서스펜션(쇼바) 튜닝 상식

서스펜션(쇼바) 튜닝 상식

by KASDI posted Dec 08, 2015

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튜닝하면 첫 번째로 떠오르는 이미지가 바로 땅바닥에 붙은 듯한 차체 아닐까 싶다. 낮은 최저 지상고로 멋진 자세를 연출하려면 서스펜션의 한 부분인 스프링과 쇽업소버의 튜닝에 대한 이해가 필요하다.

서스펜션은 차를 떠받드는 스프링과 진동을 상쇄하는 쇽업소버가 전부가 아니다. 서스펜션이라 불리는 하체 부품들의 튜닝은 사실 상세한 수치 해석과 테스트가 필요한 분야다(레이스 카 등은 보다 좋은 움직임을 위해 로워암을 다시 설계하는 경우도 있다). 그래서 일반인에게 서스펜션 튜닝이라 함은 바로 이 스프링과 쇽업소버의 튜닝을 말한다.

먼저 스프링에 대해 살펴보자. 스프링의 첫 번째 역할은 최저 지상고 유지다. 두 번째는 충격 완화다. 스프링의 길이를 줄인다면 당연히 최저 지상고는 낮아지게 된다. 최저 지상고가 낮아지면 스포츠카 같은 모습을 얻을 수 있다. 하지만 낮아진 최저 지상고를 유지하기 위해서는 좀 더 강한 스프링이 필요하다. 짧아진 스프링이 상하 운동을 하면서 하체가 지면이나 요철에 부딪힐 수도 있기 때문이다.

따라서 다운 스프링은 탄성이 강해야한다. 탄성이 강해지면 당연히 승차감도 나빠지게 된다. 이런 단점은 제조사들이 더 잘 알고 있다. 때문에 두 가지 방식의 튜닝 스프링을 판매하고 있다. 그 중 한 가지는 프로그레시브 타입이다. 말 그대로 스프링 상수, 즉 스프링이 압축될 때 필요한 힘(상수가 높을수록 딱딱한 승차감을 보인다고 생각하면 이해가 쉽다)이 점진적으로 늘어나도록 스프링 피치 간격이나 두께를 달리한 스프링이다. 압축 초기는 부드러운 스프링처럼, 후기에는 강한 스프링처럼 반응하는 스프링인 셈이다. 이 스프링의 장점은 일상적인 주행에서의 부드러운 승차감이다. 작은 움직임에서는 말랑말랑하기 때문에 승차감의 손실을 최소화할 수 있다. 코너가 심하거나 속도가 높아지면 스프링이 강하게 반발하면서 자세를 유지하거나 차체 손상을 막는다.

다른 하나는 듀얼레이트 타입이다. 쉽게 말해 스프링 레이트(상수)가 다른 두 개의 스프링을 하나도 합쳐 놓은 구조다. 필자가 느낀 바로는 스포츠 주행을 즐긴다면 듀얼레이트 스프링이 더 유리하다. 일정 입력 값이 넘으면 바로 강한 반발력을 내기에 스포츠 주행에서는 효과가 더 클 것이다. 하지만 이 부분에 대한 평가는 사람마다 차이가 있을 수 있기 때문에 필히 본인의 사용목적에 맞춰 선택하는 것이 좋을 것이다.

두 번째로 살펴볼 부분은 스태빌라이저다. 튜닝 입문자들에게는 생소할 수도 있다. 소위 활대라고도 부르는 부품이다. 스태빌라이저는 비틀림을 이용한 또 하나의 스프링이라고 생각하면 된다. 과거 사륜구동 지프형 차들에 종종 사용되던 토션스프링처럼 쇠막대기를 비틀어서 원래 위치로 복원되려는 힘을 이용해 차고를 올리고 내리면서 충격을 흡수하는 역할을 하게 된다.

