직이는거 뿐만 아니라 위로 올라가면서 샤클 방향으로 움직이고 아래로 내려 오면서 는, 샤클 반대방향으로 움직이는데, 즉 삐딱하게 틀어진다는 것입니다. 뿐만 아니라 코일 스프링 같은 경우에는 4링크 5링크를 사용해도 액슬이 링크고정위치를 기준으로 액슬이 스윙하죠. 아래로 내려올 때 링크의 프레임 고정부분을 기점으로 당겨지면서 내려온다는 얘기입니다. 이러한 동작은 써스펜션의 동작상에서는 나쁜 기능으로 작용됩니다.
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하지만 이렇게 스윙하지 않으면 이번에는 드라이브 샤프트의 조인트 최대 굽힘 각도가 너무 급해져서 유니버셜 조인트가 파손될 가능성이 커진다. 이러한 동작은 드라이브 샤프트 기준으로 볼 때에는 좋은 기능으로 적용됩니다. 서로 상호관계에 있는 여러 가지 기구의 조합이라는 현재상황에서 여러 마리의 토끼를 어떻게 잡느냐는 부분이 커다란 화두로 항상 자리잡을 것입니다. 다시 돌아와서 3링크,4링크,5링크에 관한 이야기를 합니다.
** 3링크
3링크의 대표적인 차량은 아마도 갤로퍼 인터쿨러의 리어 써스펜션이 아닐까 합니다. 주물로 이루어진 트레일링 암좌우 2개, 레터럴 로드1개와 코일스프링, 그리고 쇼바로 이루어진 써스펜션입니다. 일반적이고 가장 많이 사용되는 전형적인 3링크 써스펜션입니다.
한번들여다 보세요. 이 시스템의 특징은 상대적으로 간단한 구성과 내구성이 뛰어나다는 것이 장점입니다. 액슬측을 보면 2포인트이상 고정이 되어있고 프레임측을 보면 고무 부싱으로 처리되어 플렉시블 한 동작을 할 수 있게 되어 있습니다. 액슬측의 2포인트 고정은 가장 기본적인 고정방법으로 주행시 액슬의 유동으로 인한 문제를 해결하기 위해서 액슬을 고정시키기 위한 것입니다. 참고로 4링크나 5링크같은 멀티 링크는 1포인트 고정입니다. 이 시스템의 단점은 액슬을 단단히 잡아주기는 하되 액슬의 상하운동시 캐스터 각도등의 수치들이 트레일링 암의 상하운동에 의해 변화된다는 것을 알 수 있습니다. 트레일링 암에 액슬이 단단히 고정되어 있으니까요. 물론 조금의 상하운동으로 차가 뒤 짚어 질만큼은 아니겠지만, 그 부분은 문제가 되며 차량의 써스펜션 리프트업시에도 트레일링 암이 각도가 가파르게 되면 캐스터나 캠버 등의 각도가 따라서 변하게 됩니다. 물론 보완할 방법은 있고 갤로퍼의 경우는 후륜이라서 크게 문제시되지는 않지만 전륜에 부착되어 있는 차량이 있다면 튜닝이 불가피하게 되겠죠..
** 4링크,5링크
멀티 링크라는 개념은 아마도 3링크에 비해 멀티라는 이야기 겠죠? 4링크는 레토나 후륜에 적용되어있고 5링크는 뉴 코란도나 무쏘의 후륜에 적용되어 있습니다.
뉴 코란도 리어 서스펜션 구성도
1. 스프링 시트
5. 어퍼암
2. 코일 스프링
6. 로어암
3. 래터럴 로드
7. 커넥팅 로드
4. 쇽 업쇼버
8. 스테빌라이저 바
둘다 당연히 레터럴 로드1개와 4링크의 경우는 트레일링 암이 액슬 하부에 좌우2개 액슬 상부에 정확히는 수박통 중간윗 쪽에 1개의 링크가 있습니다. 5링크는 레터럴 로드1개와 액슬하부 좌우에 2개의 링크와 상부에 2개의 링크로 이루어져 있습니다. 둘다 원리는 비슷합니다. 3링크의 경우 트레일링 암에 액슬이 2군데 고정되어 있지만 멀티링크는 1군데만 고정되어 있습니다. 다만 윗 쪽에 링크가 하나 혹은 2개가 더 있어서 액슬이 움직이지는 않지만 액슬의 상하 운동시 평행 사변형 식으로 캐스터 각이 일정 거리만큼은 변하지 않고 그대로 내려왔다 올라가게 만들기 위한 것입니다. 즉 위아래 운동이나 리프트업 상태에서도 캐스터등의 각도는 크게 변하지 않는다는 점이 장점입니다. 단점은 당연히 링크의 갯수가 많아 지니까 관리가 힘들고 복잡해 진다는 부분입니다. 뿐만 아니라 링크의 숫자가 많아지면 써스펜션 동작시 링크간의 간섭이 발생되어 움직임을 서로 억제할 수도 있기 때문에 링크의 길이,설치,위치등등이 상당히 어려운 문제도 동반됩니다. 장황하지만 내용은 그리 많지 않았습니다.하지만 이해를 해두시면 도움이 되는 것입니다. 이상이 대표적인 일체식 써스펜션 시스템에 관한 이야기였습니다. 뉴 코란도 더블 위시본 현가 구조
1. 쇽 업쇼버
5. 스테빌라이져 바 링크
2. 어퍼 컨트롤 암
6. 스테빌라이저 바
3. 스티어링 너클
7. 서스펜션 범퍼
4. 로어 컨트롤 암
독립식 현가장치(independent suspension type)
일체식 현가장치와는 반대로 독립적으로 움직이는 써스펜션 방식을 독립현가 방식이라고 이야기합니다.
근데 뭐가 독립적으로 움직일까? 당연히 바퀴가 독립적으로 움직이는 거죠. 자!! 봅시다. 구형 코란도의 경우 대표적인 일체식 현가장치라고 얘기했습니다. 앞바퀴왼쪽을 돌 위에 올리면 오른쪽 바퀴도 따라서 삐딱해 집니다. 하지만 독립현가장치는 그렇지 않습니다. 이것이 장점이기도 하고 단점이기도 합니다. 휠 트래블이 생겨도 차체는 그냥 있고 발만 드는 형상이니 승차 감은 좋겠지만 바위를 통과하려 하면 걸리는 부분 말입니다. 4륜구동에서 가장 많이 쓰이는 독립현가 장치는 2가지로 스트럿 방식과 더블 위시본 방식이 가장 널리 사용됩니다.
더블 위시본 방식은 갤로퍼전륜, 뉴 코란도 전륜, 무쏘 전륜, 레토나전륜, 산타페 후륜(전륜 스트럿)에 사용되고 있습니다. 국내 생산 중인 대다수의 사륜구동에 적용되는 시스템이라고 보면 됩니다. 구조는 아래쪽의 로우암과 윗 쪽의 어퍼암 그리고 쇼바,스프링으로 구성됩니다. 적용되는 스프링으로는 토션바 스프링이 가장 많이 사용되고 있습니다. 하지만 레토나의 전륜에는 코일스프링이 적용되어 있어요. 동작원리는 아랫 쪽과 윗 쪽 2개의 암이 평행 사변형식의 상하동작을 하는 원리로 스트럿 방식보다는 상대적으로 강도가 강하고 바퀴가 상하운동을 해도 캐스터,캠버 등의 수치 변화가 적다는 점이 장점이고, 솔리드 액슬 타입보다 부드러운 승차감, 조향안정성등이 장점으로 적용됩니다. 단점으로는 좌우측이 독립적으로 구성된 시스템이라서 부품의 갯수가 많고 훨씬 복잡합니다. 그러므로 공간을 많이 차지하고 스트럿 방식보다는 강하지만 솔리드액슬보단 내구성이 떨어진다는 점이 단점이며 오프로드에서의 휠 트래블이 작은 점이 단점이겠죠. 물론 튜닝시에도 대대적인 작업이 되는 것은 말할 것도 없고요. 참고로 독립현가장치의 휠 트래블은 암의 길이에 비례합니다. 하지만 휠 트래블은 우리들이 필요한 것이지 온 로드를 다니는 차량은 필요없습니다. 복잡해지고 돈도 더 많이 드는걸 뭐하러하겠습니까? 혹시나 오프로드 트리뷰트 모델로 생산되는 한정판의 차량이라면 몰라도 내 생각으로는 더 이상의 전 후륜 솔리드 액슬 차량이나 롱 휠 트래블 차량이 국내에서 생산되기를 기다리는 것보다는 인천 앞 바다에 새우젖 배 들어오는거 기다리는 것이 더 빠를 겁니다.
스트럿 방식의 독립현가장치는 사륜구동보다는 승용차에 주로 많이 적용되어 있습니다. 더블위시본과 비슷한 동작을 보이긴 하는데 어퍼암이 없고 쇼바가 어퍼암의 역할을 해주기 위해서 일반 우리가 많이 보는 원통형의 쇼바가 아니라 브라켓이 사이드에 나와있는 경우가 많습니다. 또한 대부분 코일 스프링을 사용하고 국내 사륜구동 차종에는 아마도 산타페의 전륜에 적용되어있는 것으로 알고 있습니다. 장점은 부드러운 승차감과 순발력이 좋고 단점은 더블위시본 보다 내구성이 떨어지고 상하운동시 바퀴 쪽 수치가 변화합니다. 외국의 경우를 봐도 독립현가방식의 경우 더블 위시본이 대다수를 차지하고 있음을 볼 때 오프로드에서의 독립현가장치는 스트럿 방식보다는 더블위시본이 더 적합하다고 할 수 있으며 온로드 주행이라면 몰라도 오프로드에서의 스트럿 방식은 큰 매리트가 없다고 봐야 할 것 같습니다.
간단하게 써스펜션의 대표적인 구조를 알아봤는데요
복습을 하자면,
솔리드 액슬-----판 스프링 방식
코일 스프링 방식
독립현가장치----더블위시본
스트럿
이러한 구조가 대다수를 차지하고 있다고 할 수 있습니다. 적용되어있는 차종을 알려드렸으니 한번 보기만 해도 어떤 것이 어떤 것인지 알 수 있을 것입니다.
기억해두시면 좋구요. 다 알고 있겠지만. 참!! 솔리드 액슬을 절반을 잘라서 가위처럼 움직이는 IFS(인디펜던스)라는 솔리드 액슬 적인 독립 현가장치도 있습니다. 솔리드 액슬이 왼쪽 따로 오른쪽 따로 움직이는 것인데 그것이 일체식과 독립현가의 장점을 둘다 가진 것인지 단점을 둘다 가진 것인지는 모르겠지만 발상 자체는 상큼(?) 하더군요... 물론 우리가 흔히 볼 수 있는 차에는 없는 것이라서 언급은 안했습니다만, 사진을 한번 올리겠습니다. 스프링 아랫 쪽에서는 지금 무슨 일이 일어나고 있는가? 솔리드 액슬과 독립현가장치의 비교를 조금 해보면서 제가 짚고 넘어가지 않은 부분이 있어서 이렇게 말씀 드립니다.
휠 트래블이 길고 짧고, 복잡하고 단순하고... 등등의 비교를 하지만 실제 우리가 운행을 하면서 느끼는 차이점은 아무래도 승차 감 일 겁니다. 승차감과 써스펜션은 불가분의 관계에 있고 이러한 관계 속에는[스프링 아래 하중]이라는 개념이 있습니다. 차량의 여러 가지 구분 중 움직이는 차량의 경우 몸체와 축의 구분의 기준은 우리들의 차량의 스프링이 기준이 됩니다. 즉, 스프링의 아랫 쪽과 스프링의 윗 쪽으로 구분이 됩니다. 차라는 물건이 움직이는 물건입니다. 주행할 때를 연상해보면 스프링 아랫 쪽과 스프링 윗 쪽이 서로 달리 움직인다는 것을 알 수가 있습니다. 노면에 요철이 나타났을 때 차량의 몸체, 스프링의 윗 쪽만 상하운동을 하는 것이 아니라 스프링의 아랫 쪽도 상하운동을 하게 됩니다. 이럴 때 일체식과 독립 현가식 중 어느 쪽이 스프링 아래가 무거운지는 다 아실 테고 상대적으로 한참 무거운 솔리드액슬이 가벼운 독립현가장치보단 요철을 통과할 때 스프링 윗 쪽으로 치받는 정도가 클 것은 당연한 이치이겠죠. 큰 충격이 치고 올라오니까 같은 서로 비슷한 수준의 부품을 가지고 있는 경우에는 일체식 차량의 승차 감이 당연히 더 좋지 않다는 것을 알 수 있죠. 하물며 타이어를 교체해서 33인치나 35인치의 머드 타이어나 오프 전용타이어의 경우 사이드 월의 두께나 트레드 면의 두께로 무게가 엄청나게 늘어납니다. 승차감..좋아질래야 좋아질 수가 없습니다. 물론 승차 감이라는 것은 여러가지 상황의 복합적인 현상이라서 뭐가 문제다, 라고 말하긴 힘들지만 제가 말하는 부분도 큰 비중을 차지하는 부분이라는 말입니다.
