로드바이크용 스타너트 컴프레션 플러그

로드바이크용 스타너트(Star nut) 컴프레션 플러그(Compression plug)장착법.

먼저 용어에 관하여 정리를 해야 하는데, 제목을 로드바이크용 스타너트라고 붙인 이유는 많은 사용자들이 그렇게 쓰고 있는 이유가 크다. 스타너트는 헤드세트의 구성물 중 하나로써 자전거 포크와 프레임 헤드튜브를 붙잡아 주는 역할을 하는 부품이다.

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모양이 해바라기를 닮았다고 해서 국내 사용자들은 해바라기라고 하기도 하고 외국에서는 별모양이라고 해서 스타너트라고 부른다. 이 부속은 포크의 스티어(Steer)튜브 내부로 장착되어 고정되는데, 스티어 튜브도 스티어러(Steerer)튜브라고 하기도 한다. 여러 용어가 한데 뒤섞여 있는데, 필자 개인적으로는 짧고 발음하기 쉬운 쪽을 선호하는 편이다.

좌측이 스타너트 우측이 컴프레션 플러그

스타너트가 스티어튜브 내부에 삽입된 모습

어쨌든 스티어 튜브가 기존의 금속소재였을 때는 스타너트의 날카로운 날개가 내부로 강하게 박혀들어가 고정되는 방식이 무리없이 사용되었다. 근래에 소재의 발달로 포크와 스티어튜브까지 카본이 적용됨에 따라 한곳에 집중적으로 힘이 작용하는 기존의 스타너트는 사용할 수 없게 되었다.

해서 개발된 것이 컴프레션 플러그이다. 우리말로 어렵게 말을 만들어보자면 확장고정형 너트, 정도가 되겠다. 

가끔 이런 질문을 받을 때가 있다. 내 포크는 카본 포크인데 스타너트가 박혀있는데, 어찌 된 일인가요? 

포크의 양쪽 다리가 카본 소재인 것 중에 스티어 튜브는 알루미늄 합금 소재인 것이 있다. 헤드튜브 내부로 삽입되는 스티어 튜브가 알루미늄이라면 당연히 기존의 스타너트가 사용된다. 구분은 소재의 모양새나 두드려보면 소리도 확연히 달라서 어렵지 않다.

로드바이크 뿐만이 아니라 산악자전거의 서스펜션 포크 중에서도 고가의 포크는 스티어 튜브가 카본인 제품이 있다. 산악자전거라도 스티어 튜브의 소재가 무엇이냐에 따라 어떤 부속이 적용되는가가 결정되니 오해 없기를 바란다.

하단의 좌측 사진을 보면 왜 확장고정형이라고 부르는지 알 수 있다. 상단 볼트를 시계방향으로 돌리면 하단 원뿔형의 부속(Threaded cone)이 올라오게 되고 바깥의 갈라진 확장면(Expansion sleeve)이 벌어지면서 스티어 튜브 내측과 단단하게 만나 포크를 고정하게 되는 식이다.

장착방법은 어렵지 않다. 먼저 하단 콘을 손끝으로 살짝 고정한 상태에서 상단 탑캡 볼트를 시계방향으로 몇바퀴 돌려준다. 확장면을 조금 넓힌 상태에서 스티어 튜브 내부로 삽입해야 한다. 이유는 헐렁한 상태에서 삽입하면 탑캡 볼트를 돌려주어도 부속 내부의 저항이 없는 상태에서는 헛바퀴만 돌고 확장면이 넓어지지 않기 때문이다.

모양을 유심히 보면 어렵지 않게 이해가 될 것이다. 당연히 너무 넓히면 삽입이 어려우므로 살짝 접촉하는 상태에서 들어가는 정도로만 넓히면 된다. 어떤 형태든 어떤 자전거이든 요령은 대동소이하다.

