자전거 포크가 흔들린다. 무엇이 문제인가?

내리막 내려오면서 브레이크를 잡으니 포크가 흔들린다. 주변에 물어보니 포크 고정부위에 유격이 생기면 그렇다는데 무엇이 문제인가?

포크가 흔들리는 증상의 원인은 크게 아래와 같이 분류할 수 있다.

1.포크를 고정하는 순서를 바르지 못하게 작업했을 경우.

2.포크를 고정하는 부속인 헤드세트(Head set)부속 중 일부 부속이 빠진 상태에서 조립되었을 경우.

3.헤드세트 부속의 고정상태가 풀려 느슨해졌을 경우.

4.오랜 사용으로 헤드세트의 부속이 망가지거나 느슨해졌을 경우.

5.헤드세트 부속과 포크의 규격이 맞지 않을 경우.

6.휠셋 큐알이 느슨하거나 허브에 유격이 발생하여 포크가 흔들리는 것으로 오인할 수도 있다. 

1번의 경우가 가장 빈도가 높고 아래로 갈수록 낮다. 헤드세트와 관련한 글에서도 언급했지만 자전거 포크는 고정하는 방식에 따라서 크게 두가지로 나뉜다. 스티어 튜브에 나사산이 있는 것과 없는(Threaded & Threadless)방식의 포크. 

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본격로드바이크는 물론이고 현대적인 의미의 산악자전거에는 대부분 나사산 없는 포크방식을 사용하고 있다. 나사산이 있는 방식의 경우는 클래식 로드바이크나 생활자전거, 일부 픽시 자전거에 적용되는 경우가 있는데 일단 비중이 높은 나사산이 없는 방식의 포크가 흔들리게 되는 때는 대부분 스템(Stem)과 관련한 작업을 하다가 고정하는 순서를 바르게 지키지 못해서 일어나는 경우가 많다.

포크를 고정하는 볼트는 해바라기(Star nut)와 연결되는 상단 탑캡(Top cap)볼트이다. 먼저 상단 볼트를 조이고 그 다음 스템을 고정해주는 볼트를 조여주는 순서로 작업해야 한다. 스템 볼트부터 먼저 조이면 미세한 유격이 발생한 상태에서 포크가 고정될 수 있다.

포크가 흔들린다면 먼저 이 부분부터 점검해보자. 일단 상단 헤드세트 탑캡 볼트는 물론이고 스템 볼트 좌우 모두 느슨하게 만든 다음.

상단 헤드세트 탑캡 볼트부터 지긋한 힘으로 조인다. 그 다음 앞브레이크를 잡고 자전거 앞바퀴를 지면에 붙인 채 흔들어 본다. 유격이 없으면 그 다음 작업 스템 볼트를 조여주면 되고 만약 유격이 있으면 상단 볼트가 덜 잠긴 것이므로 약간 더 조여주면 된다.

이렇게 하는 이유는 상단 헤드세트 캡 볼트의 경우 너무 과도하게 조여도 내부 부속에 무리가 가기 때문이다. 단단하게 포크에 유격이 없을 정도만 조여줘도 괜찮다.

스템 좌우 볼트를 번갈아 조여주고 마지막으로 유격 테스트를 거치면 된다. 포크가 흔들리는 증상의 거의 열에 일곱 여덟은 이렇게만 해주어도 문제는 해결된다.

이 작업을 거쳤는데도 유격이 있는 경우는 스티어 튜브(Steer tube)의 길이가 살짝 길 경우가 대부분이다. 아래 사진을 유심히 보면 스템 아래로 하얀색의 스티어 튜브가 보일 것이다. 스티어러 튜브(Steerer tube)라고도 한다.

튜브의 끝과 스템의 상단까지의 약 3mm정도의 단차가 보이는가? 튜브의 끝이 스템과 단차없이 돌출되어 있거나 나란하거나 너무 단차가 작을 때도 고정이 이뤄지지 않게 된다.

고정이 안되면 흔들리는 것은 당연하다.

