충격흡수를 위한 자전거 서스펜션의 이해
에디터 : 박창민 기자
산악자전거가 탄생된 후 최고의 발명품이라고 볼 수 있는 것은 역시나 '서스펜션'이다. 거친 산악 트레일에서 부드럽고 빠른 라이딩을 가능하게 하고, 무엇보다 로드바이크와의 차이점을 명확하게 하는 아이템 중에 하나이기 때문이다.
이번에는 충격을 흡수하기 위해 개발된 서스펜션의 기본적인 이해에 대해 알아보자.

서스펜션의 발전은 산악 라이딩을 더욱 다이나믹하게 변화시켰다.


서스펜션의 기본 구조 - 스프링과 댐핑

최근의 서스펜션은 매우 복잡한 구조와 기술이 적용되어 있지만, 서스펜션을 이해하는데 있어서 가장 기본적인 구조는 '스프링'과 '댐핑'에 대한 내용이다.
스프링이란 것은 충격에 의해 서스펜션이 압축되었다가 다시 팽창할 수 있도록 하는 움직임의 기본 기능이며, 댐핑은 스프링에 의해 압축 및 팽창 시 부드러운 마찰을 주어서 충격을 다른 에너지로 변환시켜 상쇄하는 역할을 한다.
쉽게 말하면, 스프링은 서스펜션의 움직임을 가능하게 하고, 댐핑은 충격을 부드럽게 없애주는 역할을 하는 것이다.

다양한 서스펜션 스프링 구조
코일 스프링부터 에어+코일, 에어 스프링 등이 적용된다.

스프링의 종류와 특징

서스펜션의 움직임을 통해 기본적인 충격흡수 능력을 만들어주는 '스프링'은 현재 크게 3가지 소재로 사용된다.
첫째는 공기(air)로 '에어 스프링'이라 말하며, 공기 압력을 통해 마치 풍선처럼 수축과 팽창을 할 수 있도록 한 것이다. 에어 스프링의 특징은 무엇보다 '가볍다'는 것이며, 또한 라이더의 체중에 맞게 공기압을 조절할 수 있다는 것이 큰 장점이다.
둘째는 '코일 스프링'으로 금속의 탄성을 이용하여 수축 및 팽창을 가능하도록 한 형태이다. 코일 스프링의 가장 큰 장점은 스프링이 움직이는 구간의 강도가 거의 균일하여 강한 충격에도 부드럽게 작동한다는 것이며, 수명이 다 할 때까지 관리가 거의 필요없다는 것이 특징이다.
그 외에는 거의 사용하지 않지만, 일부 적은 충격 흡수를 위해 사용되는 '엘레스토머'가 있다. 이것은 합성고무와 같은 재질로 하나의 소재가 스프링과 댐핑 역할을 모두 한다는 것이 특징이다.

공기를 주입하여 스프링의 강도를 조절하는 '에어 스프링' 서스펜션은 최근 가장 많이 사용되는 방식이다.

다운힐 등의 그래비티 라이더들은 여전히 코일 스프링의 장점을 활용하는 편이다.

스프링 선택하기

다양한 스프링 종류 중에 선택이 가능한 것은 아마도 '에어'와 '코일' 중에 하나일 것이다. 두 스프링의 특징은 위에서 설명했듯이 더 가벼운 '에어'와 모든 움직임에서 부드러운 '코일'이라고 볼 수 있다.
'에어'의 경우는 스프링의 무게가 사실 상 '0'에 가까운 경량이 특징이지만, 공기의 특징 상 압축될 수록 더욱 반발력이 강해져서 적은 충격에는 너무 민감하거나, 큰 충격에는 강하게 압축되어 강한 반발력으로 튕겨 버리는 경우가 발생될 수 있다.
'코일'의 경우는 서스펜션의 트래블 안에서 거의 동일한 반발력을 유지하여 충격의 강도와 상관없이 안정적인 라이딩이 가능하지만, 금속으로 제작된 코일의 무게와 라이더의 체중과 지형에 따라 일일이 코일을 교환 또는 세팅해야 하는 번거로움이 단점이다.
그래서, 무게에 큰 영향을 받지 않는 그래비티(프리라이딩, 다운힐) 라이더들은 코일 스프링이 적용된 서스펜션을 사용하는 편이며, 그 외의 XC와 트레일 라이더들은 더 가벼운 에어 스프링을 선호하게 된다.
하지만, 최근에는 다양한 기술 발전을 통해 에어 스프링의 단점이 많이 극복되었으며, 경량 다운힐을 위한 에어샥이 출시될 만큼 진화되고 있다.

