지난 번에는 드룹(Droop)과 다운스탑(Downstop) Part.2, 쇽의 길이를 고정한 상태에서 드룹(다운스탑)과 지상고의 관계와 드룹의 변화에 따른 차량의 특성변화 등에 대해 살펴보았습니다. 이번에는 쇽에 대해 자세히 살펴보겠습니다.

 

우선 쇽의 구성품을 나열해 보겠습니다.
 
(1) 쇽바디 & 캡
(2) 고무마개(다이아프램)
(3) 쇽피스톤
(4) 쇽샤프트
(5) O-Ring
(6) 볼앤드
(7) 쇽스프링
(8) 프리로드 조절부품(다이얼 & 스페이서)
(9) 쇽오일
(10) 기타부품
 

 

대부분 위의 구성품으로 쇽이 만들어집니다. 세팅에 대한 자료를 보면 쇽은 조립(Assemble)이라는 표현보다는 빌딩(Building)이라는 표현을 많이 사용합니다. 빌딩은 번역해 명기하기 조금 애매한 부분이 있기에 ‘빌딩’이라는 표현 그대로 사용하기로 합니다. 굳이 구분을 하자면 조립은 단순히 설명서에 있는 그대로 만드는 것이고 빌딩은 조립에 세팅이 가미가 되어 만드는 것을 뜻합니다. 그러니 조립된 쇽과 빌딩 된 쇽은 차이가 나게 되어 있습니다. 이 글은 되도록이면 쇽의 빌딩을 기준으로 적도록 하겠습니다.
 
쇽의 정비에 대한 내용은 1부에서 이미 설명을 하였기 때문에 별도 설명은 생략하겠습니다. 하지만, 가장 중요한 좌우밸런스는 기억하고 있어야 합니다.
 
우선 쇽바디와 캡은 플라스틱과 알루미늄으로 주로 만들어집니다. 당연히 가격이 비싼 것이 좋겠지만 내구성의 차이라고 보는 것이 좀 더 편합니다. 플라스틱이라고 그 성능이 현저히 떨어지는 것은 아닙니다.
 
고무마개의 경우 쇽에 따라서 없는 경우도 있습니다. 그 역할은 첫 번째 쇽바디와 캡을 조립 시 오일이 세는 것을 방지해주는 것과 두 번째로 쇽피스톤이 위로 움직일 때(Compress) 고무마개가 위로 부풀어 오르면서 압력이 상승하는 것을 일정부분 막아주는 역할을 합니다. 일종의 버퍼(Buffer) 역할과도 비슷합니다.
 
나머지 부품 중 쇽샤프트와 오링은 서로 만나서 쇽오일이 아래쪽으로 새어 나가는 것을 막아주는 역할을 합니다. 오링은 내마모성과 내유성이 좋은 재질을 쓰는 게 좋습니다. 일반적으로 고무(검정색)와 실리콘(붉은색)을 구하기 쉽고 바이톤 재질의 오링이 가장 우수한데 시중에서 구하기 쉽지는 않아서 실리콘을 많이 사용합니다.
 
본격적 설명에 앞서 댐핑(Damping)에 대해서 간단히 언급하도록 하겠습니다. 댐핑이란 사전적 의미로 "감쇠"라고 하며 "운동을 하는 물체가 시간이 지남에 따라서 그 운동 폭이 점차로 줄어드는 현상"이라고 합니다. 우리가 공을 바닥에 떨어뜨리면 나타나는 현상이 가장 기본적인 댐핑이라고 생각하면 됩니다.
 
쇽피스톤은 일정한 숫자의 구멍이 있어서 그 구멍으로 오일의 유동이 발생되어 외부에서 가해지는 힘에 대해서 충격을 완화시켜 피스톤의 상하 이동속도를 조절 해 주는 역할을 합니다. 기타 부품들은 특별히 설명이 필요하지 않을 것 같아 생략하겠습니다.

 

오늘 설명할 내용은 쇽의 구성품 중에 댐핑 역할을 하는 피스톤과 오일 그리고 스프링에 대해서 입니다. 쇽에서 댐핑이란 용어는 "피스톤에 있는 구멍을 통한 오일의 유동속도에 의하여 피스톤의 상하 이동속도와 그 폭이 줄어드는 현상"이라고 생각하시면 됩니다. 이것은 피스톤 구멍 수와 오일점도에 영향을 받습니다.
 