드물지만 헤드세트 탑캡의 안쪽 중심의 볼록한 부분과 스티어 튜브 끝이 내부에서 만나게 되는 경우에도 볼트를 아무리 조여도 고정이 안되는 상황이 벌어질 수 있다.

그때는 위나 아래에 얇은 스패이서를 추가해서 끼우고 재장착하면 유격없이 정확하게 고정할 수 있다.

2번에서 지적했듯이 헤드세트 관련 부속의 일부가 빠진 상태에서 조립이 이뤄져도 당연히 유격이 발생할 수 있다. 이 때는 유격도 유격이지만 핸들바의 조향자체가 뻑뻑해지기 마련이다.

헤드세트도 포크와 프레임 헤드튜브의 종류와 규격에 따라 여러가지로 나뉜다. 아래는 나사산이 없는 방식의 포크에 대표적으로 사용되는 세미 인티그레이티드(Semi integrated), 어헤드(Ahead), 인티그레이티드(Integrated)방식의 헤드세트 부속을 늘어놓은 사진이다. 이 이외에도 로드바이크, 산악 공히 프레임 헤드튜브의 규격에 따라 다양한 형태의 헤드세트가 있다.

유격과 관련한 가장 중요한 부속은 맨 하단 크라운 레이스(Crown race)와 위에서 두번째, 원형에서 중간에 살짝 끊어져 있는 모양의 부속 컴프레션 링(Compression ring)이다. 하단 부속이 없으면 조향자체가 어렵고 상단의 컴프레션 링이 없으면 심한 유격이 발생하게 된다.

중고거래를 통해 조립을 자가로 하는 유저들이 가끔 겪는 시행착오이다. 되도록 사전에 자신의 자전거 프레임 헤드튜브와 포크에 정확하게 호환되는 부속을 선정하고 구매할 때 구성품을 꼼꼼하게 확인해야 한다. 장착작업을 정확하게 실시해야 하는 것 역시 중요하다.

특히 일부 로드바이크의 경우 컴프레션 링 위에 얇은 워셔가 부품 구성에 포함된 경우가 있다. 빼먹고 조립하기 쉬우니 주의해야 한다.

3번 헤드세트의 고정 상태가 불량할 때도 당연히 포크가 흔들리게 된다. 나사산이 없는 방식의 포크는 가능성이 조금 낮다. 이런 증상은 나사산이 있는 방식의 포크, 그것을 고정하는 헤드세트의 고정너트와 조절너트가 잦은 충격에 의해 풀렸을 때 발생한다.

유격을 없애는 방법은 이전 포스팅에서 자세히 설명했으므로 간단하게 하고 넘어가겠다. 하단 조절너트를 시계방향으로 돌려 포크의 유격을 없애 준 다음 상단 고정너트를 시계방향으로 조여주면 된다. 조절너트를 너무 단단하게 조이면 조향이 뻑뻑해지므로 중간지점을 찾아야 한다. 

조절너트는 돌아가지 않게 잡아준 상태에서 고정너트만 잠궈주는 것이 중요하다. 고정너트를 조여주는 과정에서 하단 조절너트까지 돌아가면 튜닝이 흐트러지게 된다. 이 작업은 스템이 연결된 상태에서 해도 된다.

외부에서 라이딩 중 이런 현상이 있으면 손으로라도 임시로 잠궈주어야 한다. 손으로 해도 약 한시간 정도는 상태가 유지된다. 응급으로 조치 후 라이딩을 끝낸 다음 제대로 정비하면 되겠다.

나사산이 있는 포크의 경우 스템 고정 볼트가 가운데 하나 있다. 이 볼트가 풀려도 포크가 흔들리는 것과 비슷한 느낌을 받을 수 있다.

볼트를 잠그면 포크 속에 하단부가 벌어져 고정되는 방식이다. 해서 고정 볼트가 풀리면 내부에서 유격이 발생해 핸들바 쪽이 흔들리게 된다.

이 방식의 경우 핸들바의 높이를 너무 과도하게 높여도 미세한 유격이 발생할 수 있으므로 볼트의 고정만으로 유격감이 없어지지 않을 때는 높이를 살짝 낮춰서 재고정해보는 것도 좋다.

