강철 프레임이 대세 이루는 가운데 마그네슘이나 카본으로도 제작…
엔진 감싸는 크래들 프레임에서 최근 스트레스 멤버 방식 도입 늘어나…
법규 상 교체가 절대 불가능한 부품이어서 손상입지 않도록 주의해야…
BMW가 선보인 3D 프린트 방식으로 제작한 모터사이클 프레임
사람의 몸은 척추를 중심으로 각종 뼈가 연결되어 내부 장기를 보호하는 구조다. 모터사이클에서 골격의 역할을 담당하는 것은 바로 프레임이다. 차량의 기본 토대를 완성하고 내부의 각종 부품, 엔진이나 변속기, 연료탱크 등 주요 부품들을 보호하는 역할을 하고 있다.
여기서만 그치는 것이 아니다. 모터사이클의 움직임에도 프레임이 상당한 영향을 미친다. 설계나 구조에 따라 더 민첩한 움직임을 보여줄 수 있어 장르에 따라 설계를 달리 하는 것이 바로 프레임이다.
다양한 형상과 구조의 프레임
라이트바겐의-크래들-프레임
다양한 소재와 구조의 프레임들이 모터사이클의 특성에 맞춰 적용되고 있다. 최초의 모터사이클인 다임러의 라이트바겐에 적용된 방식은 트윈 스파 프레임 구조로, 2개의 빔이 엔진을 감싸는 형태다.
혼다 CRF1100L 아프리카 트윈의 크래들 프레임
이후 본격적으로 모터사이클 산업이 발달하기 시작하면서부터 가장 많이 사용된 프레임은 크래들 프레임이다. 엔진 위아래를 프레임이 감싸는 형태는 현재까지도 가장 많이 사용되는데, 강성이나 경량화 사이 균형이 좋아 다양한 제품에 두루 사용된다.
언더본 프레임의 대표주자인 혼다 슈퍼커브
전 세계에서 가장 많이 판매되는 커브형 모터사이클이나 스쿠터의 경우 언더본 프레임을 사용한다.
엔진이 프레임 아래로 지나가는 형태의 구조로, 플로어 패널에 다리를 편하게 모으거나 차량 탑승 시 다리를 쉽게 넘길 수 있는 ‘스텝 쓰루(step-through)’ 구조로 편리하고, 가벼우면서도 하중을 잘 견딘다.
특유의 트렐리스 프레임으로 사랑받은 두카티 몬스터
‘두카티’하면 ‘빨간색’을 떠올리지만, 옛날의 두카티를 기억하는 사람이라면 ‘트렐리스 프레임’을 떠올릴 것이다. 프레임이 엔진 좌우를 감싸는 형태로 디자인된 건 트윈 스파 방식과 동일하지만, 감싸는 프레임 구조가 삼각형을 이루고 있어 견고하면서도 매우 가벼운 것이 특징이다.
보통 프레임은 디자인을 해치기 때문에 페어링 등으로 가리는 것이지만, 두카티는 이를 디자인의 요소로 끌어올리는 방식을 택해 마니아들의 많은 사랑을 받았다. 하지만 차체의 강성과 대량 생산에 적합하지 않은 점 등으로 인해 결국 두카티도 트렐리스 프레임 대신 트윈 스파 방식으로 전환했다.
모노코크-프레임의-특징을-잘-보여주는-베스파-제품들
프레임 구조 중 하나인 모노코크는 차량 외부 표면이 프레임의 역할을 하는 것이다. 즉 게나 가재 등 외골격을 지닌 갑각류를 생각하면 이해가 쉬울 것이다.
최근에는 자동차에서 자주 볼 수 있는데, 드물지만 모터사이클에서도 모노코크 프레임을 사용하는 경우가 있다. 대표적인 브랜드가 베스파로, 클래식한 디자인을 이어가면서 높은 강성을 확보할 수 있는 것이 장점이지만, 정비 자체도 까다로운 데다 외부 충격으로 차체가 찌그러지거나 파손될 경우 자동차처럼 판금과 도색 작업이 병행돼야 해 높은 수리비가 드는 건 단점이다.