피스톤은 플라스틱재질과 테프론재질로 주로 만들어지는데 플라스틱의 경우 바깥쪽을 잘 다듬어서 거친 면이 없도록 해야 쇽바디에 긁힘이 없어집니다. 테프론은 보통 흰색인데 그 특성이 내마모성과 윤활성이 뛰어나서 피스톤재질로는 가장 적합한 편 입니다.
 
오일은 100-1,000방 정도의 점도로 판매가 되는데 방수가 높을수록 점도가 높습니다. 피스톤과 오일은 상관관계가 아주 깊습니다. 아래 설명을 보시면 어느 정도 이해가 됩니다.
 
우선 완성된 쇽에 점도가 높은 구리스를 채워놓고 구멍이 한 개 뚫린 피스톤으로 조립을 했다고 생각해 보시기 바랍니다. 이 경우 쇽을 밀어 올릴 경우 엄청나게 안 밀립니다. 피스톤의 구멍으로 구리스가 이동을 하려면 엄청난 시간이 걸리게 됩니다(하지만, 언젠가는 움직일 것 입니다). 그리고 반대로 구리스를 다 빼내고 안에 아무것도 넣지 않고 피스톤을 밀 경우 아주 부드럽게 피스톤이 밀립니다. 쇽 안에는 점도 "0"짜리 공기가 있기 때문입니다. 이렇듯 피스톤은 오일의 영향으로 아주 느리게 움직일 수도 있고 빠르게 움직일 수도 있습니다.
 
(1) 오일점도가 높으면 피스톤이 움직이는데 힘이 많이 들어가고 속도가 느리다.
(2) 오일점도가 낮으면 피스톤이 움직이는데 힘이 적게 들어가고 속도가 빠르다.
 
이해력을 높이기 위해서 단순하게 숫자로 설명을 합니다. 실제로 발생되는 결과는 설명과는 틀릴 수도 있습니다.
 
피스톤 구멍이 한 개짜리 쇽에 한쪽에는 1,000방짜리 오일을 넣고 다른 쪽에는 500방의 오일을 넣었다고 가정을 하고 동시에 두 개의 쇽을 밀었을 경우 500방짜리 쇽이 2배정도 빠르게 올라갑니다(실제로 유체역학을 공부하신 분이 이것을 본다면 웃음이 나올 수도 있지만 이해를 쉽게 하도록 그냥 설명을 하겠습니다). 이번에는 오일은 500방으로 통일을 하고 두 개의 쇽의 피스톤구멍을 한 개와 두 개짜리로 실험을 하면 구멍 두 개짜리가 2배 빠른 속도로 올라갈 것 입니다.
 
(1) 피스톤 구멍수가 적어지거나 크기가 작아질 경우 : 댐핑속도가 느려짐
(2) 피스톤 구멍수가 많아지거나 크기가 커질 경우: 댐핑속도가 빨라짐
(3) 오일의 점도가 낮아질 경우 : 댐핑속도가 빨라짐
(4) 오일의 점도가 높아질 경우 : 댐핑속도가 느려짐
 
이렇듯 피스톤과 오일은 서로 상관관계가 깊어서 어느 한 쪽만 가지고 세팅을 판단하기 어려운 점이 있습니다. 최소한 본인차량의 피스톤에 구멍이 몇 개 있는지 크기는 얼마 정도인지 확인을 해 두시는 게 좋습니다.
 
위 설명은 "오일의 점도가 낮을수록 피스톤구멍이 많을수록 오일의 유동량이 증가해서 피스톤의 이동속도는 증가한다"라고 보면 되고 여기서 이동속도는 댐핑속도라고  설명이 됩니다. 즉 피스톤이 위아래로 움직일 때(Compress & Rebound)의 이동속도라고 생각을 하면 됩니다.
 
여기까지 피스톤과 오일에 대해서 이해를 하셨으면 다음으로 넘어가겠습니다.
 