승용차가 부드럽게 지나는 요철의 노면도 리프트 업에다가 타이어업의 차량은 꿀렁 거리며 뒤뚱거리면서 지나가는 걸 쉽게 볼 수 있습니다. (쇼바댐핑압력 만 땅, 리프트업,타이어업,스프링 뻣뻣....헉!! -_-;) 뿐만 아니라 타이어가 커지면 출력이 많이 딸립니다. 출력이 딸리면 기어비를 조정하죠. 차는 어느 정도 가지만 사실 휠과 차축의 경계부분에는 엄청난 스트레스를 주고 있는 상황임을 염두에 항상 두셔야 합니다. 타이어는 자신이 감당할 수 있는 크기로 다니는게 좋습니다. 아무도 책임을 져주지는 않습니다. 대강 개략적인 기본 써스펜션의 비교가 끝났네요. 다음 시간부터는 슬슬..튜닝의 실제 적용 팁이나 튜닝방법들에 대한 생각들을 적어보고 알려드리겠습니다. 그럼 다음에.....
원래 이 글의 작성의도는 처음 튜닝이란 걸 접해보는 회원들에게 현재 우리주위에서 접할 수 있는 몇 가지 튜닝의 종류와 그 구성을 구어체로 쉽게 풀어서 써보려던 것이었습니다. 너무 쉬워서 초보자도 다 아는 내용이다..라는 말씀과 그래도 어려워서 이해가 잘 안된다..라는 의견이 있더군요. 쉽게 설명이 되어 있어도 비중이 가벼운 내용이 결코 아니며 내용상 조금 어려운 부분이 있더라도 가만히 생각을 여러 번 해보면 이해가 충분히 갈 것이므로 대충 넘어가지 마시고 되도록 이해하시고 읽어보시면 도움이 될 겁니다. 처음 오프로드 동호회에 가입해서 지금까지 꾸준히 활동을 한다고는 하고 있지만 사실 기존 활동하던 동호회의 내부변화 보다는 외부의 변화가 더 크게 느껴지는 것이 사실입니다. 수많은 클럽들이 생겨나고 회원 수만 하더라도 몇 백 명씩 활동하는 클럽들도 부지기수이고 차량의 상태도 요즘은 웬만해선 33" 사이즈가 기본이고 거리를 지나가다가도 MT타이어에다가 33"을 장착한 차량이 심심치 않게 눈에 띄는 현실이 지금인 것입니다. 그런데 그 많은 사람들이 진정 튜닝의 필요성을 느껴서 그런 작업을 했을까? (따지자는 것이 아닙니다)라는 궁금증을 가지면서 일반적으로 통용되는" 그거 원래 그래"라는 말로 어물쩡 넘어가는 튜닝에서 오는 문제점들을 알고 나 있을까 하는 생각도 들더군요. 원래 오뎅(어묵이었던가?) 만드는 공장에 가본 사람은 오뎅을 안먹고 엿 공장 다니는 사람들은 엿을 안먹는다면 서요? (예전 어릴 때 언 듯 들은 기억이 납니다만....-_-;)
◆ 무너지는 발란스
양산용 차량이 한 대 있습니다. 구형 코란도 이거나 뉴코란도 이거나 상관은 없습니다. 이 차량이 양산되기 까지 많은 시행착오와 고민 끝에 제품이 우리 눈앞에 와 있는 것입니다. 설계자가 설계를 할 때에는 이 차량의 대상 이용자가 어떤 사람들이며 어떤 환경에서 사용하게 되는가라는 부분을 반드시 고심하게 됩니다. 차량이 승용차라면 대상 도로의 포장률이 몇 퍼센트이며 어떠한 환경 속에서 어떠한 지형을 얼마나 다니는가? 어떤 계절은 얼마나 되며 눈은 얼마나 오고 비는 얼마나 오는가? 등등... 고민 속에서 대다수 사용자들이 두루 만족할 만한 차량을 설계하게 되는 것이지요. 통상 일컫는 "지프"라는 사륜구동의 경우에도 마찬가지입니다.
프레임이 있고 덩치가 크다는 이유로 혹은 안정성과 폼 난다는 측면,연료비가 적게 든다는 점 등으로 한국의 사륜구동은 정의됩니다. 사실 한국이라는 나라가 포장이 얼마나 잘 되어 있습니까? 웬만한 곳은 비 포장이 잘 없을 지경이지요. 고로 대다수의 사륜구동은 90퍼센트 아니 그이상이 온 로드를 쾌적하게 주행하게끔 되고 수요자들은 그것을 원할 겁니다. 당연히 현재의 사륜구동은 많은 소비자의 요구조건처럼 온 로드의 주행성에 적합하게 세팅되어 출 시되게 됩니다. 온 로드에 어울리는 써스펜션,온 로드에 어울리는 승차감, 온 로드에 어울리는 타이어와 휠,시트,지상 고,연료탱크크기.....온 로드에 어울리는 기어비..거의 자동차 전 부분이 온 로드에 포커스가 맞춰지고 아주 조금 오프로드에 세팅이 될 겁니다. 심하게 말해서 현재 국내에서 생산되는 사륜구동 차량이 사륜이 구동되고 사륜기어가 있는 것말고 승용차와 다른게 뭐 별로 없습니다. 당연히 순정 상태의 차량으로 고 난이도의 험로를 뛴다면 얼마안가서 차량은 다 부숴지고 그렇지 않다면 차 고치다가 볼일 다 보는 경우가 생긴다는 말입니다. 게다가 그나마 구형 코란도나 갤로퍼는 다행이지만 근래에 나온 스포티지,무쏘,뉴코란도 같은 차량의 휠 하우스를 보면 외관상의 아름다움을 위해 좁게 설계되어 휠 하우스를 잘라내는 경우가 얼마나 많습니까....(에피소드)-- 작년인가?로 기억이 되는데 후배 한 녀석이 타이어를 사러 타이어가게에 갔었답니다. 근데 누군가 타이어를 사러 온 뉴코란도 오너가 33인치를 차량에 장착하려다가 들어가지가 않자 (전혀 타이어 인치 업에 대한 준비 작업이 없는 노말 상태) 타이어 가게 앞에서 핸드 그라인더로 휀다를 둥그렇게 잘라내 버리고 달고 가더라는 군요..-_-; 겉으로 웃으며 속으로는 헉!! 하고 경악을 했었습니다. 그이의 과격함과 대범함(?)에 경악을 한게 아니고 차라는 게 정지상태에서 세팅만 되면 다 되는게 아닌데 그 상태의 차량을 주행한다는데 놀랐으며 분명 그 사람은 어디인가에서 33"세팅된 뉴코란도를 보았기에 그런 무모한(?) 일을 벌인 것이겠지요. 그 사람을 비난하거나 조소하고 싶은 마음은 없습니다.
당연히 휠 하우스를 잘라내는 것도 하나의 방법으로 사용되고 있고 그 잇 점도 물론있는 작업방법중의 하나이지만 그것이 그냥 아무 생각없이 시행하는 것은 아닌 것이지요. 다만 현재의 상황이 무언가 잘못돼 있고 그것을 막을 방법은 오프로드 문화가 성숙되고 튜닝의 전반적 이해가 널리 알려져서 주변의 친구나 카 센터 혹은 타이어 가게에서 타이어만 팔기에 급급하거나 이상한 괴짜를 하나 보았다는 에피소드가 아닌 그를 논리적으로 이해를 시켜줄 수 있는 시스템이 되어 있어야 한다는 생각일 뿐이죠..각설하고...(자꾸 삼천포로..) 사륜구동 차량의 세팅 상태가 온 로드 세팅이건 오프로드 세팅이건 간에 세팅이 되어있는 상태라고 한다면 이 세팅된 차량에 튜닝을 가하는 것은 차량의 부분적인 기능만을 조정하는 것이 아니고 전체적인 발란스의 측면에서도 변화를 가하는 행위가 된다는 것입니다. 일반적으로 예를 들면 타이어 하나만을 보더라도 출고시 장착된 타이어가 아무렇게나 차에 달려있는 것은 아니죠.메이커에서 차량의 설계를 하면서 타이어를 선택할 때에도 현재 기존 양산되는 타이어중 값싼 타이어를 장착하는 개념이 아닌 그 차량에 가장 적합한 타이어를 선택하는 것이 일반 적입니다. 또는 개발과 동시에 타이어 업체에서도 같이 새로운 타이어를 제작개발 하기도 합니다. 고로 순정타이어를 떼어내고 운전자가 원하는 타이어를 달 때 그 차가 가지고 있는 제원상의 스펙이 맞아 들어가지 않거나 미묘한 차량의 특성이 뭉뚱 그려져서 밋밋해 지는 경우를 우리는 많이 보게 되거나 아니면 경험이 있습니다.
폼을 위해서 엄청난 광폭 타이어를 장착해놓고 날렵한 순발력을 기대하는 것들이 그러한 예 인데.....그렇다면 이 글을 쓰는 너는 차량을 튜닝하라는 이야기냐? 아니면 하지 말라는 이야기냐?라는 생각을 하시는 분들이 많을 것 같네요. 지난 번에도 말했듯이 나의 이야기의 요지는 튜닝을 하라..하지 말라는 개념이 아닌 튜닝을 하되 무엇이 문제가 되고 무엇을 주의해야 하는지 알고는 있자는 이야기입니다. 혹시나 앞으로 거론될 튜닝에 관한 내용들이 튜닝을 부추기는 내용으로 인식되는걸 결단코 바라지 않습니다. 자신이 생각했을 때 튜닝이 꼭 필요하면 하되 안전 상, 또는 튜닝의 문제점을 주지하기 위한 글로 이해되길 바라며 튜닝으로 인해 야기되는 문제들은 그 누구도 책임을 져주지 않는 본인의 문제이며 그 피해자 또한 본인이 제일 큰 피해를 입기 때문에 안전을 너무 너무너무 주의해야 한다는 이야기를 하고 있는 겁니다. 하나의 부분을 튜닝을 한다는 것이 그 하나의 부분의 성능향상에만 주목해야 하는 것이 아니라 그것으로 인해 발생될 수 있는 문제점이 무엇인지 항상 고민해야 하며 그 고민이 해결되는 시점에서 튜닝의 작업에 들어가야 하는 것이 옳습니다. 그렇지 않으면 예상치 못하는 부분의 트러블로 낭패를 보거나 문제를 일으키기 십상이기 때문에.. 보통 튜닝으로 인한 문제는 크게 부각되거나 의견교환이 되지 않는 경우를 종종 봅니다. 자기자신의 자존심 때문인지 아니면 강해 보이려는 의지 때문인지는 모르겠으나 내가볼 때 분명히 어떠한 문제가 있는데도 물어보면 그렇지 않다거나 아무 이상이 없다는 거다. 그것은 "좋은 일은 감추고 나쁜 일은 소문을 내라"라는 옛말을 인용하지 않더라도 자신의 차량의 문제가 있을 때 그것을 조언을 구하고 해결하려 하지 않으면, 자신 또한 절대 발전할 수없다는 것을 명심하고 웬만한 문제점들은 해결방법이 있으니 되도록 주위의 동료나 선배에게 조언을 구하도록 합니다. 물론 그런 문제가 발생하기 전에 조언을 듣고 작업을 하는 것이 더 좋은 방법이긴 하지만 ...마지막으로 또다시 강조하건데 부분을 손대면 전체의 발란스가 흔들린다는 점을 꼭 명심하시고 국지적이고 부분적인 부분이외의 전체 발란스를 꼭 점검하시길 바라면서 다음으로 넘어갑니다.
◆판 스프링(Leaf spring)에 관하여
흔히들 처음 오프로드를 접하게 되는 차량은 거의가 판 스프링 차량을 접하게 되는 경우가 많습니다. 물론 갤로퍼 인터쿨러급이나 뉴코란도,무쏘를 가지고 처음
오프를 접하시는 분들은 조금은 예외가 되겠지만...현재 구형 코란도나 갤로퍼,록스타를 가지신 분들이 처음 오프에 입문하게 되고 먼저 차량에 손을 대는 부분이 이 판 스프링일 것입니다. 무슨 이야기인고 하니 처음 자신이 달고 있던 타이어 대신 지름이 큰 타이어를 장착하는 것이 일반적인 오프로드 입문 후, 튜닝의 첫 단계이고 그것을 이루고자 선행하는 작업이 샤클(shackle)의 길이를 늘려서 차량의 리프트 업(lift up)작업을 우선 하게 된다는 것이죠.