스쿠터 외에도 모노코크 프레임을 사용한 모터사이클이 있는데, 대표적으로 가와사키의 ZX-12R, ZX-14, 두카티 1199 등이 있다.
최근 모터사이클 프레임에서 유행하는 것으로 스트레스 멤버 프레임이 있다.
크래들 프레임에서 엔진 하부를 감싸는 부분을 제거하고 엔진을 프레임 중간에 연결해 엔진도 프레임의 일부처럼 사용하는 것이다. 이러한 방식은 할리데이비슨이 1916년에 레이스용 제품에 적용하며 처음 도입됐고, 1919년 모델 W에 적용하며 양산 제품에도 사용되기 시작했다. 하지만 널리 퍼지지 못하다가 최근 경량화를 위해 도입이 증가하는 추세다.
나무부터 강철을 지나 카본까지
프레임에서 소재의 발달을 빼놓을 수 없다. 엔진 등을 지지하면서도 가볍고 강성까지 확보해야 하는, 프레임의 역할이 꽤나 막중하기 때문이다.
가장 널리 쓰이는 소재는 강철이다. 모터사이클 초창기부터 강철을 튜브 방식으로 가공해 프레임을 만들었고 지금까지도 널리 쓰이고 있다. 여러 소재 중 가장 흔하고 저렴하지만, 무게 면에서는 다른 소재들에 비해 가장 무거운 편이어서 대중적인 모델에는 아직도 스틸 프레임이 주를 이룬다.
레이스에서 승리하기 위해 좀 더 경량화된 소재가 필요했고, 다음으로 눈을 돌린 소재가 바로 알루미늄이다. 이때부터는 프레임 구조에 원형 튜브가 아닌, 각진 형태로 다듬어지기 시작했다. 또한 차량 외피가 프레임 역할을 겸하는 모노코크 방식에도 가벼운 알루미늄 소재가 잘 들어맞았다.
알루미늄보다 가벼운 마그네슘이나 티타늄 등의 소재들도 있어 이쪽이 경량화에 더 적합하지 않겠냐 싶겠지만, 마그네슘이나 티타늄 모두 소재 자체가 알루미늄보다 훨씬 비싼 건 물론이고 가공 자체도 난이도가 상당해 대량 생산하는 양산 모델에 적용하기 매우 어렵다.
마그네슘 프레임을 적용한 두카티 1199 슈퍼레제라
마그네슘의 경우 고열에서 부식되는 성질까지 있어 레이스 모델 개발 단계에서 시범 적용하는 정도에 그쳤는데, 이후 가공 기술의 발달로 2011년 두카티가 1199 슈퍼레제라를 통해 양산용 제품에 적용하기도 했다.
최초로 티타늄 프레임을 적용한 허스크바나의 오프로드 모터사이클
티타늄 프레임은 1971년 허스크바나가 모토크로스 경기에 사용해 놀라운 경량화로 뛰어난 활약을 펼쳤지만, 레이스 비용 증가를 우려한 협회 측의 금지 조치로 역사 속으로 사라지고 말았다.
현재 가볍고 단단한 소재의 대명사라고 하면 탄소섬유를 떠올리는 사람이 많을 것이다. 헬멧 등은 물론이고 휠, 카울 등 여러 부품이나 장비에 카본 소재가 적용되고 있어 카본 소재 사용이 얼마 되지 않았다고 생각할 수 있지만, 의외로 카본 프레임이 처음 사용된 건 1983년으로 꽤나 오래된 편이다.
카본 프레임 제품을 가장 많이 선보인 회사는 두카티로, 데스모세디치와 1299 슈퍼레제라, 파니갈레 V4 슈퍼레제라 등의 제품이 있다. 재밌는 점은 가장 경량화가 필요할 모토GP에서는 정작 알루미늄 프레임을 사용하고 있는데, 2011년 당시 두카티 팩토리 팀의 선수였던 발렌티노 롯시가 카본 프레임에 대해 부정적인 의견을 밝혀 폐기됐다고. 롯시 이전 두카티 팩토리 팀의 선수였던 로리스 카피로시는 카본 프레임에 대해 “돌처럼 딱딱한 느낌이고, 타이어의 한계를 제대로 느낄 수 없게 만든다”라고 지적하기도 했다.