오일 댐핑의 움직임을 보여주기 위해 RST에서 제작한 투명 서스펜션 내부

내부에 오일을 저장하는 주머니를 두어 경량 및 부드러운 댐핑을 실현한 폭스의 FiT 댐핑

댐핑의 구조와 이해

서스펜션에 있어서 스프링의 역할도 크지만, 사실 서스펜션의 라이딩 품질을 좌우하는 것은 '댐핑(damping)'이라는 부분이다.
댐핑은 엘레스토머 사용을 제외하고, 거의 모두 '오일'을 소재로 사용하고 있으며, 오일의 움직임에서 발생되는 마찰을 통해 충격 에너지를 다른 형태의 에너지로 변환해 상쇄시키게 된다.
서스펜션의 움직임은 크게 2가지로 이야기하는데, '콤프레션'과 리바운드'가 그것이다.
콤프레션은 서스펜션이 충격을 받아 압축되는 움직이고, 리바운드는 다시 회복되어 서스펜션을 원래 형태로 돌려놓는 움직임을 말한다.
이 2가지 움직임에 모두 댐핑은 작용되는데, 보통 일반적인 서스펜션은 댐핑 조절을 통해 '리바운드'의 속도를 조절할 수 있도록 하고 있다. 하지만, 조금 더 고가의 제품들은 '콤프레션' 속도까지 조절할 수 있어서 라이더가 자신이 좋아하는 서스펜션 움직임을 섬세하게 세팅할 수 있도록 하고 있다.

완벽한 라이딩을 위해서는 자신에게 맞는 새그(SAG) 세팅이 필수다.

서스펜션 세팅의 기본, 새그(SAG)

최근에 가장 보편적으로 사용되는 서스펜션은 바로 '에어 스프링'이 적용된 제품이다.
에어 서스펜션의 경우는 공기압을 통해 스프링을 조절하다 보니, 잘못된 공기압을 넣거나 오랜 관리 부실로 인해 공기압이 자연적으로 빠져나갈 경우 비정상적인 작동을 할 수 있게 된다.
자신의 자전거라면 기본적으로 1개월에 1번 정도는 에어 서스펜션의 공기압을 확인하는 것이 좋은데, 공기압 세팅의 기본은 새그(SAG)를 통한 세팅이다.
새그는 보통 %(퍼센트)로 표시하는데, 20% 내외가 가장 자주 사용되는 값이다.
'새그 20%'라고 하는 것의 의미는, 100mm 트래블의 서스펜션의 경우 라이더의 체중 만으로 서스펜션이 압축되는 양이 20%(20mm) 정도 되었을 때가 적당하다는 것이다.
이 새그의 값은 자전거와 라이더의 스타일에 따라 조금씩 차이가 나며, 자신이 좋아하는 새그 값에 따라 서스펜션의 최초 공기압을 세팅하고, 그 공기압을 기록해 두면 나중에 공기압을 다시 채울 때 도움이 된다.

새그를 세팅하는 방법
1. 자전거를 고정한 후 자전거에 올라탄다.
2. 자전거 위에서 몇번 위아래로 움직여 서스펜션이 작동되도록 한다.
3. 안장에 앉은 후, 새그 인디케이터(고무링)를 레그 하단까지 내려준다.
4. 자전거에서 조심히 내린 후 새그 인디케이터의 위치를 측정한다.
위의 자전거는 100mm 트래블이고, 20mm가 들어간 상태이므로 20%가 새그 값으로 측정되었다.

라이딩에 따른 기본 세팅 이해

위에서 다루었듯이 서스펜션을 구성하는 2가지 요소 '스프링'과 '댐핑'은 각각 세팅이 가능하도록 되어 있다. 스프링은 '새그'를 맞추는 것으로, 댐핑은 '리바운드'와 '콤프레션'의 속도를 조절하는 것으로 세팅할 수 있는 것이다.
그렇다면 라이딩에 따라 서스펜션을 세팅하는 기본적인 내용을 이해하는 시간을 가져보자.
먼저, 새그의 경우는 XC처럼 업힐 스피드가 중요한 라이딩에는 다소 낮은 값(결과적으로 높은 공기압)을 선택하는 것이 좋다. 하지만, 그래비티 라이딩처럼 다운힐이 중요한 경우는 새그의 %를 높여(낮은 공기압) 세팅하면 충격에 더욱 부드럽게 대처할 수 있다.
또한, 다운힐 위주의 라이딩이라 할지라도 스피드가 빠르고 인공적인 코스가 많은 곳에서는 공기압을 높게 하는 것이 오히려 도움이 된다.
댐핑의 경우는, 업힐이 많은 지형에서는 페달링에 의한 충격이 서스펜션으로 전달되지 않도록 콤프레션과 리바운드의 속도를 모두 낮추는 것이 좋고, 다운힐 라이딩에는 충격에 원활하게 대응하도록 빠른 콤프레션과 리바운드 속도를 사용하는 것이 기본이다.
그리고, 충격이 불규칙한 자연적인 지형에서는 댐핑의 속도를 높여주어 이어지는 충격에 바로 대응할 수 있도록 하는 것이 좋고, MTB파크처럼 인공적인 지형이 많아서 스피드가 빠르고 충격이 예상되는 곳에서는 댐핑의 속도를 늦추어 충격을 빠르게 상쇄하는 것이 좋다.

라이딩 스타일과 코스에 따라 새그 및 댐핑의 세팅이 다르게 하면 더 좋은 라이딩으로 이어질 수 있다.