◆판 스프링의 중요 요소
혹시 여러분이 튜닝을 하게 될 때 판 스프링을 바꾸게 되는 경우가 있을 수 있습니다. 원래 달려있는 차종의 스프링 중에서 장수가 많은 것들로의 교체가 주종을 이루게 되고 간혹 엽기(?)적으로 다른 차종의 판 스프링을 이식하려는 분들도 있을 수 있겠죠.그럴 때 무조건적으로 아무 차에나 끼워보고 맞다 안 맞다"를 선택하는 것 보다 몇 가지 수치를 염두에 두고 스프링을 선정하는 것이 효율적입니다. 그래서 판 스프링을 구성하는 몇 가지 수치를 이야기 해보겠습니다.
1. 스팬(span)
판 스프링을 길게 놓았을 때 스프링의 양쪽 끝에는 볼트로 고정할 수 있게 구멍이 각각 하나씩 있습니다. 이 구멍과 구멍사이의 거리를 스팬(span) 이라고 부릅니다.
2. 캠버(camber)
판 스프링을 보면 활처럼 휘어있습니다. 활처럼 휘어있는 높이의 양을 캠버(camber)라고 부릅니다.
3. 스프링 상수(k)
이것은 눈으로 봐서 알 수는 없고 스프링에 힘이 가해졌을 때 얼마나 펴지는가 하는 것을 수치로 나타내는 것인데 스프링의 제원 표를 살펴보면 스프링 상수라고 해서 수치로 기록되어있을 겁니다. 차량용의 경우 단위가 Kg/mm일 경우가 많은데 예를 들어 스프링 상수가 3 이라고 했을 때 이 스프링은 3킬로그램의 무게가 스프링에 올라갔을 때 1밀리미터가 내려앉는다"라고 해석 하시면 됩니다.
실제로 상수가 맞는지 제가 한번 테스트를 해봤는데 거의 대다수가 제원 표와 잘 안맞더군요. 이렇게 3가지의 중요 요소를 한번 살펴 봤습니다. 물론 이것이외에도 스프링의 장수나 두께 같은 것들도 중요하지만 자세하게 다루지는 않았습니다. 위의 3가지는 앞으로도 가끔 나오는 개념이고 실제 제원 표를 봤을 때 아~~ 이것은 이것이고 저것은 저것이구나 하고 이해하실 수 있을 겁니다. 내가 실제 차량을 운행하고 튜닝을 조금씩 하게 되면서 판 스프링은 어떤 것이 좋은 판 스프링일까? 하고 생각해본 적이 많았습니다. 내 차에 즉, 오프로드에 적합한 판 스프링은 어떤 것이 적합할까?라는 의문을 가지긴 했지만 그 의문에 대한 뾰족한 해답을 얻기는 힘들었습니다. 그래서 여러 가지 자료들을 종합해 보면서 예를 들어 내 차의 판 스프링을 내가 직접 제작해서 장착할 수가 있다면 어떤 스프링을 만들 것 인가?라는 가정하에 한번 적어보겠습니다. 우선은 스프링 상수가 기존의 차량에 것 보다 동일 하거나 조금 낮은 것을 제작할 것입니다. 즉 기존의 스프링 보다 조금 부드러운 상태를 원한다는 것이고 지난번 이야기했던 판 스프링이 가지는 부가적인 효과를 해치지 않는 범위 내에서 부드러운 것을 원한다는 것입니다. 기존의 스프링 상수가 3Kg/mm 였다면 2.8Kg/mm대 정도의 상수를 지닌 스프링을 제작하되 스프링의 두께는 얇고 장수는 조금 많은 스프링을 제작해서 장착을 할 것입니다. 스프링의 장수와 스프링의 능력은 어떠한 관계가 있을까?라는 생각을 할 수 있는데 이론상으로는 판 스프링의 경우 장수가 적을수록 스프링 고유의 능력(완충작용)이 더 잘 발휘된다 할 수 있습니다. 하지만 스프링의 장수가 적다면 일반적으로 두께가 두꺼워 지게 되고 우리네처럼 극단적인 오프로드의 휠 트래블을 즐긴다면 원상회복능력이 떨어진다는 것과 판 스프링이 늘어났다 줄었다 하는 상황에서 스프링 전체가 움직이기 보다는 어떠한 특정 부위에 변형이 집중될 가능성이 많습니다. 그래서 온 로드와 같이 승차감이 중요하고 스트로크가 그다지 크지 않아도 되는 상황이라면 스프링의 장수는 적을수록 좋고 험로를 추구하는 경향이라면 스프링의 장수가 많은 것일수록 내구성이나 여러 측면에서 유리하다고 생각합니다.(이스타나의 후륜에는 1장짜리 판 스프링이 달려있습니다) 단,동일한 스프링 상수의 경우입니다. 비슷한 차종이나 스프링 상수가 비슷한 경우에 유리하다는 이야기지 트럭이나 기타 스프링 상수가 큰 스프링을 장착하고서 "많을수록 좋다 더만 그렇지 않잖아.."라고 하시면 안됩니다. 스팬의 길이는 장착되었을 때 샤클의 각도가 45도 정도 세팅이 되게 제작하며 차량에 장착된 상태에서 판 스프랑의 캠버가 절반 혹은 2/3정도 되도록 제작할 것입니다. 이런 스프링이 어디 있냐고요? 아마 여러분 차량에 달린 스프링과 거의 흡사할 것 같은데요..
샤클과 스프링의 묘한 관계
이 둘의 복잡 미묘한 관계는 한마디로 사클 없는 판 스프링 없고 판 스프링 없는 샤클 없다"라는 말로 정의할 수 있습니다.
그만큼 둘은 뗄레야 뗄수 없는 관계인데.. 샤클이 왜 있어야만 하는가?라는 궁금증이 있을 수 있고 또 하나 왜 샤클은 하나밖에 없는가?라는 궁금증이 있을 수 있습니다. 이 궁금증의 대답은 지난번 올린 스프링에 관한 글에 언급되어 있듯이 판 스프링의 완충작용은 길이의 변화와 밀접한 관계가 있습니다. 판 스프링이 펴지면 길이가 늘어나고 구부러지면 길이가 줄어듭니다. 전문용어로 말하자면 판 스프링의 양쪽 가장자리 즉, 구멍과 구멍 사이(?) 를 스팬 이라고 말하는데 이 스팬의 거리가 늘었다 줄었다 하는 것으로 판 스프링은 완충장치의 동작을 한다고 말할 수 있습니다. 당연히 캠버는 줄었다 늘었다 하겠죠.. 오프로드에서 휠트래블시 판 스프링과 샤클 부위를 살펴보면 바퀴가 위로 올라갈 때에는 샤클이 앞 쪽으로 밀리고 바퀴가 내려올 때에는 안쪽으로 당겨짐을 알 수가 있습니다. 정리 하자면 판 스프링이 펴질 때 (샤클의 스윙거리만큼)샤클 쪽으로 밀리고 판 스프링이 오무러들 때 (샤클의 스윙거리만큼)샤클 반대방향으로 당겨진다"라는 이야기입니다. 이런!! 그거 모르는 사람이 어디있냐..당연한걸 뭘 그렇게 중요한 것처럼 이야기하냐!!라는 분들이.....근데 이거 억수로..중요합니다.!! 기억해 두십시오..그래서 밑줄까지 쫘악~~ 쳐 놓은 겁니다. 위의 내용대로라면 사클의 길이와 휠트래블은 관계가 있다?라고 생각하실 수 있는데..만일 그렇게 생각하신다면 다시한번 위의 글을 읽어 보십시오... 분명 샤클의 길이 보다는 스윙 폭이 얼마나 되느냐 와 관계가 있다"라고 적어 놓았습니다..
그러하다면 동일한 조건에서의 판 스프링 세팅이라면 샤클의 스윙 폭이 넓은 쪽이 휠트래블이 더 크다라는 결론이 나오는데 주목해보죠.. 노말 차량이 한 대있고 샤클로 리프트업 한 차량이 있다고 한다면 이 두 차량의 휠트래블은 노말 차량이 더 크다는 결론이 나옵니다. 왜? 단지 샤클의 스윙 폭
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오프로드를 위한 모빌의 튜닝은 우리 오프로더들의 힘든 과제이자, 즐거움이다. 자신이 추구하고자 하는 정도의 험로를 가기 위해 모빌을 직접 뜯어 고치다 보니 어느새 정비기사들을 능가하는 실력을 쌓게 되는 경우의 오프로더들이 한 둘이 아니다. 그 중에 김인연씨 역시 자신의 모빌을 통한 튜닝과 연구로 웬만한 정비, 튜닝의 노하우가 정비공장을 운영해도 손색이 없을 정도의 열성 튜너. 아래의 글은 이제 갓 오프로드와 모빌 튜닝에 관심을 갖는 이들과 그에 따른 메커니즘에 궁금증을 갖고 있는 후진들에게 도움이 되고자 김인연씨가 직접 작성한 글입니다.
새로운 무언가를 시도하기 위한 튜닝에 대한 연구를 하다가 잠시 틈을 내어 이제 판 스프링은 안녕 이구나.라는 생각을 하니 몇 가지 문제와 시도해 보지 않은 아이템들이 떠올라 이 글을 시작합니다. 모빌 튜닝은 무수히 많은 방법이 있을 수 있습니다. 그중 어떠한 방식으로 시도를 할 것인 가는 바로 여러분의 선택인 것입니다. 그러나 뭐가 뭔지 알지 못한다면 올바른 선택을 할 수가 없고 그냥 타인의 주관적인 의견에 이끌려 남들이 다하는 튜닝을 답습하듯 할 수밖에 없는 부분은, 어찌 보면 무모하고 개성이 없어 보이기도 합니다. 뿐만 아니라 튜닝에 의해서 동반발생될 수 있는 문제점들을 파악하지 못하는 상태에서의 튜닝은 잘못하면 차량에 돌이킬 수 없는 결과를 가져오기도 하죠. 지피지기이면 백전 백 승이라 튜닝의 허와 실을 안다면, 또한 원리와 패턴을 안다면 적용 및 보완작업도 충실도 있게 되고 기존 패턴의 모순에서 벗어나 같은 차종이라도 다양한 튜닝 방법이 있을 수 있고, 그 속에서 지금까지 시도되지 않았던 더 좋은 방법이 나올 수 있습니다. 이제부터 전문적 용어나 해설은 접고 누구나 알 수 있게 쉽게 한번 써 보도록 하죠.
1. 튜닝이란?
튜닝이란 말을 우리는 많이 들 쓰게 됩니다. 어마어마한 타이어, 하늘을 찌를 듯이 올라간 바디, 터널을 연상시키는 최저 지상고, 역기를 연상시키는 툭 튀어나온 타이어의 네가티브 옵셋....초보들이 튜닝이란 단어에서 연상하는 모습들은 아마도 이런 것 일 것입니다. 하지만 튜닝이란 그렇게 엄청난 작업과 차를 못쓰게 만드는(?) 작업을 의미하는 것만은 아닙니다. 튜닝은 차량을 폼 나게 만드는데 관한 용어가 아니라 운전자의 취향(사용자가 필요로 하는 용도)에 맞게 차량을 수정하는 것을 의미하기 때문에 그 용도의 목적이 우선되어야 합니다. 이 말은 모든 사람들에게 또는 여러 가지 용도에 두루두루 적합하게 만들어진 양산 차를 가지고 특수한 목적, 즉 오프를 다니다 보니깐 무언가 부족하고 자신의 욕구에 못미치는 부분이 생길 때 일반적인 사항이외의 부분을 자신에 맞게 개조하는 작업을 의미합니다.
초기 국내 오프로드 계(?)에서 튜닝의 개념이 전무할 당시에는 자기보다 조금 낮은 차를 보면 숏 다리라는 등, 난쟁이 라는등, 우스개 소리로 놀리기도 했으나, 어느 정도 튜닝 문화가 자리잡은 현재에는 타인의 튜닝을 얕잡아 보거나 경솔하게 말하는 경우는 거의 없고, 또한 그런 깊지 못한 발상은 삼가해야 합니다.
초기에 오프로드 동호인들간의 고민을 살펴 보면, 갤로퍼에 31"타이어를 끼우면 출력이 딸려서 차가 잘 굴러갈까? 엠티 타이어의 엄청날 꺼 같은 소음을 어떻게 견디지? "라는 고민을 머리 싸 메고 했었습니다. 불과 2~3년전의 한국 오프로드의 현실이 그러했었습니다. 짧은 기간이지만 ...지금에 돌이켜보면 많은 선배들이 맨땅의 헤딩식으로 연구하고 실험해서 얻은 결과가 바로 오늘날의 국내 오프로드 관련 튜닝 정도를 만든 원동력입니다.