프레임, 사고나도 교체가 불가능하다?
국내는 사고 등으로 프레임에 손상이 발생해도 법규 문제로 교체할 수 없다. 수입사에서도 부품으로도 프레임을 들여오지 않고 있다. 해외 사이트를 통해 프레임을 구입할 수는 있지만 가격도 워낙 비싼 데다, 국내에 들여온다고 하더라도 교체 자체가 현행 규제상 불법이다.
이런 이유 때문에 사고가 나면 프레임의 손상 정도에 따라 교정이냐 폐차냐가 갈리게 된다. 물론 교정 자체도 기본적으로 열을 가해 손상된 부위를 복원하는 것이어서 기존 상태의 강성을 확보하기는 어렵다.
프레임이 깨지는 경우엔 결국 이 부위를 다시 용접해야 하는데, 단 한 번의 사고가 없었던 모터사이클 프레임도 주행 중 충격 등으로 용접부가 깨지는 현상이 발생하는 경우가 있어 이런 용접을 통한 복원 역시 일시적 방편에 불과할 뿐이다.
따라서 프레임에 손상이 가지 않도록 하는 것이 가장 중요한데, 대표적으로 카울을 보호하기 위해 장착하는 프레임 슬라이더의 경우 프레임에 손상이 갈 수 있는 부위에 장착해야 한다면 포기하는 쪽을 권한다. 다른 부품들은 손상이 가도 비용을 들여 교체할 수 있지만, 프레임만큼은 교체가 불가능해 결국 차량 전체를 폐차해야 할 수도 있기 때문이다.
그리고 일반도로용 모터사이클보다 오프로드용 모터사이클이 차량 전체에 가해지는 충격이 더 큰 만큼 차대 손상 여부를 자주 확인해보는 것이 좋다.
특히 앞뒤 하중이 한 곳에 가해지는 피벗 부분이나 충격에 약한 용접 부분은 오래되어 녹슬기 시작하면 더더욱 약해지는 만큼 이런 부위를 잘 살펴보는 것이 중요하다.
송지산 모터사이클 칼럼니스트
사진_각 브랜드
#한국이륜차신문 #모터사이클뉴스 #송지산의모터사이클뜯어보기 #프레임
@한국이륜차신문 Corp. www.kmnews.net 무단복제 및 전재 – 재배포금지
강철 프레임이 대세 이루는 가운데 마그네슘이나 카본으로도 제작…
엔진 감싸는 크래들 프레임에서 최근 스트레스 멤버 방식 도입 늘어나…
법규 상 교체가 절대 불가능한 부품이어서 손상입지 않도록 주의해야…
사람의 몸은 척추를 중심으로 각종 뼈가 연결되어 내부 장기를 보호하는 구조다. 모터사이클에서 골격의 역할을 담당하는 것은 바로 프레임이다. 차량의 기본 토대를 완성하고 내부의 각종 부품, 엔진이나 변속기, 연료탱크 등 주요 부품들을 보호하는 역할을 하고 있다.
여기서만 그치는 것이 아니다. 모터사이클의 움직임에도 프레임이 상당한 영향을 미친다. 설계나 구조에 따라 더 민첩한 움직임을 보여줄 수 있어 장르에 따라 설계를 달리 하는 것이 바로 프레임이다.
다양한 형상과 구조의 프레임
다양한 소재와 구조의 프레임들이 모터사이클의 특성에 맞춰 적용되고 있다. 최초의 모터사이클인 다임러의 라이트바겐에 적용된 방식은 트윈 스파 프레임 구조로, 2개의 빔이 엔진을 감싸는 형태다.
혼다 CRF1100L 아프리카 트윈의 크래들 프레임
이후 본격적으로 모터사이클 산업이 발달하기 시작하면서부터 가장 많이 사용된 프레임은 크래들 프레임이다. 엔진 위아래를 프레임이 감싸는 형태는 현재까지도 가장 많이 사용되는데, 강성이나 경량화 사이 균형이 좋아 다양한 제품에 두루 사용된다.언더본 프레임의 대표주자인 혼다 슈퍼커브
전 세계에서 가장 많이 판매되는 커브형 모터사이클이나 스쿠터의 경우 언더본 프레임을 사용한다.