스태빌라이저 튜닝은 승차감 손상을 최소화하며 코너링 능력을 상승시킬 수 있는 장점이 있다. 원리는 코너를 돌 때 바깥쪽 바퀴의 스프링이 눌리면서 안쪽 타이어가 뜨게 된다. 이때 스태빌라이저가 비틀리면서 반대쪽 바퀴가 지면에 붙어있도록 밀어주는 역할을 하게 된다. 이로서 코너에서의 접지력도 늘고 롤링, 즉 차체의 기울임도 줄어 안정된 자세로 코너를 돌아 나갈 수 있게 돕는 것이다. 스태빌라이저는 탄성을 높여도 승차감은 변화가 적다. 하지만 차가 기울어지기 시작하면 차를 밀어 올리는 힘이 커진다. 단점도 바로 여기서 비롯된다. 스티어링 휠을 돌리는데 작용하는 힘이 훨씬 커진다는 점이다. 실제로 스태빌라이저의 탄성을 높이면 스티어링 휠이 무거워지는 걸 느낄 수 있다. 스티어링을 돌리면 쇽업소버에 장착된 스태빌라이저 링크가 스태빌라이저를 누르고 당기는데, 이 부분의 저항이 커졌기 때문이다. 때문에 팔 힘이 부족하거나 무거운 스티어링 휠을 싫어한다면 충분한 고민을 해야할 것이다.

세 번째로 살펴볼 부분은 서스펜션 튜닝의 꽃이라 할 수 있는 쇽업소버의 튜닝이다(필자의 뚜렷한 주관이라는 점을 밝혀둔다). 과거 튜닝 초창기에는 ‘튜닝 쇼바하면 가스 쇼바’라는 공식이 있었다. 지금이야 대부분의 차가 가스식 쇽업소버를 기본 장착하고 있으니 이제는 ‘가스 쇼바’를 ‘튜닝 쇼바’ 라고 부르는 것은 맞지 않겠다.

그럼 무엇을 튜닝 쇽업소버로 부를지 살펴보자. 필자는 약 10년 전, 고객이 말하는 단어를 해석하느라 애를 먹은 적이 있다. 이 단어를 다른 튜닝숍에서 배웠다는 사실에서 난 더욱더 놀랐다. 적어도 자동차 분야에 종사하는 사람들이라면 정확한 용어를 공부하고 써야 한다 생각하기 때문이다.

그 단어는 바로 ‘종발이’라고 칭하는 순정형 튜닝 쇽업소버였다. 좀 더 감쇄력이 강한, 즉 댐퍼의 저항력이 강해 스프링의 고유진동을 좀 더 빨리 잡아주어 안정된 거동뿐만 아니라 불필요한 움직임을 제어해 승차감을 좋게 할 수도 있는, 투자대비 효과가 좋은 튜닝이라 할 수 있다.

하지만 앞서 언급한 로워링 스프링을 순정 길이의 쇽업소버와 사용하게 되면 쇽업소버의 샤프트가 많이 가라앉게 된다. 그렇게 되면 스프링이 압축될 때 쇽업소버의 압축구간이 짧아져 충분한 댐핑 작용을 하지 못할 수도 있으며 심하면 스토퍼(쇽업소버의 파손을 방지하기 위해 쇽업소버 내부와 샤프트에 설치한 완충물)에 부딪히게 되면서 충격음이 발생할 수도 있다. 당연히 충격은 승차감을 나쁘게 할뿐만 아니라 접지력을 잃게 할 수도 있다.

때문에 로워링 스프링을 사용한다면 쇽업소버의 길이나 스트로크도 스프링에 맞춰 선택해야 할 것이다. 쇽업소버는 내부 구조에 따라 단통식과 복통식 등이 있고 움직임 제어 방식에 따라 단동식과 복동식 등으로 구분된다. 단통식은 말 그대로 한 개의 통으로 구성됐다고 보면 되는데 문방구나 병원서 쉽게 볼 수 있는 주사기와 유사한 구조다. 한 개의 실린더에 가스실과 오일실이 구분되어져 구조가 간단하고 가스와 오일이 섞일 염려가 적다. 또한 댐핑의 효과가 크고 내구성이 뛰어나다. 때문에 대부분의 튜닝카와 레이스카들이 사용한다. 복통식은 대부분의 승차감을 중시 여기는 일반 세단의 순정 쇽업소버를 떠올리면 될 듯 싶다.