2. 튜닝은 어떤 것들이 있을까?
우리가 일반적으로 말하는 튜닝에는 어떤 종류가 있을까? "라는 생각을 해보면 우선 떠오르는 것이 엔진 출력을 향상 시키기 위한 엔진 관련튜닝과 써스펜션 관련 튜닝,인테리어,익스테리어 튜닝등이 있습니다. 흔히들 튜닝의 개념을 왠지 기계장치를 추가하고 부품을 가공하는 것을 연상하기 쉬운데, 사실 그 개념은 애매 모호하고 아직 정의된 것은 없다고 볼 수 있습니다. 굳이 타이어 인치 업을 튜닝(목적)이라고 우긴다면 할 수 없는 거지만, 또 그것이 실제 튜닝이라고도 할 수도 있습니다. 이 글에서는 많은 튜닝의 범주 속에서 모든 것을 다 말하기는 무리가 있고 주로 써스펜션에 관련된 글을 설명하도록 하겠습니다. 왜냐하면 엔진 튠업의 경우 아직 연구된 정보가 많이 부족하고 실제 여러분이 작업하기에도 어려운 경우이기 때문, 하지만 써스펜션의 경우 실전 오프로드에서 몸으로 느낄 수 있는 부분 중, 차지하는 비중이 제일 크기에 집중적으로 다루어 보도록 하겠습니다.
3. 써스펜션이란.
차(車)는 주행하는 물건, 즉 앞으로 가든, 뒤로 가든 원동장치를 이용한 자동차입니다. 이 말은 많은 것을 내포하고 있습니다. 가기는 가되 어떻게 갈 것인가가 중요하다는 얘기입니다. 차량을 주행하게 만드는 물리적 요건은 간단히 말하자면, 엔진에서 발생된 힘이 미션을 통해 조정,제어되고 드라이브 샤프트를 통해 화이널 기어를 거쳐 차축을 회전시켜 차량을 구동하게 합니다. 그렇다고 차라는 물건이 굴러가기만 하면 다 되느냐? 가다보면 설 때도 있고 급하게 달릴 때도 있고 커브도 있고 노면이 평탄한 곳도 있고 울퉁 불퉁한 곳도 있고 그 밖의 여러 가지 요소에 대해 주행 중인 차량이 각 여건에 맞추어 충족이 되어야 합니다. 이러한 여러 가지 상황 속에서도 운전자가 불편하지 않고 안전하게 운행할 수 있도록 노면 상태에 따른 충격완화와 적절한 자체제어등, 안전한 주행을 만들어 주는 장치가 써스펜션(현가장치)이라고 불리는 부분입니다.
빨리 달리는 "치타"라는 짐승의 경우도 이놈의 무릎관절이나 척추에 들어있는 연골이라는 충격 완화 장치가 없다면 빨리 달리다가 아마 공중분해되어 버리지 않을까요?. (군대 안갈라고 일부러 빼는 놈들도 있긴 하더구먼..쩝) 차도 마찬가지입니다. 물론 차량에는 타이어라는 고무로 만들어진 차륜(車輪)이 있어 이곳에서 노면 충격의 1차적인 완충장치(차체 지지 장치)의 역할을 하여 주고 나머지는 써스펜션에서 잡아준다고 볼 수 있습니다. 2차 완충장치(1차 완충장치의 제어기능)인 서스펜션은 차량의 상하진동, 롤링,피칭,요잉 등의 상황등, 실질적인 역할은 절대적입니다.
※상하진동(bouncing): 차체의 앞뒤가 평행하게 위 아래로 움직이는 것.
※피칭(pitching): 피칭은 쉽게 놀이터에서 쉽게 볼 수 있는 시소를 생각하면 된다. 차체가 위아래로 움직이는 것을 롤링이라고 한다면 이해가 쉽다. 앞 쪽이 내려가면 뒤쪽이 올라가게 되고, 뒤쪽이 내려가면 앞 쪽이 올라가고.
※롤링(rolling): 롤링은 코너를 돌 때 가장 많이 느끼게 된다. 코너를 돌 때 한쪽으로 기울게 되는데, 왼쪽으로 기울게 되면 오른쪽이 올라가고, 오른쪽이 기울게 되면 왼쪽이 올라가게 된다.
※요잉(yawing): 요잉은 롤링과 마찬가지로 코너를 돌 때 느끼게 된다. 롤링과 비슷한 점이 있지만 요잉은 차량의 진행 방향이 왼쪽, 오른쪽으로 바뀌는 것으로 생각하면 쉽다. 왼쪽으로 진행을 바꾸면 차량 뒤 부분은 오른쪽으로 틀게 되고, 앞 부분이 오른쪽으로 진행한다면 뒤 부분은 왼쪽으로 틀게 된다. 이러한 것이 연속적으로 반복된다고 생각하면 된다.
4. 써스펜션(Suspension)을 구성하는 부품들
차량의 하부구조를 살펴보면 써스펜션이 없는 차는 없습니다. 물론 경운기 앞 쪽 같은 경우와 리어카등은 예외로 들어가죠. 자동차의 써스펜션 부품 중 중요한 구성부분인 스프링(Spring)과 쇽업쇼바(Shock Absorber)에 대해 이제부터 언급하도록 하겠습니다.
4-1 스프링
스프링..영어로 SPRING...무엇에 쓰는 물건인지 모르는 사람은 없습니다. 차량에 가장 많이 쓰이는 스프링으로는 크게 코일 스프링(Coil),판 스프링(leaf), 토션 바 스프링(Torsion Bar), 이렇게 3가지가 대표적으로 쓰입니다. 물론 에어스프링,고무 스프링등등, 특수하게 사용되는 것들도 있고 아마 지금도 누군가가 무언가 만들어 내고 있겠지만 차량스프링은 위에 언급한 3가지가 메이저 급으로 가장 많이 널리 쓰입니다.
각 스프링의 장단점을 알아보도록 하겠습니다.
A. 겹 판 스프링(Leaf Spring)
일반적으로 사륜구동의 차량, 트럭이나 화물차 같은 무거운 물건을 많이 싣고 다니는 차량에서 많이 볼 수 있습니다.
판 스프링은 여러 개의 U자 모양의 철판을 덧대어 겹쳐서 만들어지는데 무거운 무게를 지탱하고 큰 진동에 강하다는 장점과 구조가 간단하고 설치가 간단하며 내구성 또한 좋은 것으로 알려져 있습니다. 단점은 잔 진동을 흡수하는 부분에는 미약하기 때문에 스프링 효율면으로 볼 때 완벽하다고 말하기는 어렵다는 점이 지적됩니다.
판 간 마찰이란 여러 장의 판이 겹쳐지기 때문에 겹쳐지는 판과 판사이의 마찰로 인해 원활한 스프링 작용을 방해하는 부분이 이 스프링에는 존재하기 때문에 판과 판 사이에 스페이스를 설치해 주는 것이 주요한 키 포인트인데, 공간이 너무 크게 생기면 판 스프링의 변형과 작동이 원활히 되지 않는 점을 유의해야 하는 문제가 있습니다. 또한 이 스프링의 특징은 거의가 솔리드 액슬 (일체식 차축)에 달려져 있다는 것으로 아마도 서부시대 포장마차나 중세유럽의 마차에 달려있는 스프링도 이 겹 판 스프링이었던 것으로 알고 있습니다. 판 스프링은 역사가 오래된 스프링이고 이제는 구형 방식으로 분류되는 형식의 현가장치입니다. 하지만 오래되긴 했어도 아직도 사용된다는 것은 그만큼 내구성이나 검증면에서 신뢰할 수 있는 구조를 가지고 있다고 볼 수 있습니다.
※리프스프링의 시초
현대적인 개념의 서스펜션 구조가 등장한 것은 무려 200여년전이다. 엔진이 개발되기도 전의 일이었다. 1805년 영국에서 자동차 역사에 있어 매우 획기적인 발명품이 등장했다. 마차 제작자인 "오버디어 엘리오트"가 반 타원형의 "리프스프링"을 고안해 낸 것. "리프스프링"은 길이가 다른 쇠나 나무 판을 몇 겹으로 겹쳐 만든 완충장치로서 간단한 구조에 비해 승차감과 안정성이 뛰어나 최근까지도 트럭등 화물차에 주로 쓰인다. 판 스프링이라고도 불린다. 엘리오트의 발명은 당시 마차 개발에 일대 변혁을 가져왔다. 반 타원형 리프 스프링이 등장하기 이전에는 알파벳 C자 모양의 리프와 가죽벨트로 차체를 지지하여 연결봉으로 앞,뒤 차축을 연결하는 방식이 주로 적용되었다. 반 타원형 리프 스프링은 차체와 차축을 직접 연결해 앞뒤 차축을 잇던 연결봉을 없앨 수 있었다. 이에 따라 차 무게가 줄고 높이도 낮아져 타고 내리기가 편해졌다. 또 바퀴의 움직임에 따른 차체 흔들림도 감소해 승차감이 놀랄 만큼 개선됐다. 이 방식은 코일 스프링이 개발되기 이전까지 최고의 차체 서스펜션으로 자리하였다.
B. 코일 스프링(Coil Spring)
말할 것도 없이 우리가 그냥 스프링하면 연상되는 것이 이 코일 스프링입니다. 용도에 따른 일정 구경의 철사를 원형으로 꼬아 놓은 모양의 이 스프링은 "인장스프링"과 "압축스프링"의 두 가지가 대표적이지만 차량에는 거의가 압축스프링, 즉 눌렀을 때 늘어나려는 성질을 이용한 스프링입니다.스프링 고유의 완충작용을 충실히 이행하는 스프링으로 구조상 가지는 몇 가지 문제 점을 제외한다면 스프링 작용(완충작용)만으론 아마도 제일 뛰어난 스프링이라고 볼 수 있습니다. 단점은 하중을 받는 방향으로의 기능은 뛰어난데 비해, 좌우측으로의 횡 방향으로의 변형에는 무방비라는 점. 그러므로 인한 보조적인 장치와 설치하기 위한 구조가 복잡해 진다는 단점이 있습니다. 또한 스프링 외경과 높이 차이에서 오는 좌 굴이나 공진 같은 문제점도 내재되어있기 때문에 스프링의 적용에 보조적 보완이 필요합니다.
C. 토션 바 스프링(Torsion Bar Spring)
현재 국내에서 생산되는 갤로퍼, 뉴 코란도, 무쏘등의 차량과 경 트럭, 승합차 같은 차량의 전륜에 쓰이는 스프링으로 그 구조는 둥근 쇠막대기와 같은 형태.
이 스프링의 동작원리는 봉을 한쪽은 고정시키고 한쪽을 꼬았을 때 원래 위치로 돌아가려는 성질을 이용한 것. 장점으로는 구조가 간단하고 설치공간이 적게 차지한다는 잇 점이 있고, 단점으로는 큰 충격의 흡수에 약하고 스프링의 스트로크가 상대적으로 적고 변형이 쉽게 올 수 있다는 점이 단점이라고 할 수 잇습니다.
주로 독립현가 방식의 써스펜션에 쓰이는 스프링이기도 하죠. 그 밖의 여러 가지 스프링이 있는데... 예를 들면 고무 스프링이라던가 아니면 에어스프링 등이 있으나 이것들은 메인으로 사용되는 경우는 드물고 보조적인 스프링으로 사용되는 경우가 많습니다.
4-2 쇽 업소바(Shock Absorber)
흔히들 "쇼바"라고 줄여 부르는 쇽업쇼바는 쇼바 또는 댐퍼 등으로 불리어 지기도 합니다.
무엇으로 불려지든 이놈의 가장 큰 존재이유는 스프링의 진동을 적당히 억제해서 차량 및 운전자의 피곤함을 줄여주는 역할이 주 임무이죠. 가끔씩 쇼바를 바꾸면 차가 올라가느니 하는 소리를 듣기도 하는데 그럴리도 없겠지만, 만에 하나 그러한 일이 있다고 한다면 그것은 차량에 역 기능으로 작용될 공산이 크다고 볼 수 있습니다. 그 이유는 쇼바로 인해 지상고가 올라간다면 아마 2가지가 있을 것입니다.
첫째- 쇼바가 최대 압축되었을 때의 길이가 스프링의 압축 길이 보다 길 경우, 당연히 차고는 올라갑니다. (스프링 제어, 완충장치로서의 기능은 전혀 기대할 수 없고, 단순히 지지대의 역할이외에는,,, 거짓말 좀 보태면 휠 트래블 늘리려고 무조건 긴 쇼바 쓰면 이런 경우 생길 수 있다...) 근데 이 경우는 쇼바가 있으나 마나 한 경우. 스프링이 줄어들고 싶어도 쇼바 때문에 못줄어든다. 당연히 쇼바는 얼마안가 못쓰게 됩니다. 이런 경우는 별로 없을 것.