엔진이 프레임 아래로 지나가는 형태의 구조로, 플로어 패널에 다리를 편하게 모으거나 차량 탑승 시 다리를 쉽게 넘길 수 있는 ‘스텝 쓰루(step-through)’ 구조로 편리하고, 가벼우면서도 하중을 잘 견딘다.
특유의 트렐리스 프레임으로 사랑받은 두카티 몬스터
‘두카티’하면 ‘빨간색’을 떠올리지만, 옛날의 두카티를 기억하는 사람이라면 ‘트렐리스 프레임’을 떠올릴 것이다. 프레임이 엔진 좌우를 감싸는 형태로 디자인된 건 트윈 스파 방식과 동일하지만, 감싸는 프레임 구조가 삼각형을 이루고 있어 견고하면서도 매우 가벼운 것이 특징이다.
보통 프레임은 디자인을 해치기 때문에 페어링 등으로 가리는 것이지만, 두카티는 이를 디자인의 요소로 끌어올리는 방식을 택해 마니아들의 많은 사랑을 받았다. 하지만 차체의 강성과 대량 생산에 적합하지 않은 점 등으로 인해 결국 두카티도 트렐리스 프레임 대신 트윈 스파 방식으로 전환했다.
모노코크-프레임의-특징을-잘-보여주는-베스파-제품들
최근에는 자동차에서 자주 볼 수 있는데, 드물지만 모터사이클에서도 모노코크 프레임을 사용하는 경우가 있다. 대표적인 브랜드가 베스파로, 클래식한 디자인을 이어가면서 높은 강성을 확보할 수 있는 것이 장점이지만, 정비 자체도 까다로운 데다 외부 충격으로 차체가 찌그러지거나 파손될 경우 자동차처럼 판금과 도색 작업이 병행돼야 해 높은 수리비가 드는 건 단점이다.
스쿠터 외에도 모노코크 프레임을 사용한 모터사이클이 있는데, 대표적으로 가와사키의 ZX-12R, ZX-14, 두카티 1199 등이 있다.
최근 모터사이클 프레임에서 유행하는 것으로 스트레스 멤버 프레임이 있다.
크래들 프레임에서 엔진 하부를 감싸는 부분을 제거하고 엔진을 프레임 중간에 연결해 엔진도 프레임의 일부처럼 사용하는 것이다. 이러한 방식은 할리데이비슨이 1916년에 레이스용 제품에 적용하며 처음 도입됐고, 1919년 모델 W에 적용하며 양산 제품에도 사용되기 시작했다. 하지만 널리 퍼지지 못하다가 최근 경량화를 위해 도입이 증가하는 추세다.
나무부터 강철을 지나 카본까지
가장 널리 쓰이는 소재는 강철이다. 모터사이클 초창기부터 강철을 튜브 방식으로 가공해 프레임을 만들었고 지금까지도 널리 쓰이고 있다. 여러 소재 중 가장 흔하고 저렴하지만, 무게 면에서는 다른 소재들에 비해 가장 무거운 편이어서 대중적인 모델에는 아직도 스틸 프레임이 주를 이룬다.
레이스에서 승리하기 위해 좀 더 경량화된 소재가 필요했고, 다음으로 눈을 돌린 소재가 바로 알루미늄이다. 이때부터는 프레임 구조에 원형 튜브가 아닌, 각진 형태로 다듬어지기 시작했다. 또한 차량 외피가 프레임 역할을 겸하는 모노코크 방식에도 가벼운 알루미늄 소재가 잘 들어맞았다.
알루미늄보다 가벼운 마그네슘이나 티타늄 등의 소재들도 있어 이쪽이 경량화에 더 적합하지 않겠냐 싶겠지만, 마그네슘이나 티타늄 모두 소재 자체가 알루미늄보다 훨씬 비싼 건 물론이고 가공 자체도 난이도가 상당해 대량 생산하는 양산 모델에 적용하기 매우 어렵다.