4번 부속의 마모나 망가짐으로 인해 발생하는 유격은 그렇게 빈도는 높지 않다. 가끔 상단 헤드세트 캡 볼트를 너무 과도하게 조여 내부 해바라기가 망가진 경우에도 이상이 발생한다. 이는 카본 스티어 튜브에 많이 사용하는 확장고정형 스타터트, 컴프레션 플러그(Compression plug)에서도 발생할 수 있다.

자전거의 경우 무조건 세게 조이는 것보다 적당히(?) 조여줘야 하는 경우가 많다.

오랜 사용으로 내부 베어링이 망가지거나 하는 경우는 대단히 가능성이 낮다. 헤드세트는 정말 수명이 긴 부속이라고 생각한다. 일부 물청소나 우중 라이딩으로 인해 내부 부속에 녹이 발생하는 경우가 있는데, 그렇다 하더라도 체감할 정도로 성능에 문제가 발생하는 일은 극히 드물다.

일부 사례이지만 오랜 사용으로 프레임 헤드튜브와 헤드세트 컵(Head set cup)이 만나는 부분에 유격이 생겨 소음이나 흔들림을 발생하기도 하는데, 역시 이미 언급했듯이 빈도는 상당히 낮다.

5번 부속간의 이른바 궁합이 안맞거나 규격이 안맞을 때도 포크 고정에 이상이 발생할 수 있다. 필자가 겪은 사례는 스티어 튜브의 소재가 금속인데 주로 카본 스티어 튜브에 사용하는 해바라기, 컴프레션 플러그를 사용했을 경우에 유격이 없어지지 않았던 경험이 있다.

컴프레션 플러그는 상단 탑캡 볼트를 조여주면 하단 부위가 넓어지면서 포크를 프레임과 고정해주는 방식이다. 같은 금속소재끼리 만나서인지 캡 볼트를 아무리 조여줘도 잠시 유격이 없다가 타다보면 문제가 재차 발생하는 경우가 있었다. 결론은 일반적인 해바라기를 사용하여 유격을 잡았다.

포크 스티어 튜브의 소재에 따라 적당한 방식을 선택하는 것이 좋다.

그리고 헤드세트가 인티그레이티드 방식일 경우 일부 포크와 결합했을 경우 너무 정확하게 맞아떨어지는 바람에 오히려 유격이 발생한 적도 있다. 하단 사진을 보면 프레임의 헤드튜브와 포크의 크라운 레이스 장착면이 아슬아슬하게 밀착해 있다.

이 상태에서 상단 캡 볼트를 조이는 프레임과 포크가 마찰이 발생, 조향이 제대로 이뤄지지 않았다. 헤드세트의 크라운 레이스가 약간 높이가 있는 부속으로 교체를 하던지 포크를 교체하는 것으로 문제를 해결해야 한다.

6번 허브에 이상이 있거나 휠셋 고정을 잘못 했을 때도 포크가 흔들리는 것으로 오인할 수 있다. 브레이크를 잡는 과정에서 흔들리는 휠셋이나 림이 많이 변형된 휠셋의 경우 진동이 핸들바로 전달되므로 포크가 흔들리는 것으로 착각할 수 있다. 

앞브레이크를 잡고 손가락을 헤드세트 주변에 얹은 다음 흔들어보는 테스트로 이상이 없다면 대부분 휠셋과 브레이크 세팅에 문제가 발생한 것이다. 그에 따른 별도의 조치를 해주어야 한다.

포크 부위의 작은 유격으로 자전거가 한번에 심각한 고장이 날 가능성은 그리 높지 않다. 다만 로드바이크도 그렇고 산악자전거도 그런데 특히 카본 소재의 자전거라면 유격을 방치한 상태에서 갑작스러운 큰 충격이 앞포크에 전해지면 프레임 헤드튜브에도 손상을 줄 수 있으므로 초기에 유격을 잡아주는 것이 자전거 보호와 안전한 라이딩을 위해서 좋을 것이다.

자전거 유지관리에 도움이 되었으면 한다./자전거공작소