두번째- 쇼바의 댐핑 압력이 스프링 상수보다 큰 경우 당연히 차고는 올라갑니다.
근데 이 경우는 위의 경우와 반대로 스프링이 있으나 마나 되겠습니다. 역시 스프링이 줄어들거나 늘어나고 싶어도 제 기능을 기대하기 힘들죠. 그렇지 않다면 지상고를 유지할 만한 위치에서는 쇼바가 스프링보다 단단해지면서 늘어나고 그렇지 않은 위치에서는 물렁해야만 하는 특수 기능(?)을 가져야 될 것입니다.(?) 쇼바가 정지해 있으면 댐핑 압력이 알아서 스프링보다 강해지는 인공지능 시스템 일 경우에는 말이 되겠죠. 이렇게 다단계동작 내지는 프로 그레시브 한 기능을 가진 쇼바를 만들어 내는 회사가 과연 있을지? 그리고 우리가 그 쇼바를 구매할지도 의문이고 이렇게 얘기를 하면 스프링이 차를 받치고 있기 때문에 가스 쇼바가 조금만 힘을 보태 늘어나면 차가 조금 올라가진 않을까?라고 말할 사람이 있을지 모를텐데 그런 사람에게는 이렇게 말씀드리겠습니다. "차라는 물건은 움직여야 의미가 있다 위의 얘기라면 조그만 돌멩이가 깔린 길 에서 조차 그 지상고가 올라간 것이 의미가 있겠나?" 이야기가 삼천포로 빠지는 경향이 있네요. 위와 같이 쇼바의 기능에 대해 장황하게(?) 설명을 했습니다. 흔히들 질문을 하는 "쇼바는 어떤 것이 좋은 쇼바냐?"라는 질문을 듣자면 "과연 어떤 쇼바가 오프로드에서 좋은 쇼바냐?" "라는 것이 됩니다. 만일 누가 이런 질문을 한다면 나의 대답은 거의가 "알 수 없다"라는 애매 모호한 대답을 해주는데, 그 이유는 위에서 설명했던 스프링의 경우, 원래 출고 당시 달려있는 스프링을 사용자가 바꾸는 경우는 거의 없더군요...물론 조금 더 긴 스프링이나 조금 더 강한 스프링으로 바꾸는 경우는 있지만 판 스프링을 코일로든지, 코일스프링을 토션 바로 바꾸는 경우는 거의 없죠. 하지만 쇽업쇼바는 그렇지 않습니다. 애프터 마켓 용으로 출시된 쇼바는 메이커별 그레이드 별로 그 수를 헤아리기 어려울 만큼 종류가 많습니다. 그 많은 종류를 다 장착해 보고 말을 할 수도 없고.. 또 다 장착해보고 어떤 것이 좋다고 한들 그것은 내가 느낄 때 그러한 것이지 여러분의 느낌이 그런 것이 아닙니다.
쇼바라는 것은 승차감에 많은 영향을 주는 현가장치의 구성품입니다. 승차 감이라는 것은 개인간의 격차가 무척 크다고 할 수 있습니다. 무슨 소리냐 하면 딱딱한 느낌을 선호하는 사람이 있는가 하면 소프트 한 것을 좋아하는 사람이 있다는 얘기입니다. 그러나 백인백색이라 어떤 것을 꼭 집어 줄 수는 없다는 것이지, 일반적으로 너무 딱딱하면 운행시 피로 감이 크고 너무 소프트하면 멀미가 난다는게 일반적이라고 볼 수 있습니다. 그렇다면 쇼바는 아무거나 하면 되는가? 하지만 최소한의 요구조건은 있습니다. 온 로드에서는 자신에게 승차 감이 알맞고 코너 링이나 주행시 문제가 없는 것이면 별 문제가 없겠죠. 오프로드에서는 조금 다른데 노면이 험한 지형에서는 댐핑 압력이 강한 쇼바를 요구하는 경향이 크죠. 그 이유는 바위나 불규칙한 지형(요철의 높낮이 차가 큰)에서의 주행시 댐핑 압력이 무른 쇼바 차량의 경우 차량이 좌우로 크게 흔들리는 경우가 발생할 수 있는데, 이상태가 몇 번 연속되면 전복될 수 있는 요소가 많습니다. 뿐만 아니라 바위나 둔 턱을 내려갈 때나 올라갈 때 차량의 바디 전체가 쿵하고 쑤욱 내려가고 쑤욱 올라가는 상황은, 하체의 여러 장치가 바닥과 부딪쳐 엄청난 데미지를 줄 수도 있습니다. 이 것말고도 여러 가지 요구조건이 있겠지만 위의 사항이 차지하는 비중이 크며 그렇기 때문에 댐핑 압력이 강한 쇼바를 선호하는 것일 겁니다. 하지만 이런 상황은 어떠한 전제 조건이 만족되었을 때 효과가 있습니다. 그것은 오프로드에서 차량을 진행 시킬 때에는 최대한 저속으로 주행을 해야 한다는 것. 아무리 쇼바의 댐핑 압력이 강하고 비싼 쇼바를 달아봤자 엔진 알피엠을 올려서 그대로 오프로드에 차를 쳐 박듯이 우당탕탕 주행하는 차량에게는 해당사항이 그리 크지 않고 효과도 미미하게 느껴질 것입니다. 그런 사람은 그러한 쇼바의 진정한 특성을 느끼지 못하죠. 참고로 필자는 현재 란쵸rs9000을 차량에 세팅하고 있습니다. 지금까지 장착해본 쇼바로는 란쵸5000, 먼로 매그넘, 가야바 이렇게 4종류정도를 장착해 봤으나 실 예로 먼로 매그넘이 생각보단 나에게 맞았던 것 같고 판 스프링 차량에 적용이 잘된 것으로 기억합니다. 란쵸의 경우 차량의 스프링 오버 액슬 후 9000을 장착했었고 3~4개월 주행 후 차량의 스프링을 코일 스프링으로 바꾸게 되면서 쇼바를 어떤 것으로 갈 것인가 고민했으나 싱글액션타입이라서 코너 링에서 무너질 것 같았음. 테스트 해본 결과 판 스프링에서보다 코일 스프링에서의 차량과의 궁합이 더욱 잘 맞는 것 같아서 기분이 좋았죠.
※단동식과 복동식
스프링이 수축될 때 이를 억제하는 압축(compression) 감쇠력과 스프링이 다시 늘어날 때 이를 천천히 늘어나게 하는 신장(rebound) 감쇠력이 그것. 이에 따라 쇼바도 그 감쇠하는 방향에 따라 구별할 수 있다. 즉 압축이나 신장시 한쪽으로만 감쇠력이 작용하는 단동식과 압축이나 신장시 양방향 모두 감쇠력이 작용하는 복동식(double action)이 있다. 대부분의 오일쇼바와 일부 가스쇼바는 압축이나 신장 한 방향으로만 감쇠력이 작용하는 단동식이며, 대부분의 가스쇼바는 복동식으로 작용하고 있어 스쿼트 현상이나 노즈다이브 또는 롤링 현상 제어에는 효과적. 양측 즉 압축과 신장시의 감쇠력 배분비는 제품마다, 차종마다 달리하고 있으나 3:7 또는 2:8이 주종을 이루고 있으나 5:5에 달하는 것도 있다. 험한 오프로드에는 단동식 중 신장 감쇠력이 강한 타입이 돌출부에 의한 타이어의 상승 충격을 잘 흡수할 수 있어 효과적이라는 것이 정설입니다. 세계적으로 유명한 4륜구동 전용 쇼바들이 모두 신장 감쇠력 단동 타입으로 된 것이 우연이 아닐 듯.
5. 써스펜션 시스템의 대표적 몇 가지
사실 4륜구동에 쓰여지는 써스펜션은 대표적 몇 가지라고 할 것도 없고 크게 나누면 2가지로 나눠 집니다.
첫째 일체식 현가장치
둘째 독립식 현가장치 여기에서 각각2가지씩 더 나눠져서 토탈 4가지의 시스템을 가장 많이 씁니다.
<일체식 현가장치(rigid axle type)>
거의 아시겠지만 일체식 현가장치라 함은, 구형코란도, 록스타, 갤로퍼후륜, 무쏘 뉴 코란도 후륜, 레토나 스포티지 후륜처럼 액슬이 한 개로 이루어진 일체식 차축에 사용되는 써스펜션으로 판 스프링이 적용되는 경우와 코일 스프링이 적용되는 경우 2가지가 있습니다.
일체식 현가장치의 장점은 액슬이 일체식이라서 구조가 간단하고 내구성이 좋으며 단점은 한쪽 바퀴가 움직이면 다른 쪽 바퀴도 따라서 움직인다는 겁니다.여기서 주목할 점은 단점인 양쪽 바퀴가 연결되어 있기 때문에 승차 감 측면에서 한쪽 바퀴에만 충격이 와도 양쪽 바퀴가 다 움직인다는 점은 안좋은 점입니다.하지만 오프로드에서 이 부분은 장점이라고 할 수 있습니다. 독립현가장치보다 휠 트래블이 길고 최저지상고가 변화되는 부분을 우리는 알고 있죠..
-판 스프링 타입(leaf)
일체식 차축에 판 스프링이 좌우 1개씩 달린 시스템으로 가장 널리 사용되고 가장 오래된 시스템 중의 하 나. 대표적으로 구형 코란도와 록스타가 전 후륜 모두 이 타입으로 적용되어있어서 흔히 볼 수 있고 외국의 차량도 많이 적용되어있습니다.
오프로드에서 상대적으로 유리한 솔리드액슬 타입의 주종이 판 스프링 타입이고 오래 사용되어 왔으나 근래에는 코일 스프링 타입으로 전환이 되고 있는 형편. 장점은 스프링에서 설명했듯이 별다른 보조장치가 필요없는 심플한 구성으로 가격이 싸고 판 스프링이 앞 뒤, 좌 우의 차량 흔들림을 잡아주므로 링크류가 필요없고(굳이) 유지보수가 간단하고 내구성 또한 뛰어납니다. 단점으로는 판 스프링 고유의 특성으로 인해 승차 감이 좋지 않은 부분이 단점으로 작용되고 승차 감을 위해서 너무 부드러운 스프링을 장착하면 판 스프링이 스프링의 고유기능이외의 링크류 역할을 같이 해주는 기능이 떨어져 차가 흔들린다든지 유동이 발생되기도 하므로 차량의 운행에 지장을 주게 되죠. 특징으로 샤클이란 일종의 링크로서 스프링 끝 단에 부착되어 있습니다. 꼭 한 개씩만.....
-코일 스프링 타입/링크시스템(coil/link)
일체식 차축에 코일 스프링이 좌우에 장착된 시스템으로 무소나 뉴 코란도 후륜, 레토나후륜, 갤로퍼 인터쿨러 후륜에 장착되어있는 시스템. 코일 스프링의 특성상 횡 방향의 흔들림을 잡아주기 위해서 여러 개의 링크로 복잡하게 이루어져 있는 구조. 하지만 그리 복잡하지 않은 원리로 구성 되어있습니다. 원리는 간단합니다.
우선은 코일로 이루어진 시스템을 보자면 3링크, 4링크, 5링크..라는 이야기를 많이 들었을 것입니다. 그러면 이것은 무엇을 이야기하는 것인가? 아무 것도 없는 상태에서 앞 뒤 액슬 위에 코일 스프링 4개를 올리고 차량의 몸체를 올려 놓았다고 연상해 보죠. 어떤가? 불안하지 않은가? 코일이 좌우로 움직임에 따라 바디가 흔들거린다는걸 대번에 알 수 있죠. 바퀴 따로 몸체 따로... 판 스프링의 경우 스프링의 앞과 뒤 그리고 중앙이 고정되어 있다는걸 알고 있을 것입니다. 실제 그렇기 때문에 액슬과 바디가 고정되어 있어서 별다른 링크 같은게 없어도 크게 유동이 없죠. 하지만 코일 시스템의 경우 스프링을 고정하는 부분은 실제 없고 정확히 표현 하자면 스프링을 링크로 이루어진 틀 속에 가둬 둔다는 것이 맞다고 생각할 수 있습니다. 그렇다면 이 통제 불가능한 코일 스프링을 어떻게 가둬 둘 것인가? 좀전에 이야기했던 상황으로 되 돌아가보죠. 액슬 위에 코일 스프링이 차량의 4귀퉁이에 있고 그 위에 바디가 올라가 있습니다. 일단 액슬이 차량의 전후와 좌우로 움직이지 못하게 하고. 스프링은 그대로 두고 액슬과 바디가 전후 좌우로 못 움직이게 만들면 코일 스프링은 움직임 없이 가둬져 있는다는 것입니다.