마그네슘 프레임을 적용한 두카티 1199 슈퍼레제라
마그네슘의 경우 고열에서 부식되는 성질까지 있어 레이스 모델 개발 단계에서 시범 적용하는 정도에 그쳤는데, 이후 가공 기술의 발달로 2011년 두카티가 1199 슈퍼레제라를 통해 양산용 제품에 적용하기도 했다.
최초로 티타늄 프레임을 적용한 허스크바나의 오프로드 모터사이클
티타늄 프레임은 1971년 허스크바나가 모토크로스 경기에 사용해 놀라운 경량화로 뛰어난 활약을 펼쳤지만, 레이스 비용 증가를 우려한 협회 측의 금지 조치로 역사 속으로 사라지고 말았다.
현재 가볍고 단단한 소재의 대명사라고 하면 탄소섬유를 떠올리는 사람이 많을 것이다. 헬멧 등은 물론이고 휠, 카울 등 여러 부품이나 장비에 카본 소재가 적용되고 있어 카본 소재 사용이 얼마 되지 않았다고 생각할 수 있지만, 의외로 카본 프레임이 처음 사용된 건 1983년으로 꽤나 오래된 편이다.
카본 프레임 제품을 가장 많이 선보인 회사는 두카티로, 데스모세디치와 1299 슈퍼레제라, 파니갈레 V4 슈퍼레제라 등의 제품이 있다. 재밌는 점은 가장 경량화가 필요할 모토GP에서는 정작 알루미늄 프레임을 사용하고 있는데, 2011년 당시 두카티 팩토리 팀의 선수였던 발렌티노 롯시가 카본 프레임에 대해 부정적인 의견을 밝혀 폐기됐다고. 롯시 이전 두카티 팩토리 팀의 선수였던 로리스 카피로시는 카본 프레임에 대해 “돌처럼 딱딱한 느낌이고, 타이어의 한계를 제대로 느낄 수 없게 만든다”라고 지적하기도 했다.
프레임, 사고나도 교체가 불가능하다?
국내는 사고 등으로 프레임에 손상이 발생해도 법규 문제로 교체할 수 없다. 수입사에서도 부품으로도 프레임을 들여오지 않고 있다. 해외 사이트를 통해 프레임을 구입할 수는 있지만 가격도 워낙 비싼 데다, 국내에 들여온다고 하더라도 교체 자체가 현행 규제상 불법이다.
이런 이유 때문에 사고가 나면 프레임의 손상 정도에 따라 교정이냐 폐차냐가 갈리게 된다. 물론 교정 자체도 기본적으로 열을 가해 손상된 부위를 복원하는 것이어서 기존 상태의 강성을 확보하기는 어렵다.
프레임이 깨지는 경우엔 결국 이 부위를 다시 용접해야 하는데, 단 한 번의 사고가 없었던 모터사이클 프레임도 주행 중 충격 등으로 용접부가 깨지는 현상이 발생하는 경우가 있어 이런 용접을 통한 복원 역시 일시적 방편에 불과할 뿐이다.
따라서 프레임에 손상이 가지 않도록 하는 것이 가장 중요한데, 대표적으로 카울을 보호하기 위해 장착하는 프레임 슬라이더의 경우 프레임에 손상이 갈 수 있는 부위에 장착해야 한다면 포기하는 쪽을 권한다. 다른 부품들은 손상이 가도 비용을 들여 교체할 수 있지만, 프레임만큼은 교체가 불가능해 결국 차량 전체를 폐차해야 할 수도 있기 때문이다.
그리고 일반도로용 모터사이클보다 오프로드용 모터사이클이 차량 전체에 가해지는 충격이 더 큰 만큼 차대 손상 여부를 자주 확인해보는 것이 좋다.
특히 앞뒤 하중이 한 곳에 가해지는 피벗 부분이나 충격에 약한 용접 부분은 오래되어 녹슬기 시작하면 더더욱 약해지는 만큼 이런 부위를 잘 살펴보는 것이 중요하다.
송지산 모터사이클 칼럼니스트
사진_각 브랜드
#한국이륜차신문 #모터사이클뉴스 #송지산의모터사이클뜯어보기 #프레임
@한국이륜차신문 Corp. www.kmnews.net 무단복제 및 전재 – 재배포금지