최근 일체형 서스펜션의 차고 조절에 대해 알아보다가, 프리로드 라는 개념이 눈에 띄었습니다.
일반적으로 해당 내용을 검색해보면 그냥 제조사가 권장하는 세팅에 맞추고, 더 이상 건들지 말라! 라는 내용 정도뿐인데요.
검색을 통해 알게 된 내용을 정리해봅니다.
프리로드란?

상단에 스프링이 얼마나 압축되어 있는지를 의미합니다.
이 양은 스프링 바로 밑에 있는 너트(perch)를 통해 조절합니다.
너트를 올리면 스프링이 압축되면서 프리로드가 증가하고, 반대는 감소하겠죠.
아, 그 너트 바로 밑에 있는건 프리로드 설정 후 그 위치에 너트를 잠그기 위해 존재하는 너트입니다.
맨 마지막 너트는 전체 서스펜션의 길이를 조절한 후, 그 길이대로 고정하기 위한 락 너트이구요.
프리로드는 왜 존재할까요?
단순히 검색해봤을 때는, 프리로드가 없으면 차가 떴을 때 스프링이 놀기 때문에 승차감이 안좋아진다.. 같은 내용 뿐인데요.
특히 일체형 서스펜션, 즉 코일오버의 경우 5mm~10mm내의 작은 양을 제조사에서 권장하니까 그대로 따른다는 정도밖에 찾을 수 없습니다.
그러던 중 아래 영상을 보고 많은 지식을 얻었습니다.
기본적으로 스프링 프리로드를 넣게 되면, 해당 만큼 이상의 하중이 걸렸을 때 비로소 다시 압축되기 시작합니다.
예를 들어 10kg/mm에, 차량 코너웨이트가 400kg라고 하면 40mm가 압축돼야 하지만
10mm의 프리로드가 가해진다면 총 30mm가 압축될 것입니다.
아마 차를 내리는 중에 자세히 보면, 100kg 하중이 가해질 때 까지는 압축이 안되다가 점점 압축되는걸 관찰할 수 있을겁니다.
전체 서스펜션의 길이는 건들지 않았으니, 기존에 40mm가 압축되다가 30mm가 압축되었다면
차고도 10mm 올라갔을 것입니다.
또한, 프리로드 값 내에서는 스프링이 반응하지 않는 특성이 있으나 그 이상 압축된 경우 스프링 레이트는 기존과 동일합니다.
따라서 이 경우 승차감과 주행 특성 또한 동일해야 할 텐데요.
하지만 많은 이들이 스프링을 압축한 이후 주행 질감의 변화를 호소합니다.
왜일까요?
스프링을 압축했다는 것은 스트록이 변했다는 것을 의미합니다.
스프링의 길이 만큼 차가 위아래로 움직일 수 있는데, 압축을 해 버리면 길이가 줄어들겠죠?
(물론 댐퍼 등에 의해 실제로는 스프링의 길이보다도 짧겠습니다.)
프리로드가 없다면, 차가 떠 있을 때와 내려놓았을 때를 비교하면 스프링 길이는 40mm가 감소했습니다.
프리로드가 10mm 있다면, 30mm가 감소했지만 이미 스프링 길이 10mm가 감소해있던 상태였습니다.
그래서 압축된 스프링 길이는 동일하게 40mm 감소한 것입니다.
그러나 기존에는 다시 40mm가 늘어날 수 있었지만, 이후에는 30mm만 늘어날 수 있습니다.
이는 범프 길이는 동일하나, 리바운드 길이가 줄어든 것을 의미합니다.
리바운드 길이는 다른 말로 드룹(Droop)이라고 하는데, 이것이 과도하게 줄어들게 되면 차가 떠오를 때 타이어가 지면에서 떨어질 수도 있게 됩니다.
보통 일체형 서스펜션은 강한 스프링을 목적으로 합니다.
순정이 2.5kg/mm 급이라면, 일체형은 스트릿용이라도 6kg/mm 이상, 서킷용으로는 14kg/mm 이상도 사용하게 되지요.