리어 서스펜션 5-LINK 구성도
1. 스프링 시트
5. 어퍼암
2. 코일 스프링
6. 로우암
3. 래터럴 로드
7. 커넥팅 링크
4. 쇽 업쇼버
그럼 상하는? 상하는 움직여야 됩니다. 당연히 상하로 움직이려고 스프링을 쓴 것이죠. 물론 너무 많은 상하로의 움직임은 리미트 장치로서 필요이상의 벌어짐을 억제해야 하지만 이번 단원에서는 다루지 않겠습니다.
무엇보다 제일 중요한 것은 어떠한 부품이든 필요한 기능이외의 부분은 동작하거나 작용하지 않아야 한다는 것이 제일 중요하죠. 코일 스프링에서 우리가 필요한 기능은 상하로 움직이는 기능뿐이라 할 수 있습니다. 이것이 좌우로 움직이거나 상하로 움직이면서 좌우로 조금 삐끗하는 부분이 우리가 의도하지 않은 부분이라면, 혹은 통제가 불가능하다면 문제가 된다고 볼 수 있습니다. 다시 돌아가서 차량이 코일 스프링 위를 의도하지 않은 좌우 움직임을 방지하는 것은 통상적으로 레터럴로드 혹은 레터럴 아암이라고 부르는 링크입니다. 코일 스프링 차량의 뒤꽁무니 밑을 보면 가로로 혹은 조금 대각선으로 길게 차축방향으로 가로지른 작대기가 하나 보일 것입니다. 이게 뭔데? 좌우로 움직이는걸 방지한다는 거지? 링크라는 말은 무엇과 무엇을 연결한다는 뜻인거 다 알죠? 이 레터럴 로드는 액슬과 프레임이 연결되어있습니다. 그러므로 이 작대기가 휘지 않는 이상 좌우로는 못 움직인다는 것이죠. 물론 고정부위가 파손되면 움직이긴 하겠지만. 이상 유무는 직접 흔들어 보면 알 수 있습니다. 잘 모른다면 레터럴 로드를 빼고 흔들어 보면 알 수 있죠.. 너무 심하게 흔들진 마시길. 그렇기 때문에 레터럴 로드의 설치 최적 요건은 수평상태가 제일 효율성이 높습니다. 써스펜션 리프트업 작업을 하면 프레임 위치가 상승하기 때문에 레터럴 로드가 대각선 모양이 되는 경우가 있는데 각도에 따라 큰 문제는 없겠지만 최적의 조건은 아니라는 걸 염두에 두어야만 합니다. 일단 좌우로의 움직임은 막았으니, 코일 스프링이 좌우로 휘거나 변형되고 싶어도 레터럴 로드라는 링크 때문에 못 움직이게 됩니다. 위아래로 움직이면서 스윙궤적에 따라 움직이기는 하지만 그 궤적을 벗어나지는 못합니다. 그 다음 전후로의 요동, 액슬의 앞 뒤 움직임은 앞 뒤 방향으로 설치된 링크로 잡습니다. 예를 들어 후륜의 경우 거의 앞 방향으로 보면 링크가 좌우 2개내지는 4개가 설치 되어있는 것을 보실 수가 있는데 이렇게 링크로 고정시킴으로 인해 전후 방향의 스프링 움직임을 억제하게 되는 것이죠. 3링크, 4링크, 5링크.... 좋다..다 좋은데 앞뒤방향 잡아주는거 좌우로 2개 좌우방향 잡아주는거 1개 해서 3링크라는 이야 긴데 그것 까지는 좋다. 근데 4링크,5링크는 또 뭐냐. 구조라는 건 간단한게 좋은거 아니냐?라는 궁금증이 생길 것이고 그것은 맞는 말. 구조는 간단한게 좋습니다. 근데 그게 꼭 그런 건 아니고 전제조건이 있는 개념이란 말입니다. 필요한 동작을 확실히 원활하게 하되 구조가 최소한 간단할 것. 골머리 아픈 이야기 잠깐 할까요? 차량의 여러 부품이 있는데 그 부품의 동작 특성은 다릅니다. 원하는 기능만을 동작하고 불필요한 부분의 동작이 없으면 좋은데, 그게 현대 기술력의 한계 혹은 여러가지 문제로 인하여 불가피 한 경우가 많죠.판 스프링의 경우를 보면, 데후가 그냥 아무생각 없이 위아래로 움직이면 정말 좋지만 판 스프링이라는 거 판이 펴졌다 줄어들었다 해야 하는 것이기 때문에 길이 변화를 없앨 수가 없죠. 그래서 샤클이라는 것이 있습니다.
근데 샤클이 있음으로 인해 액슬이 상하로 움직이는거 뿐만 아니라 위로 올라가면서 샤클 방향으로 움직이고 아래로 내려 오면서 는, 샤클 반대방향으로 움직이는데, 즉 삐딱하게 틀어진다는 것입니다. 뿐만 아니라 코일 스프링 같은 경우에는 4링크 5링크를 사용해도 액슬이 링크고정위치를 기준으로 액슬이 스윙하죠. 아래로 내려올 때 링크의 프레임 고정부분을 기점으로 당겨지면서 내려온다는 얘기입니다. 이러한 동작은 써스펜션의 동작상에서는 나쁜 기능으로 작용됩니다.
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하지만 이렇게 스윙하지 않으면 이번에는 드라이브 샤프트의 조인트 최대 굽힘 각도가 너무 급해져서 유니버셜 조인트가 파손될 가능성이 커진다. 이러한 동작은 드라이브 샤프트 기준으로 볼 때에는 좋은 기능으로 적용됩니다. 서로 상호관계에 있는 여러 가지 기구의 조합이라는 현재상황에서 여러 마리의 토끼를 어떻게 잡느냐는 부분이 커다란 화두로 항상 자리잡을 것입니다. 다시 돌아와서 3링크,4링크,5링크에 관한 이야기를 합니다.
** 3링크
3링크의 대표적인 차량은 아마도 갤로퍼 인터쿨러의 리어 써스펜션이 아닐까 합니다. 주물로 이루어진 트레일링 암좌우 2개, 레터럴 로드1개와 코일스프링, 그리고 쇼바로 이루어진 써스펜션입니다. 일반적이고 가장 많이 사용되는 전형적인 3링크 써스펜션입니다.
한번들여다 보세요. 이 시스템의 특징은 상대적으로 간단한 구성과 내구성이 뛰어나다는 것이 장점입니다. 액슬측을 보면 2포인트이상 고정이 되어있고 프레임측을 보면 고무 부싱으로 처리되어 플렉시블 한 동작을 할 수 있게 되어 있습니다. 액슬측의 2포인트 고정은 가장 기본적인 고정방법으로 주행시 액슬의 유동으로 인한 문제를 해결하기 위해서 액슬을 고정시키기 위한 것입니다. 참고로 4링크나 5링크같은 멀티 링크는 1포인트 고정입니다. 이 시스템의 단점은 액슬을 단단히 잡아주기는 하되 액슬의 상하운동시 캐스터 각도등의 수치들이 트레일링 암의 상하운동에 의해 변화된다는 것을 알 수 있습니다. 트레일링 암에 액슬이 단단히 고정되어 있으니까요. 물론 조금의 상하운동으로 차가 뒤 짚어 질만큼은 아니겠지만, 그 부분은 문제가 되며 차량의 써스펜션 리프트업시에도 트레일링 암이 각도가 가파르게 되면 캐스터나 캠버 등의 각도가 따라서 변하게 됩니다. 물론 보완할 방법은 있고 갤로퍼의 경우는 후륜이라서 크게 문제시되지는 않지만 전륜에 부착되어 있는 차량이 있다면 튜닝이 불가피하게 되겠죠..
** 4링크,5링크
멀티 링크라는 개념은 아마도 3링크에 비해 멀티라는 이야기 겠죠? 4링크는 레토나 후륜에 적용되어있고 5링크는 뉴 코란도나 무쏘의 후륜에 적용되어 있습니다.
뉴 코란도 리어 서스펜션 구성도
1. 스프링 시트
5. 어퍼암
2. 코일 스프링
6. 로어암
3. 래터럴 로드
7. 커넥팅 로드
4. 쇽 업쇼버
8. 스테빌라이저 바
둘다 당연히 레터럴 로드1개와 4링크의 경우는 트레일링 암이 액슬 하부에 좌우2개 액슬 상부에 정확히는 수박통 중간윗 쪽에 1개의 링크가 있습니다. 5링크는 레터럴 로드1개와 액슬하부 좌우에 2개의 링크와 상부에 2개의 링크로 이루어져 있습니다. 둘다 원리는 비슷합니다. 3링크의 경우 트레일링 암에 액슬이 2군데 고정되어 있지만 멀티링크는 1군데만 고정되어 있습니다. 다만 윗 쪽에 링크가 하나 혹은 2개가 더 있어서 액슬이 움직이지는 않지만 액슬의 상하 운동시 평행 사변형 식으로 캐스터 각이 일정 거리만큼은 변하지 않고 그대로 내려왔다 올라가게 만들기 위한 것입니다. 즉 위아래 운동이나 리프트업 상태에서도 캐스터등의 각도는 크게 변하지 않는다는 점이 장점입니다. 단점은 당연히 링크의 갯수가 많아 지니까 관리가 힘들고 복잡해 진다는 부분입니다. 뿐만 아니라 링크의 숫자가 많아지면 써스펜션 동작시 링크간의 간섭이 발생되어 움직임을 서로 억제할 수도 있기 때문에 링크의 길이,설치,위치등등이 상당히 어려운 문제도 동반됩니다. 장황하지만 내용은 그리 많지 않았습니다.하지만 이해를 해두시면 도움이 되는 것입니다. 이상이 대표적인 일체식 써스펜션 시스템에 관한 이야기였습니다. 뉴 코란도 더블 위시본 현가 구조
1. 쇽 업쇼버
5. 스테빌라이져 바 링크
2. 어퍼 컨트롤 암
6. 스테빌라이저 바
3. 스티어링 너클
7. 서스펜션 범퍼
4. 로어 컨트롤 암
독립식 현가장치(independent suspension type)
일체식 현가장치와는 반대로 독립적으로 움직이는 써스펜션 방식을 독립현가 방식이라고 이야기합니다.
근데 뭐가 독립적으로 움직일까? 당연히 바퀴가 독립적으로 움직이는 거죠. 자!! 봅시다. 구형 코란도의 경우 대표적인 일체식 현가장치라고 얘기했습니다. 앞바퀴왼쪽을 돌 위에 올리면 오른쪽 바퀴도 따라서 삐딱해 집니다. 하지만 독립현가장치는 그렇지 않습니다. 이것이 장점이기도 하고 단점이기도 합니다. 휠 트래블이 생겨도 차체는 그냥 있고 발만 드는 형상이니 승차 감은 좋겠지만 바위를 통과하려 하면 걸리는 부분 말입니다. 4륜구동에서 가장 많이 쓰이는 독립현가 장치는 2가지로 스트럿 방식과 더블 위시본 방식이 가장 널리 사용됩니다.
더블 위시본 방식은 갤로퍼전륜, 뉴 코란도 전륜, 무쏘 전륜, 레토나전륜, 산타페 후륜(전륜 스트럿)에 사용되고 있습니다. 국내 생산 중인 대다수의 사륜구동에 적용되는 시스템이라고 보면 됩니다. 구조는 아래쪽의 로우암과 윗 쪽의 어퍼암 그리고 쇼바,스프링으로 구성됩니다. 적용되는 스프링으로는 토션바 스프링이 가장 많이 사용되고 있습니다. 하지만 레토나의 전륜에는 코일스프링이 적용되어 있어요. 동작원리는 아랫 쪽과 윗 쪽 2개의 암이 평행 사변형식의 상하동작을 하는 원리로 스트럿 방식보다는 상대적으로 강도가 강하고 바퀴가 상하운동을 해도 캐스터,캠버 등의 수치 변화가 적다는 점이 장점이고, 솔리드 액슬 타입보다 부드러운 승차감, 조향안정성등이 장점으로 적용됩니다. 단점으로는 좌우측이 독립적으로 구성된 시스템이라서 부품의 갯수가 많고 훨씬 복잡합니다. 그러므로 공간을 많이 차지하고 스트럿 방식보다는 강하지만 솔리드액슬보단 내구성이 떨어진다는 점이 단점이며 오프로드에서의 휠 트래블이 작은 점이 단점이겠죠. 물론 튜닝시에도 대대적인 작업이 되는 것은 말할 것도 없고요. 참고로 독립현가장치의 휠 트래블은 암의 길이에 비례합니다. 하지만 휠 트래블은 우리들이 필요한 것이지 온 로드를 다니는 차량은 필요없습니다. 복잡해지고 돈도 더 많이 드는걸 뭐하러하겠습니까? 혹시나 오프로드 트리뷰트 모델로 생산되는 한정판의 차량이라면 몰라도 내 생각으로는 더 이상의 전 후륜 솔리드 액슬 차량이나 롱 휠 트래블 차량이 국내에서 생산되기를 기다리는 것보다는 인천 앞 바다에 새우젖 배 들어오는거 기다리는 것이 더 빠를 겁니다.