마지막으로 탑캡볼트를 포크와 프레임이 흔들리지 않는 정도로 조여주면 되는데, 필자가 이런 형태의 컴프레션 플러그를 제일 처음 접한 것은 생뚱맞게도 저가형 하이브리드 자전거의 알루미늄 합금 소재 포크에서였다. 사용설명서대로 고정해도 며칠 안가서 유격이 발생하였던 경험이 있다. 

확장면이 짧고 만나는 부위가 같은 소재였던 탓에 노면에서 올라오는 충격에 버티지 못해서였을 거라 추정할 뿐이다.

다른 형태의 컴프레션 플러그로의 설명으로 이어가기 전에 몇가지 짚고넘어갈 것이 있다. 카본 소재의 스티어 튜브에 이렇게 컴프레션 플러그를 장착할 때는 몇가지 제약이 따른다. 대표적인 미국의 자전거 회사 스페셜라이즈드는 전용 컴프레션 플러그를 공급하고 있기도 하고 스페이서의 총 길이도 40mm로 제한하고 있으며 하단의 스페이서를 상단으로 옮기는 것도 금지하고 있다.

스템의 체결방식도 바깥쪽에서 체결되는 것을 권장하고 있고 심지어 스템의 내부 가공 홀이 넓은 제품도 사용하지 말 것을 권장하고 있다. 이로 인한 스티어 튜브의 손상에 대해서는 워런티를 하지 않는다고 명시하고 있다.

이유는 모두 카본 소재에 특정 지점에만 힘이 집중되는 것이 부품의 파손과 관련이 있기 때문이다. 곰곰히 생각해보면 어렵지 않다. 확장고정되는 부분과 스템이 물리는 지점이 다르다면 그 차이로 인해 엇갈리는 지점에 서로 다른 방향의 힘이 작용하게 된다. 이는 부품의 파손이나 변형으로 이어질 수 있다.

스템 내부의 홀이 넓은 경우에도 그렇다. 톰슨 스템 같이 볼트가 스템의 중심부에 있는 경우도 사용을 금하고 있으니 제조사의 카본 소재에 대한 조심스러움이 대단하다. 필자가 기억하기로는 자이언트의 경우 별도의 사이즈로 스템과 스티어 튜브가 공급되는 것으로 안다. 기존보다 좀 넓게.

제조사가 그러한 반면 국내 사용자들의 카본 소재에 대한 강력한 신뢰를 볼 때면 가끔 경이로울 때가 있다.

아래는 다른 형태의 컴프레션 플러그이다. 미국의 대표적인 자전거 브랜드 스페셜라이즈드사의 자전거에 사용되는 부속이다. 차이가 있다면 확장고정부위를 먼저 스티어 튜브에 장착하고 익스펜션 볼트 중간으로 가는 탑캡볼트를 삽입하여 마지막으로 고정하는 부분이다.

스티어 튜브와 만나는 부분이 길어졌고 표면을 거칠게 가공하여 더 단단하게 고정될 수 있게 만들어졌음을 확인할 수 있다. 형태에 있어 조금씩 차이가 있는 부품이 두가지 정도 더 있지만 장착법에 있어서는 크게 차이가 없다.

주의해야 할 점은 확장고정부위를 스티어 튜브에 설치할 때 스템이 장착되어 있는 상태에서 작업하는 것이 좋다. 이유는 부속이 확장되며 카본 소재에 힘을 가하게 되는 터라 바깥에서 어느정도 잡아주어야 무리한 힘이 가해지는 것을 막을 수 있기 때문이다.

제조사에 따라 확장고정볼트에 가해지는 토크값이 조금씩 다르게 정해져 있는데, 대체로 9Nm을 넘지 않는다. 스템 고정 볼트의 토크값이 대체로 8-6Nm이므로 자전거 정비 경험이 많은 사람이라면 성인 남자가 용을 꽁꽁 쓰며 조이는 정도가 아니라는 점은 파악이 될 것이다.

미캐닉에 따라서는 제조사에서 권하는 사항이 아님에도 스템 위에 얇은 스패이서를 사용할 것을 권장하기도 한다. 위 사진의 하단 오른쪽처럼. 