따라서 기본적으로 움직이는 양이 아주 적어, 드룹 양 또한 매우 적기 때문에 연석을 밟으면 바퀴가 한참동안 공중에 떠 있기도 합니다.
이는 많은 경우 지면을 추종하는 능력을 떨어트려 그립 면에서는 손해가 됩니다.
그러므로, 과도한 프리로드로 인해 드룹이 작아지는 것을 지양하기 위해 제조사에서 5mm 10mm 정도의 아주 작은 양을 설정한 것으로 보입니다.
물론, 이 외에도 스프링 위 아래 지지물의 내구성 문제 등 여러가지로 생각해볼 수 있겠네요.
아마 운전자들이 느낀 하드해진 감각은, 짧아진 리바운드 양으로 인해 바퀴가 아예 떴다가 떨어지는 경우거나
혹은 그 정도가 아니더라도 강한 종/횡가속도가 걸렸을 때, 일부 스프링이 프리로드 근처 값 까지 코너웨이트가 감소한 경우 스프링이 일을 하지 않아 그렇게 느낀 것으로 보입니다.
그렇다면 순정 서스펜션의 프리로드는 어떻게 될까요?
기본적으로 50mm 이상의 엄청난 프리로드를 갖고 있습니다.
프리로드가 작으면 Droop이 늘어나 지면을 더 잘 추종하는 것 아니었나요?
프리로드를 적게 주면, 스프링도 짧게 만들 수 있으니까 제조사 입장에서 이득 아닌가요?
앞서 말했듯이 순정 서스펜션의 스프링은 매우 약합니다.
그래서 기본적인 스트로크 자체가 매우 높아, 이미 충분한 Droop을 갖습니다.
사실, Droop이 너무 과하면 각종 암과 부싱에도 힘이 걸려 좋지 않게 되지요.
또한 프리로드가 적으면, 차를 바닥에 내려놓았을 때 차고를 맞추기 위해 서스펜션 자체의 길이가 매우 길어져야 합니다.
스프링을 짧게 했더니 더 비싸고 만들기 어려운 쇼바 부분이 길어져야 되는 것이죠.
대부분의 서스펜션은 지오메트리 상 횡방향으로도 힘을 받게 되는데, 이것은 마찰의 증가, 내구 저하로 이어집니다.
쇼바가 길어지면 같은 횡방향 힘이라도 더 많이 휘어지게 되어 악영향이 있을 것입니다.
또한, 차를 내린 상태에서 스프링이 더 아래로 튀어나오게 됩니다.
자연스럽게 휀다 내부의 간섭을 더 고려해야 하게 됩니다.
마지막으로, 많은 자동차들이 리어에는 일체형이 아닌 분리형 타입(Divorced)의 서스펜션을 이용하는데요.
이 경우 어떻게 프리로드를 조절할 수 있을까요?

일체형의 경우 스프링 위는 고정돼 있고, 아래를 올려 압축한 후 고정하게 됩니다.
분리형의 경우, 스프링에 얹은 컵의 길이를 조절할 수 있는데, 이때 컵 쪽이나 반대쪽이나 고정이 되어 있지 않습니다.
그럼 어떻게 압축을 유지할 수 있을까요?
정답은 쇼바의 길이 조절입니다.
작키를 통해 원하는 스프링의 프리로드를 세팅하고, 쇼바의 길이를 그 위치에 맞게 설정하면 쇼바는 그 이상 신장하지 않습니다.
압축이 된 것이죠.
많은 튜닝샵에서 리어의 차고 조절을 맡기면 컵의 길이만 조절하고 끝내곤 합니다.
이 경우 프리로드를 통해 차고가 조절된 것이므로, 드룹에 변화가 생기게 됩니다.
따라서 프리로드를 고려한다면, 쇼바의 길이는 무조건 같이 변경되어야 합니다.
프론트는 프리로드와 길이가 나누어져 있어 직관적인데, 리어는 그렇지 않아 생기는 문제네요.
자료 넣기가 귀찮아, 그냥 제가 나중에 보기 편하게 정리하는 식으로 적어보았습니다.
잘못된 정보가 있으면 알려주세요~
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