쇽이 압축(Compress)과 팽창(Rebound)를 하기 위해서는 쇽스프링이 필수로 있어야 됩니다. 스프링이 없으면 팽창이 안되기 때문입니다. 스프링의 특성은 "받은만큼 되돌려주는" 성질이 있습니다. 쇽이 압축될 때 댐핑속도는 이미 설명한 대로 피스톤과 오일에 의해서 결정이 되기도 하지만 스프링의 장력에 의해서도 그 속도가 결정됩니다. 즉 장력이 센 스프링의 경우 압축속도와 댐핑거리가 줄어들고 장력이 약한 스프링은 반대로 압축속도와 댐핑거리가 늘어납니다. 여기서 다시 새로운 용어인 댐핑거리(Stroke or Travel)라는 개념이 등장을 합니다. 스트로크는 압축과 팽창 시 피스톤이 위아래로 움직이는 거리입니다.
 
(1) 스프링의 장력이 강할 경우 : 압축속도와 댐핑거리가 감소한다.
(2) 스프링의 장력이 약할 경우 : 압축속도와 댐핑거리가 증가한다.
 
우리가 어렸을 때 탔던(요즘 어린이들은 모를 수도 있겠지만) "스카이콩콩"을 잠시 가져와서 그 개념을 설명하겠습니다. 기존의 스프링만 달려있는 스카이콩콩은 우리가 힘을 주는 만큼 바닥을 찍으면서 통통 튀어올라서 재미있게 가지고 놀 수 있었습니다. 그런데 거기에 쇽을 달면 어떻게 될 지 상상해 보시기 바랍니다. 아마도 있는 힘껏 눌러도 천천히 눌리면서 다시 튀어올라야 되는데 슬그머니 튀어올라서 제대로 땅을 박차고 뛰지를 못할 것 같습니다. 이러한 스카이콩콩의 "Pogo"현상을 막아주는 것이 쇽의 댐핑역할입니다.
 
지금까지의 설명을 종합하면 스프링의 탄성에 의한 압축과 팽창속도를 늦춰주는 것이 피스톤과 오일의 댐핑역할입니다(스프링 자체에도 댐핑능력이 있지만 이해도를 높이기 위해 댐핑은 피스톤과 오일 위주로 설명하겠습니다). 압축 시에는 스프링의 저항과 피스톤과 오일이 압축속도를 늦추고 팽창 시에는 스프링의 팽창속도를 피스톤과 오일이 늦춰줍니다. 결국 이것을 한가지로 생각해야지 별도로 분리해서 생각을 하면 이해하기가 힘들어 집니다.
 
(1) 쇽이 압축(Compress)시 : 외부 힘에 의한 쇽의 압축속도를 스프링/피스톤/오일이 늦춰준다.
(2) 쇽이 팽창(Rebound)시 : 압축된 스프링의 팽창속도를 피스톤/오일이 늦춰준다.
 
 
일반적으로 승용차의 쇽업쇼바는 "압축이 빠르고 팽창이 느린 쇼바"가 승차감이 좋습니다. 반면에 알씨에서 사용되는 쇽은 이와는 개념이 좀 틀립니다. 특히 온로드의 경우 승차감을 염두에 두지 않는 레이싱카의 세팅과 비슷한 면이 많습니다. 승용차 쇽업쇼바 중에 가스쇼바를 어떤 분은 가스만 들어있다고 하시는 분도 계신데 실제로는 오일쇼바와 동일하게 오일이 들어가고 나머지 빈 공간에 압축질소가스를 봉입해서 씁니다. 실차용 쇼바는 알씨용 쇽과는 구조가 조금 다름니다.
 
쇽피스톤 & 오일 & 스프링은 쇽의 구성품중에 그 특성을 결정짓는 가장 중요한 부품입니다. 이것의 상관관계는 위에 설명을 충분히 이해를 하면 앞으로 설명에서 그리 어렵지 않게 이해가 될 것 입니다.
 
다음 쇽에 대한 자세한 이야기 Part.2 강좌에서는 위에 설명한 내용을 바탕으로 쇽 세팅에 따른 접지력의 변화에 대해서 설명을 하겠습니다.

 

[원작 : 제플린의 RC이야기]