단동식은 말 그대로 한 방향으로만 저항하는 방식을 말한다. 이 방식은 컴프레션 구간(압축되는)에서는 오일과 가스의 압력으로 저항하지만 신장 구간(스프링이 펴지는 구간)에서는 저항을 하지 않는 방식을 말한다. 복동식은 압축될 때와 신장할 때 모두 저항을 해 스프링의 진동을 상쇄시키는 방식이다. 구조나 방식에 대한 이야기는 워낙 방대해서 다음 기회를 통해 다루도록 하겠다.

가장 쉬운 선택은 쇽업소버와 스프링의 길이를 처음부터 맞춰 출시한 제품이다. 출고 시와 같은 형태의 쇽업소버와 로워링 스프링을 조합했기 때문에 스프링만 바꿨을 때보다 코너에서의 롤링도 줄고 접지력도 향상시킬 수 있다. 제조사에서 적절히 스프링 레이트와 댐퍼의 값을 조정해 내놓은 제품이라 장착과 세팅도 쉽다.

그 다음은 코일오버 타입이다. 과거에는 주로 트랙 전용 키트로 인식되던 것들이 요즘은 보다 좋아진 승차감과 차고를 마음대로 조절할 수 있다는 장점 때문에 ‘종발이 타입’이라는 컵킷의 영역까지 대체해 나가는 추세다. 코일오버라는 말은 사실 쇽업소버를 스프링이 감싸고 있다는 의미라 스트럿(쇽업소버)과 스프링이 일체로 구성됐다는 의미이지만 요즘은 스트럿 즉 쇽업소버 몸통에 나사산이 있고 그 나사산에 스프링 시트를 조립해서 초기 입력 값이나 차고를 조절할 수 있는 타입을 말한다. 여기에 추가로 쇽업소버의 감쇄력, 즉 댐핑 값을 조절할 수 있는 노브를 달아 직접 감쇄력을 세팅을 바꿀 수 있게 한 제품도 있다.

이 서스펜션은 레이스나 트랙데이에서 차를 조금 더 빠르게 타길 원하는 사람들에게 유리하다. 차고를 조절해 차의 무게 배분을 변경할 수도 있고 이를 이용해 언더스티어 또는 오버스티어 성향을 세팅할 수도 있다. 일반 도로에서는 차고를 올려서 차체 바닥이 긁히거나 손상되는 걸 줄이고 감쇄력도 풀어 승차감을 좋게 만들어서 타다가 주말 트랙데이에서는 차고도 마음껏 낮추고 감쇄력도 강하게 해서 보다 강하고 빠른 코너링을 즐길 수 있도록 한 서스펜션 키트인 셈이다. 코일오버의 단점은 고가라는 것과 세팅의 노하우가 필요하다는 것이다.

지금까지 우리가 소위 서스펜션 튜닝이라고 말하는 스프링과 댐퍼 등의 튜닝에 대해 간략히 살펴봤다. 여기에 추가로 부싱을 좀 더 단단한 우레탄이나 필로볼 같은 제품으로 바꿔 차의 불필요한 움직임을 제한한다거나 멤버 고정 볼트의 틈을 메우는 심을 꽂아 차의 거동을 즉각적으로 느끼게 해주는 제품 등의 튜닝도 있다.

마지막으로 최저 지상고를 낮추는 튜닝에 대해 다시 한 번 짚고 넘어가자. 최저 지상고를 지나치게 낮추면 로워암, 드라이브 샤프트 등의 각도가 설계값 이상으로 꺾이고 쇽업소버의 샤프트가 규정치를 넘어 잠길 수도 있다. 이렇게 되면 쇽업소버가 본래의 기능을 상실해 승차감이 나빠질 뿐만 아니라 스프링의 리바운드를 흡수하지 못해 사고가 날 수도 있다. 때문에 최저 지상고를 내릴 때는 반드시 법정 지상고(이는 일반 도로 주행 중 안전을 보장하기 위한 높이라고 이해하자)를 지키는 것이 좋다.

서스펜션 튜닝은 우리가 차에 올라 시동을 걸고 움직이는 순간부터 차에서 내릴 때까지 끊임없이 느낄 수 있는 튜닝이기에 많은 고민이 필요하다. 물론 올바른 선택을 했을 때는 가장 큰 즐거움을 얻을 수 있는 튜닝이기도 하다.