스트럿 방식의 독립현가장치는 사륜구동보다는 승용차에 주로 많이 적용되어 있습니다. 더블위시본과 비슷한 동작을 보이긴 하는데 어퍼암이 없고 쇼바가 어퍼암의 역할을 해주기 위해서 일반 우리가 많이 보는 원통형의 쇼바가 아니라 브라켓이 사이드에 나와있는 경우가 많습니다. 또한 대부분 코일 스프링을 사용하고 국내 사륜구동 차종에는 아마도 산타페의 전륜에 적용되어있는 것으로 알고 있습니다. 장점은 부드러운 승차감과 순발력이 좋고 단점은 더블위시본 보다 내구성이 떨어지고 상하운동시 바퀴 쪽 수치가 변화합니다. 외국의 경우를 봐도 독립현가방식의 경우 더블 위시본이 대다수를 차지하고 있음을 볼 때 오프로드에서의 독립현가장치는 스트럿 방식보다는 더블위시본이 더 적합하다고 할 수 있으며 온로드 주행이라면 몰라도 오프로드에서의 스트럿 방식은 큰 매리트가 없다고 봐야 할 것 같습니다.
간단하게 써스펜션의 대표적인 구조를 알아봤는데요
복습을 하자면,
솔리드 액슬-----판 스프링 방식
코일 스프링 방식
독립현가장치----더블위시본
스트럿
이러한 구조가 대다수를 차지하고 있다고 할 수 있습니다. 적용되어있는 차종을 알려드렸으니 한번 보기만 해도 어떤 것이 어떤 것인지 알 수 있을 것입니다.
기억해두시면 좋구요. 다 알고 있겠지만. 참!! 솔리드 액슬을 절반을 잘라서 가위처럼 움직이는 IFS(인디펜던스)라는 솔리드 액슬 적인 독립 현가장치도 있습니다. 솔리드 액슬이 왼쪽 따로 오른쪽 따로 움직이는 것인데 그것이 일체식과 독립현가의 장점을 둘다 가진 것인지 단점을 둘다 가진 것인지는 모르겠지만 발상 자체는 상큼(?) 하더군요... 물론 우리가 흔히 볼 수 있는 차에는 없는 것이라서 언급은 안했습니다만, 사진을 한번 올리겠습니다. 스프링 아랫 쪽에서는 지금 무슨 일이 일어나고 있는가? 솔리드 액슬과 독립현가장치의 비교를 조금 해보면서 제가 짚고 넘어가지 않은 부분이 있어서 이렇게 말씀 드립니다.
휠 트래블이 길고 짧고, 복잡하고 단순하고... 등등의 비교를 하지만 실제 우리가 운행을 하면서 느끼는 차이점은 아무래도 승차 감 일 겁니다. 승차감과 써스펜션은 불가분의 관계에 있고 이러한 관계 속에는[스프링 아래 하중]이라는 개념이 있습니다. 차량의 여러 가지 구분 중 움직이는 차량의 경우 몸체와 축의 구분의 기준은 우리들의 차량의 스프링이 기준이 됩니다. 즉, 스프링의 아랫 쪽과 스프링의 윗 쪽으로 구분이 됩니다. 차라는 물건이 움직이는 물건입니다. 주행할 때를 연상해보면 스프링 아랫 쪽과 스프링 윗 쪽이 서로 달리 움직인다는 것을 알 수가 있습니다. 노면에 요철이 나타났을 때 차량의 몸체, 스프링의 윗 쪽만 상하운동을 하는 것이 아니라 스프링의 아랫 쪽도 상하운동을 하게 됩니다. 이럴 때 일체식과 독립 현가식 중 어느 쪽이 스프링 아래가 무거운지는 다 아실 테고 상대적으로 한참 무거운 솔리드액슬이 가벼운 독립현가장치보단 요철을 통과할 때 스프링 윗 쪽으로 치받는 정도가 클 것은 당연한 이치이겠죠. 큰 충격이 치고 올라오니까 같은 서로 비슷한 수준의 부품을 가지고 있는 경우에는 일체식 차량의 승차 감이 당연히 더 좋지 않다는 것을 알 수 있죠. 하물며 타이어를 교체해서 33인치나 35인치의 머드 타이어나 오프 전용타이어의 경우 사이드 월의 두께나 트레드 면의 두께로 무게가 엄청나게 늘어납니다. 승차감..좋아질래야 좋아질 수가 없습니다. 물론 승차 감이라는 것은 여러가지 상황의 복합적인 현상이라서 뭐가 문제다, 라고 말하긴 힘들지만 제가 말하는 부분도 큰 비중을 차지하는 부분이라는 말입니다.
승용차가 부드럽게 지나는 요철의 노면도 리프트 업에다가 타이어업의 차량은 꿀렁 거리며 뒤뚱거리면서 지나가는 걸 쉽게 볼 수 있습니다. (쇼바댐핑압력 만 땅, 리프트업,타이어업,스프링 뻣뻣....헉!! -_-;) 뿐만 아니라 타이어가 커지면 출력이 많이 딸립니다. 출력이 딸리면 기어비를 조정하죠. 차는 어느 정도 가지만 사실 휠과 차축의 경계부분에는 엄청난 스트레스를 주고 있는 상황임을 염두에 항상 두셔야 합니다. 타이어는 자신이 감당할 수 있는 크기로 다니는게 좋습니다. 아무도 책임을 져주지는 않습니다. 대강 개략적인 기본 써스펜션의 비교가 끝났네요. 다음 시간부터는 슬슬..튜닝의 실제 적용 팁이나 튜닝방법들에 대한 생각들을 적어보고 알려드리겠습니다. 그럼 다음에.....
원래 이 글의 작성의도는 처음 튜닝이란 걸 접해보는 회원들에게 현재 우리주위에서 접할 수 있는 몇 가지 튜닝의 종류와 그 구성을 구어체로 쉽게 풀어서 써보려던 것이었습니다. 너무 쉬워서 초보자도 다 아는 내용이다..라는 말씀과 그래도 어려워서 이해가 잘 안된다..라는 의견이 있더군요. 쉽게 설명이 되어 있어도 비중이 가벼운 내용이 결코 아니며 내용상 조금 어려운 부분이 있더라도 가만히 생각을 여러 번 해보면 이해가 충분히 갈 것이므로 대충 넘어가지 마시고 되도록 이해하시고 읽어보시면 도움이 될 겁니다. 처음 오프로드 동호회에 가입해서 지금까지 꾸준히 활동을 한다고는 하고 있지만 사실 기존 활동하던 동호회의 내부변화 보다는 외부의 변화가 더 크게 느껴지는 것이 사실입니다. 수많은 클럽들이 생겨나고 회원 수만 하더라도 몇 백 명씩 활동하는 클럽들도 부지기수이고 차량의 상태도 요즘은 웬만해선 33" 사이즈가 기본이고 거리를 지나가다가도 MT타이어에다가 33"을 장착한 차량이 심심치 않게 눈에 띄는 현실이 지금인 것입니다. 그런데 그 많은 사람들이 진정 튜닝의 필요성을 느껴서 그런 작업을 했을까? (따지자는 것이 아닙니다)라는 궁금증을 가지면서 일반적으로 통용되는" 그거 원래 그래"라는 말로 어물쩡 넘어가는 튜닝에서 오는 문제점들을 알고 나 있을까 하는 생각도 들더군요. 원래 오뎅(어묵이었던가?) 만드는 공장에 가본 사람은 오뎅을 안먹고 엿 공장 다니는 사람들은 엿을 안먹는다면 서요? (예전 어릴 때 언 듯 들은 기억이 납니다만....-_-;)
◆ 무너지는 발란스
양산용 차량이 한 대 있습니다. 구형 코란도 이거나 뉴코란도 이거나 상관은 없습니다. 이 차량이 양산되기 까지 많은 시행착오와 고민 끝에 제품이 우리 눈앞에 와 있는 것입니다. 설계자가 설계를 할 때에는 이 차량의 대상 이용자가 어떤 사람들이며 어떤 환경에서 사용하게 되는가라는 부분을 반드시 고심하게 됩니다. 차량이 승용차라면 대상 도로의 포장률이 몇 퍼센트이며 어떠한 환경 속에서 어떠한 지형을 얼마나 다니는가? 어떤 계절은 얼마나 되며 눈은 얼마나 오고 비는 얼마나 오는가? 등등... 고민 속에서 대다수 사용자들이 두루 만족할 만한 차량을 설계하게 되는 것이지요. 통상 일컫는 "지프"라는 사륜구동의 경우에도 마찬가지입니다.
프레임이 있고 덩치가 크다는 이유로 혹은 안정성과 폼 난다는 측면,연료비가 적게 든다는 점 등으로 한국의 사륜구동은 정의됩니다. 사실 한국이라는 나라가 포장이 얼마나 잘 되어 있습니까? 웬만한 곳은 비 포장이 잘 없을 지경이지요. 고로 대다수의 사륜구동은 90퍼센트 아니 그이상이 온 로드를 쾌적하게 주행하게끔 되고 수요자들은 그것을 원할 겁니다. 당연히 현재의 사륜구동은 많은 소비자의 요구조건처럼 온 로드의 주행성에 적합하게 세팅되어 출 시되게 됩니다. 온 로드에 어울리는 써스펜션,온 로드에 어울리는 승차감, 온 로드에 어울리는 타이어와 휠,시트,지상 고,연료탱크크기.....온 로드에 어울리는 기어비..거의 자동차 전 부분이 온 로드에 포커스가 맞춰지고 아주 조금 오프로드에 세팅이 될 겁니다. 심하게 말해서 현재 국내에서 생산되는 사륜구동 차량이 사륜이 구동되고 사륜기어가 있는 것말고 승용차와 다른게 뭐 별로 없습니다. 당연히 순정 상태의 차량으로 고 난이도의 험로를 뛴다면 얼마안가서 차량은 다 부숴지고 그렇지 않다면 차 고치다가 볼일 다 보는 경우가 생긴다는 말입니다. 게다가 그나마 구형 코란도나 갤로퍼는 다행이지만 근래에 나온 스포티지,무쏘,뉴코란도 같은 차량의 휠 하우스를 보면 외관상의 아름다움을 위해 좁게 설계되어 휠 하우스를 잘라내는 경우가 얼마나 많습니까....(에피소드)-- 작년인가?로 기억이 되는데 후배 한 녀석이 타이어를 사러 타이어가게에 갔었답니다. 근데 누군가 타이어를 사러 온 뉴코란도 오너가 33인치를 차량에 장착하려다가 들어가지가 않자 (전혀 타이어 인치 업에 대한 준비 작업이 없는 노말 상태) 타이어 가게 앞에서 핸드 그라인더로 휀다를 둥그렇게 잘라내 버리고 달고 가더라는 군요..-_-; 겉으로 웃으며 속으로는 헉!! 하고 경악을 했었습니다. 그이의 과격함과 대범함(?)에 경악을 한게 아니고 차라는 게 정지상태에서 세팅만 되면 다 되는게 아닌데 그 상태의 차량을 주행한다는데 놀랐으며 분명 그 사람은 어디인가에서 33"세팅된 뉴코란도를 보았기에 그런 무모한(?) 일을 벌인 것이겠지요. 그 사람을 비난하거나 조소하고 싶은 마음은 없습니다.
당연히 휠 하우스를 잘라내는 것도 하나의 방법으로 사용되고 있고 그 잇 점도 물론있는 작업방법중의 하나이지만 그것이 그냥 아무 생각없이 시행하는 것은 아닌 것이지요. 다만 현재의 상황이 무언가 잘못돼 있고 그것을 막을 방법은 오프로드 문화가 성숙되고 튜닝의 전반적 이해가 널리 알려져서 주변의 친구나 카 센터 혹은 타이어 가게에서 타이어만 팔기에 급급하거나 이상한 괴짜를 하나 보았다는 에피소드가 아닌 그를 논리적으로 이해를 시켜줄 수 있는 시스템이 되어 있어야 한다는 생각일 뿐이죠..각설하고...(자꾸 삼천포로..) 사륜구동 차량의 세팅 상태가 온 로드 세팅이건 오프로드 세팅이건 간에 세팅이 되어있는 상태라고 한다면 이 세팅된 차량에 튜닝을 가하는 것은 차량의 부분적인 기능만을 조정하는 것이 아니고 전체적인 발란스의 측면에서도 변화를 가하는 행위가 된다는 것입니다. 일반적으로 예를 들면 타이어 하나만을 보더라도 출고시 장착된 타이어가 아무렇게나 차에 달려있는 것은 아니죠.메이커에서 차량의 설계를 하면서 타이어를 선택할 때에도 현재 기존 양산되는 타이어중 값싼 타이어를 장착하는 개념이 아닌 그 차량에 가장 적합한 타이어를 선택하는 것이 일반 적입니다. 또는 개발과 동시에 타이어 업체에서도 같이 새로운 타이어를 제작개발 하기도 합니다. 고로 순정타이어를 떼어내고 운전자가 원하는 타이어를 달 때 그 차가 가지고 있는 제원상의 스펙이 맞아 들어가지 않거나 미묘한 차량의 특성이 뭉뚱 그려져서 밋밋해 지는 경우를 우리는 많이 보게 되거나 아니면 경험이 있습니다.