스타너트를 사용할 때와 마찬가지로 탑캡볼트가 고정되는 부분에는 3mm정도 단차가 있어야 고정이 된다. 이 부분은 이전 포스팅을 참고로 할 것.

헤드세트 부속에 있어 사용자를 가장 괴롭히는 문제라고 한다면 역시 유격이다. 유격은 포크가 앞뒤 좌우로 미세하게 움직인다는 말이다. 이는 라이더가 몸으로 느끼는 부분이기도 하고 노면의 진동에 의해 소음은 물론이고 제동시 진동까지 발생시킬 수 있다. 유격확인 방법은 산악이든 로드바이크든 앞브레이크를 잡고 스템과 헤드세트 부속 연결부위에 손가락을 올려놓은 상태에서 자전거를 앞뒤로 흔들어보면 손끝의 느낌으로 알 수 있다.

규정 토크도 지켰고 다른 부분이 다 정상인데 이러한 유격발생이 반복된다면 문제해결을 위해서 확장고정되는 부분과 탑캡 고정볼트를 더 단단하게 잠궈주어야 한다. 문제는 스티어 튜브가 카본일 경우 무한정 세게만 조일 수 없다는 것에 있다. 한번에 과도하게 잠그지 말고 조금씩 고정되는 부분에 힘을 증가시키며 유격이 발생하지 않는 지점을 찾을 수밖에 없다.

카본 소재의 부품은 이렇게 가끔 규정대로 해도 고정이 안되거나 반대로 규정을 지켰는데도 파손되는 일이 심심찮게 있다.

탑캡 볼트만 계속 조이다가는 하단 확장고정되는 부분이 함께 돌아가버리거나 하여 다른 문제가 발생하거나 분해에 애를 먹을 수 있으니 이 부분은 주의하여야 한다.

다음은 분리인데, 스타너트에 비해 어렵지 않은 편이다. 스타너트의 경우 워낙 단단하게 박혀있는 구조라 다른 것으로 교체하기 위해서는 인위적으로 파손을 시키거나 그냥 안으로 박아넣고 새 스타너트를 그 위에 재설치하는 방법이 주로 쓰인다.

컴프레션 플러그의 경우 확장고정되는 볼트를 풀어주고 위로 뽑아올리면 부품 전체를 안전하게 제거할 수 있는데 주의해야 하는 부분은 확장고정볼트를 완전히 풀지 않아야 한다.

이유는 완전히 풀면 하단 콘이 포크 아래로 떨어져 버릴 수도 있고 볼트만 분리해서는 확장된 슬리브나 주변 부속을 포크 스티어 튜브로부터 제거하기가 번거로워진다. 확장된 슬리브나 콘이 부속 내외부에 서로 단단히 합쳐져 분리가 안될 때의 작업 요령은 볼트를 대여섯 바퀴 시계반대방향으로 풀어준 다음.

확장면을 고정하고 있는 볼트를 우레탄 망치로 때려주면 콘과 슬리브가 분리되면서 손으로 뽑아올려도 쉽게 분리가 된다. 

뒤에 설명한 확장고정볼트 가운데로 탑캡 볼트가 통과하게 되는 방식의 경우 먼저 탑캡을 제거하고 확장고정 볼트를 몇바퀴 풀어준 다음 쉽게 제거가 안 될 때 같은 요령으로 확장고정볼트만 육각렌치를 장착한 상태에서 우레탄 망치나 기타 단단한 물체로 충격을 가하면 콘과 슬리브가 이탈되면서 비교적 쉽게 제거가 가능하다.

확장고정면이 스티어 튜브와 단단히 결합되었을 때는 드라이버나 날카로운 공구로 둘 사이를 벌려 틈을 만들어 준다음 들어올리면 된다.

카본 소재와 관련한 부품일 경우 작업을 하기 전에 사용설명서를 세심하게 확인하는 과정을 거쳐야 성공적인 정비가 가능하다. 컴프레션 플러그에 대한 이해에 도움이 되었으면 한다./공작소