더 좋은 서스펜션을 위한 기술들

서스펜션의 성능을 높이고, 세팅과 관리를 편하게 할 수 있는 다양한 기술들이 많이 소개되고 있다. 그 중에서 몇가지 대표적인 기술들을 정리해보자.

1. 리모트 레버
가장 흔하게 적용되는 기술로, 서스펜션의 댐핑 조절을 핸들바의 레버를 통해 라이딩 중에도 쉽게 조절하도록 한 것이다. 스캇은 앞뒤 서스펜션을 동시에 조절하는 트윈락 레버를 출시해 풀서스펜션 제어를 단순화시키기도 했다.

스캇이 발표하였던 트윈락 리모트 레버는 앞뒤 서스펜션을 한번에 제어할 수 있는 것이 장점이다.

2. 폭스 CTD
서스펜션 락아웃을 개선한 기술로, 폭스(Fox Racing Shox)는 라이딩 코스에 따라 오르막(C), 트레일 라이딩(T), 다운힐(D)로 나누어 사용자가 쉽게 서스펜션의 댐핑을 조절할 수 있도록 한 것이다.

락아웃 개념에서, 라이딩 코스에 따라 세팅할 수 있도록 개발된 폭스의 CTD

3. 트렉 DRCV와 RE:aktiv
트렉은 서스펜션이 가진 단점들을 개선하기 위해 2가지 대표적인 기술을 가지고 있는데, DRCV와 RE:aktiv가 그것이다.
DRCV는 에어 스프링이 가진 단점으로 서스펜션이 콤프레션 될 수록 공기압의 반발력이 커지는 것을 막기 위해, 2차 공기 저장소를 두어 트래블의 끝까지 반발력을 일정하게 유지하도록 했다.
그리고, RE:aktiv 기술은 스피드에 따라 댐핑의 강도를 자동으로 조절하도록 하여 라이딩 중에 아무런 조절 없이도 부드러운 라이딩을 이어갈 수 있도록 한 기술이다.

트렉은 에어 스프링의 단점을 개선한 DRCV와 스피드에 따라 서스펜션의 댐핑을 조절하는 RE:aktiv 기술을 발표하였다.

공기 저장탱크를 하나 더 만들어 에어 스프링의 단점을 극복한 DRCV

4. 스페셜라이즈드 브레인과 오토새그
XC 라이더들에게 서스펜션은 매우 중요하지만, 페달링의 파워를 충격으로 인식하여 상쇄시키는 문제를 해결해야 했다. 리모트 레버를 통해 업힐과 다운힐에 따라 수작업으로 조절할 수도 있지만, 수시로 바뀌는 지형에 일일이 조절하는 것은 한계가 있다.
이런 문제를 해결하기 위해 스페셜라이즈드는 브레인(Brain) 서스펜션을 출시했는데, 라이딩으로 발생하는 상하 충격을 인식하여 충격이 없을 때는 댐핑의 속도를 늦추고, 충격을 받게 되면 바로 댐핑 속도를 높여 자동으로 지형을 감지하도록 한 것이다.
또한, 공기압을 통한 새그의 조절이 중요한 트레일 라이딩에서 편하게 새그 조절이 가능한 '오토새그' 서스펜션을 출시했는데, 라이더는 배낭의 무게와 자신의 체중 변화에도 쉽게 새그를 조절할 수 있어서 항상 일정한 라이딩 품질을 느낄 수 있다.

스페셜라이즈드는 수직으로 전해오는 라이딩 충격에 자동으로 반응하도록 만든 브레인 서스펜션으로 듀얼서스펜션 바이크의 한계를 넘어섰다.

새그를 언제든지 쉽게 세팅할 수 있도록 하는 오토새그 기술이 적용된 스페셜라이즈드 에픽

5. e:i 전동 서스펜션
기존 댐핑 조절 장치가 기계식에 의존했다면, 하이바이크는 e:i 서스펜션을 출시하며 자전거에 장착한 센서에 의해 지형을 감지하여 댐핑을 조절하는 방법을 제시하였다.
추가 배터리가 장착되는 등의 번거로움이 있지만, 시마노의 Di2 산악 부품이 출시되며 배터리에 대한 부담감이 줄어든다면 지금보다 더 좋은 호응을 얻을 것으로 기대된다.

자전거에 위치한 전자 센서로 자동으로 댐핑을 제어한 하이바이크 e:i 서스펜션


서스펜션은 라이더의 요구에 의해 더욱 발전되고 있으며, 또한 서스펜션의 발전으로 더욱 익스트림한 라이딩이 가능하게 되었다.

서스펜션의 발전은 산악 라이딩의 가능성을 새롭게 제시하며 함께 발전해 나가고 있다. 라이더가 요구하는 더 좋은 서스펜션, 그리고 더 좋은 서스펜션으로 인해 라이더는 불가능했던 라이딩을 가능하게 하는 등 지금도 상호 발전은 계속 이어지고 있다.
변화되는 서스펜션 기술에서 다음에 이어질 기술이 어떤 것일 지 기대하며, 신제품 발표에 관심을 가져보자.

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