야 쇼바가 뭐야? 스프링은 알겠는데 쇼바는 뭐야?
가끔 카센터를 가거나 동호인들이 모이는 곳에 가게 되면 사람들이 가장 흔하게 거론하는 것 중 하나가 바로 쇼바 다.
하지만 입버릇처럼 우리들 입에 오르내리고 있는 쇼바가 과연 어떤 역할을 하고 어떤 원리로 작동이 되며 또 내차에는 어떤 쇼바를 사용하는 것이 좋은지 또 왜 사용해야하는지를 정확히 아는 사람은 그리 많지 않다.
그저 남들이 이 쇼바가 좋아 하면 아 그런가 하는 식이고 보니 정작 내차에 어떤 쇼바를 장착하는 것이 좋은지를 결정하는데 자신의 소신은 거의 없고 보니 참 난감하기만 하다. 따라서 오토데일리에서는 매주 금요일 초보자를 위해 자동차 튜닝교실을 만들었다. 정확한 이해와 이론을 토대로 그동안 잘못 전달되고 알려진 내용을 재점검하고 새롭게 정리해 나가기 위해 초보자라면 누구나 알 수 있도록 쉽게 작성했다.
자동차 스프링 어떤 역할할까?
충격을 흡수하기 위해 설치되어 있는 자동차 스프링은 자전거처럼 차바퀴와 차체사이에 고정되어 있다. 고속 주행 시 노면에 설치된 요철이나 고르지 못한 노면상태의 충격으로 인해 타이어가 공중에서 잠시 떠 있는 상황에서는 그립 력을 잃게 된다.
뿐만 아니라 이때 노면으로부터 오는 충격은 차제를 타고 그대로 운전자나 승차 자에 전달돼 승차감을 현저하게 떨어트릴 뿐아니라 차에 전달되는 충력에너지로 인해 차의 노화현상이 빨리 오게 된다. 이에 따라 차에는 이러한 충격에너지를 줄이고 승차감을 높이면서 차의 노화현상을 방지하기위해 차바퀴와 차체 사이에 상대적으로 움직일 수 있는 구조로 구성되어 있다.
즉 다시 말해 요철이나 패어진 노면에서 타이어가 계속 노면에 접지될 수 있게 할 수 있는 것은 노면이 상대적으로 내려가 있는 부분에도 접지할 수 있도록 스프링을 사용하는 것이다.
따라서 이곳에 설치된 스프링은 차량의 무게를 지탱하기에 충분한 반발력(반동력)을 필요로 하고 있다.
스프링의 반발력(F)은 F=k x라고 하는 등식으로 이루어지고 있다. 이때 k는 용수철 정수, x를 변위(용수철이 줄어드는 양)을 표시한다.
갑자기 등장한 수식에 당황하는 독자들을 위해 간단한 예를 들어보자.
그림 1과 같이, 어느 딱딱한 k를 가진 용수철이 있다고 가정해 보자. 이것을 x만 줄이기 위해서는 F만큼의 힘이 필요로 하게 된다. 이때 k의 부피는 반으로 줄어들게 된다. 부피는 반으로 줄어들지만 딱딱함은 두 배로 증가했다고 볼 수 있는 것이다. 이러한 원리가 바로 용수철인 것이다.
따라서 이러한 용수철의 특성을 활용해 차의 승차감을 유도해 내는 것이다. 다시 말해 승차감을 높이기 위해서는 용수철이 부드러운 것을 사용하면 되는 것이고 딱딱한 것을 이용하게 되면 스포티한 드라이빙을 이끌어 낼 수 있게 된다.
스프링의 종류
현재 차에 설치되어 있는 스프링은 크게 4가지로서 리프 스프링(판 스프링), 톨션바 (뒤틀림봉), 코일 스프링(나사장 용수철),에어(공기)이 그것이다. 이들 스프링이 갖고 있는 특성과 특징을 분야별로 살펴보면 다음과 같다.
리프 스프링
주로 트럭과 상용차에 사용되고 있는 스프링이다. 이 스프링은 그 크기와 설치 구조상 용수철로서의 기능과 서스펜션으로서의 기능 모두를 갖추고 있다는 특징이 있다. 특히 스프링 구조가 튼튼해 짐을 많이 실을 수 있다는 이점 때문에 물건을 많이 쌓는 트럭과 상용차용으로 주로 사용하고 있다.
과거에는 리프 스프링을 옆쪽 상하에 늘려 놓아 , 더블 위쉬 뼈 비슷한 서스펜션 구조를 취한 차도 있었습니다.
구조적으로 판을 여러 장 거듭 쌓음으로서 서스펜션으로서의 강도를 유지하지만 삐걱거리는 소리가 나온다고 하는 문제점을 안고 있다.
튜닝하기에 따라서는 승차감이 좋은 차를 만드는 일이 비교적 손쉬워 앞으로도 상당기간 사용되리라는 전망이 일반적이다.
코일 스프링
주로 승용차에 이용되는 스프링이다. 용수철이 구조물로서 작동하지 않기 때문에 별도의 서스펜션이 필요하다. 특히 이 스프링은 상하 방향으로 공간을 차지하기 때문에 차 실내가 좁아진다는 특징이 있다.
특히 스프링이 줄어들었을 때 용수철끼리 이루어지는 선간 접속으로 인해 서스펜션 록이 크게 잡히지 않는다는 문제점이 있지만 리프식에 비해 서스펜션의 중량이 가볍고 구조물로서의 강도가 필요없기 때문에 튜닝 할 때 그만큼 자유롭게 할 수 있을 뿐아니라 타이어 가까운 부분에 스프링 배치가 가능하다는 점이 잇점이라고 할 수 있다. 또 교환과 특별 제조가 용이하기 때문에 애프터 마켓용 파츠도 많이 나와 있다.
에어사스
에어 사스는 주로 일부 유럽 차와 일본의 고급차에 주로 많이 사용되고 있다. 구조는 매우 간단한 반면 마치 고무풍선 위에서 자동차를 타고 있는 것 같은 느낌을 줄 정도로 부드럽다.
에어사스의 주요 특징은 서브 탱크를 이용, 용수철 정수를 가변으로 할 수 있을 뿐아니라 차고의 조정이 가능하며 코일 스프링과 같이 줄어들었을 때 접촉하는 부분이 없기 때문에, 서스펜션 스톡을 크게 차지한다.
특히 에어사스의 이점으로 승차인원이나, 짐 적재량변화에도 불구하고 차고를 일정에 유지할 수 있고 특히 버스의 경우 승하차 시 입구의 높이를 내릴 수 있다는 장점이 있다. 또 서브 탱크를 활용, 주행 중 스프링의 특성을 변화시켜 스포츠모드나 승차감 모드를 변화시킬 수 있다.
그러나, 공기가 찰 때까지 주행할 수 없기 때문에, 고장 났을 때에는 주행이 불가능 할뿐 아니라 구조상 가격이 매우 비싸다는 단점이 있다.
지금까지는 스프링의 특성에 대해 살펴보았다. 다음 주 금요일에는 스프링의 완충기인 덤퍼에 대해 살펴보기로 하자.