폼을 위해서 엄청난 광폭 타이어를 장착해놓고 날렵한 순발력을 기대하는 것들이 그러한 예 인데.....그렇다면 이 글을 쓰는 너는 차량을 튜닝하라는 이야기냐? 아니면 하지 말라는 이야기냐?라는 생각을 하시는 분들이 많을 것 같네요. 지난 번에도 말했듯이 나의 이야기의 요지는 튜닝을 하라..하지 말라는 개념이 아닌 튜닝을 하되 무엇이 문제가 되고 무엇을 주의해야 하는지 알고는 있자는 이야기입니다. 혹시나 앞으로 거론될 튜닝에 관한 내용들이 튜닝을 부추기는 내용으로 인식되는걸 결단코 바라지 않습니다. 자신이 생각했을 때 튜닝이 꼭 필요하면 하되 안전 상, 또는 튜닝의 문제점을 주지하기 위한 글로 이해되길 바라며 튜닝으로 인해 야기되는 문제들은 그 누구도 책임을 져주지 않는 본인의 문제이며 그 피해자 또한 본인이 제일 큰 피해를 입기 때문에 안전을 너무 너무너무 주의해야 한다는 이야기를 하고 있는 겁니다. 하나의 부분을 튜닝을 한다는 것이 그 하나의 부분의 성능향상에만 주목해야 하는 것이 아니라 그것으로 인해 발생될 수 있는 문제점이 무엇인지 항상 고민해야 하며 그 고민이 해결되는 시점에서 튜닝의 작업에 들어가야 하는 것이 옳습니다. 그렇지 않으면 예상치 못하는 부분의 트러블로 낭패를 보거나 문제를 일으키기 십상이기 때문에.. 보통 튜닝으로 인한 문제는 크게 부각되거나 의견교환이 되지 않는 경우를 종종 봅니다. 자기자신의 자존심 때문인지 아니면 강해 보이려는 의지 때문인지는 모르겠으나 내가볼 때 분명히 어떠한 문제가 있는데도 물어보면 그렇지 않다거나 아무 이상이 없다는 거다. 그것은 "좋은 일은 감추고 나쁜 일은 소문을 내라"라는 옛말을 인용하지 않더라도 자신의 차량의 문제가 있을 때 그것을 조언을 구하고 해결하려 하지 않으면, 자신 또한 절대 발전할 수없다는 것을 명심하고 웬만한 문제점들은 해결방법이 있으니 되도록 주위의 동료나 선배에게 조언을 구하도록 합니다. 물론 그런 문제가 발생하기 전에 조언을 듣고 작업을 하는 것이 더 좋은 방법이긴 하지만 ...마지막으로 또다시 강조하건데 부분을 손대면 전체의 발란스가 흔들린다는 점을 꼭 명심하시고 국지적이고 부분적인 부분이외의 전체 발란스를 꼭 점검하시길 바라면서 다음으로 넘어갑니다.
◆판 스프링(Leaf spring)에 관하여
흔히들 처음 오프로드를 접하게 되는 차량은 거의가 판 스프링 차량을 접하게 되는 경우가 많습니다. 물론 갤로퍼 인터쿨러급이나 뉴코란도,무쏘를 가지고 처음
오프를 접하시는 분들은 조금은 예외가 되겠지만...현재 구형 코란도나 갤로퍼,록스타를 가지신 분들이 처음 오프에 입문하게 되고 먼저 차량에 손을 대는 부분이 이 판 스프링일 것입니다. 무슨 이야기인고 하니 처음 자신이 달고 있던 타이어 대신 지름이 큰 타이어를 장착하는 것이 일반적인 오프로드 입문 후, 튜닝의 첫 단계이고 그것을 이루고자 선행하는 작업이 샤클(shackle)의 길이를 늘려서 차량의 리프트 업(lift up)작업을 우선 하게 된다는 것이죠.
◆판 스프링의 중요 요소
혹시 여러분이 튜닝을 하게 될 때 판 스프링을 바꾸게 되는 경우가 있을 수 있습니다. 원래 달려있는 차종의 스프링 중에서 장수가 많은 것들로의 교체가 주종을 이루게 되고 간혹 엽기(?)적으로 다른 차종의 판 스프링을 이식하려는 분들도 있을 수 있겠죠.그럴 때 무조건적으로 아무 차에나 끼워보고 맞다 안 맞다"를 선택하는 것 보다 몇 가지 수치를 염두에 두고 스프링을 선정하는 것이 효율적입니다. 그래서 판 스프링을 구성하는 몇 가지 수치를 이야기 해보겠습니다.
1. 스팬(span)
판 스프링을 길게 놓았을 때 스프링의 양쪽 끝에는 볼트로 고정할 수 있게 구멍이 각각 하나씩 있습니다. 이 구멍과 구멍사이의 거리를 스팬(span) 이라고 부릅니다.
2. 캠버(camber)
판 스프링을 보면 활처럼 휘어있습니다. 활처럼 휘어있는 높이의 양을 캠버(camber)라고 부릅니다.
3. 스프링 상수(k)
이것은 눈으로 봐서 알 수는 없고 스프링에 힘이 가해졌을 때 얼마나 펴지는가 하는 것을 수치로 나타내는 것인데 스프링의 제원 표를 살펴보면 스프링 상수라고 해서 수치로 기록되어있을 겁니다. 차량용의 경우 단위가 Kg/mm일 경우가 많은데 예를 들어 스프링 상수가 3 이라고 했을 때 이 스프링은 3킬로그램의 무게가 스프링에 올라갔을 때 1밀리미터가 내려앉는다"라고 해석 하시면 됩니다.
실제로 상수가 맞는지 제가 한번 테스트를 해봤는데 거의 대다수가 제원 표와 잘 안맞더군요. 이렇게 3가지의 중요 요소를 한번 살펴 봤습니다. 물론 이것이외에도 스프링의 장수나 두께 같은 것들도 중요하지만 자세하게 다루지는 않았습니다. 위의 3가지는 앞으로도 가끔 나오는 개념이고 실제 제원 표를 봤을 때 아~~ 이것은 이것이고 저것은 저것이구나 하고 이해하실 수 있을 겁니다. 내가 실제 차량을 운행하고 튜닝을 조금씩 하게 되면서 판 스프링은 어떤 것이 좋은 판 스프링일까? 하고 생각해본 적이 많았습니다. 내 차에 즉, 오프로드에 적합한 판 스프링은 어떤 것이 적합할까?라는 의문을 가지긴 했지만 그 의문에 대한 뾰족한 해답을 얻기는 힘들었습니다. 그래서 여러 가지 자료들을 종합해 보면서 예를 들어 내 차의 판 스프링을 내가 직접 제작해서 장착할 수가 있다면 어떤 스프링을 만들 것 인가?라는 가정하에 한번 적어보겠습니다. 우선은 스프링 상수가 기존의 차량에 것 보다 동일 하거나 조금 낮은 것을 제작할 것입니다. 즉 기존의 스프링 보다 조금 부드러운 상태를 원한다는 것이고 지난번 이야기했던 판 스프링이 가지는 부가적인 효과를 해치지 않는 범위 내에서 부드러운 것을 원한다는 것입니다. 기존의 스프링 상수가 3Kg/mm 였다면 2.8Kg/mm대 정도의 상수를 지닌 스프링을 제작하되 스프링의 두께는 얇고 장수는 조금 많은 스프링을 제작해서 장착을 할 것입니다. 스프링의 장수와 스프링의 능력은 어떠한 관계가 있을까?라는 생각을 할 수 있는데 이론상으로는 판 스프링의 경우 장수가 적을수록 스프링 고유의 능력(완충작용)이 더 잘 발휘된다 할 수 있습니다. 하지만 스프링의 장수가 적다면 일반적으로 두께가 두꺼워 지게 되고 우리네처럼 극단적인 오프로드의 휠 트래블을 즐긴다면 원상회복능력이 떨어진다는 것과 판 스프링이 늘어났다 줄었다 하는 상황에서 스프링 전체가 움직이기 보다는 어떠한 특정 부위에 변형이 집중될 가능성이 많습니다. 그래서 온 로드와 같이 승차감이 중요하고 스트로크가 그다지 크지 않아도 되는 상황이라면 스프링의 장수는 적을수록 좋고 험로를 추구하는 경향이라면 스프링의 장수가 많은 것일수록 내구성이나 여러 측면에서 유리하다고 생각합니다.(이스타나의 후륜에는 1장짜리 판 스프링이 달려있습니다) 단,동일한 스프링 상수의 경우입니다. 비슷한 차종이나 스프링 상수가 비슷한 경우에 유리하다는 이야기지 트럭이나 기타 스프링 상수가 큰 스프링을 장착하고서 "많을수록 좋다 더만 그렇지 않잖아.."라고 하시면 안됩니다. 스팬의 길이는 장착되었을 때 샤클의 각도가 45도 정도 세팅이 되게 제작하며 차량에 장착된 상태에서 판 스프랑의 캠버가 절반 혹은 2/3정도 되도록 제작할 것입니다. 이런 스프링이 어디 있냐고요? 아마 여러분 차량에 달린 스프링과 거의 흡사할 것 같은데요..
샤클과 스프링의 묘한 관계
이 둘의 복잡 미묘한 관계는 한마디로 사클 없는 판 스프링 없고 판 스프링 없는 샤클 없다"라는 말로 정의할 수 있습니다.
그만큼 둘은 뗄레야 뗄수 없는 관계인데.. 샤클이 왜 있어야만 하는가?라는 궁금증이 있을 수 있고 또 하나 왜 샤클은 하나밖에 없는가?라는 궁금증이 있을 수 있습니다. 이 궁금증의 대답은 지난번 올린 스프링에 관한 글에 언급되어 있듯이 판 스프링의 완충작용은 길이의 변화와 밀접한 관계가 있습니다. 판 스프링이 펴지면 길이가 늘어나고 구부러지면 길이가 줄어듭니다. 전문용어로 말하자면 판 스프링의 양쪽 가장자리 즉, 구멍과 구멍 사이(?) 를 스팬 이라고 말하는데 이 스팬의 거리가 늘었다 줄었다 하는 것으로 판 스프링은 완충장치의 동작을 한다고 말할 수 있습니다. 당연히 캠버는 줄었다 늘었다 하겠죠.. 오프로드에서 휠트래블시 판 스프링과 샤클 부위를 살펴보면 바퀴가 위로 올라갈 때에는 샤클이 앞 쪽으로 밀리고 바퀴가 내려올 때에는 안쪽으로 당겨짐을 알 수가 있습니다. 정리 하자면 판 스프링이 펴질 때 (샤클의 스윙거리만큼)샤클 쪽으로 밀리고 판 스프링이 오무러들 때 (샤클의 스윙거리만큼)샤클 반대방향으로 당겨진다"라는 이야기입니다. 이런!! 그거 모르는 사람이 어디있냐..당연한걸 뭘 그렇게 중요한 것처럼 이야기하냐!!라는 분들이.....근데 이거 억수로..중요합니다.!! 기억해 두십시오..그래서 밑줄까지 쫘악~~ 쳐 놓은 겁니다. 위의 내용대로라면 사클의 길이와 휠트래블은 관계가 있다?라고 생각하실 수 있는데..만일 그렇게 생각하신다면 다시한번 위의 글을 읽어 보십시오... 분명 샤클의 길이 보다는 스윙 폭이 얼마나 되느냐 와 관계가 있다"라고 적어 놓았습니다..
그러하다면 동일한 조건에서의 판 스프링 세팅이라면 샤클의 스윙 폭이 넓은 쪽이 휠트래블이 더 크다라는 결론이 나오는데 주목해보죠.. 노말 차량이 한 대있고 샤클로 리프트업 한 차량이 있다고 한다면 이 두 차량의 휠트래블은 노말 차량이 더 크다는 결론이 나옵니다. 왜? 단지 샤클의 스윙 폭