가변폴에 관한 고찰

폴은 타프와 텐트의 주요 부자재로 그 중요성은 굳이 언급하지 않아도 캠퍼라면 누구나 인지하는 사항입니다. 또한 폴에 대한 공학적 지식이 없어도 누구나 굵.고. 단.단.한.게 좋.다.라는건 본능적으로(!) 알고 있습니다.

이미 제 블로그에도 타프용 폴의 강도에 관한 고찰글을 올리신 적이 있어 또다시 강도에 관한 고찰글은 무의미하다고 판단됩니다.

이 글은 거창하게 고찰이라는 타이틀을 붙였지만 사실 내용은 위 고찰글에 비하면 보잘것 없는, 단순한 호기심 해결 차원의 글이니 재미삼아 보셨으면 합니다.

최근 인기를 끌고있는 가변폴은 여의봉, 슬라이드폴, 길이조절폴 등의 이름으로 불리는 폴대이며 카페발 제품을 시작으로 요즘은 여러 브랜드에서 다양한 제품이 출시되어 있습니다. (이하 가변폴로 통칭)

- 코베아 마스터 슬라이드 폴(본문 내용과는 무관함) -

 

참고로 가정에서 커튼봉이나 옷걸이 등에 사용하는 압축봉도 비슷한 원리를 가지고 있습니다.

 

- 가정용 커튼봉 -

폴대의 결합방식도 초기에는 비틀어 고정시키는 방식에서 요즘에는 기존 타프 폴대와 같이 버튼 방식의 폴대도 출시되어 있으나 이 글에서는 논외로 하고 오로지 비틀어 고정시키는 방식의 폴에 대한 것만 말씀드리겠습니다.

비틀어서 고정을 시키는 원리가 뭔지 알고계신 분 있으신가요? 저도 무심코 사용을 해서 크게 관심을 갖지 않았는데 어느날 갑자기 문득 궁금해 지더라구요.

 

- 코보 길이조절폴 -

 

사진과 같이 시계방향으로 돌리면 폴의 길이를 조절할 수 있고 반시계방향으로 돌리면 고정을 시키게 됩니다. 고정과 이동의 원리는 시계방향으로 돌렸을때 가변폴 내부의 잠금장치 혹은 스토퍼(정확한 명칭은 모르겠습니다)가 확장(팽창)하면서 외벽에 압축력을 가하고 마찰력에 의하여 외부에서 가해지는 압축력을 저항하는 구조입니다.

- 잠금장치의 원리(윗쪽 사진과 달리 이 그림에서는 시계방향으로 돌리면 잠기고 반시계방향으로 돌리면 풀린다) -

 

마찰력(F)은 중학교 과학시간에 배운대로 마찰계수(μ)와 수직항력(N)의 곱입니다. 마찰계수는 재료와 표면에 따라 달라지는데 가변폴은 표면이 매끄럽기 때문에 마찰계수가 매우 낮은 편입니다. 수직항력은 시계방향으로 돌렸을때 잠금장치가 확장하면서 외벽에 닿았을 때의 압축력을 말하구요.(마찰력과 수직항력에 대한 정확한 수치는 모릅니다.)

 

- 마찰력 공식(다 아시죠?) -

 

 

- 안쪽의 잠금장치가 확장하면서 외벽에 닿아 압축력이 발생하고 이로인해 마찰력이 생긴다 -

일반적인 폴의 결합부는 금속의 지압력으로 압축력에 저항하기 때문에 가변폴의 마찰력에 의한 저항과는 비교할 수 없을 정도로 압축력에 강합니다.

 

 

- 일반적인 타프폴의 연결부. 금속의 지압력으로 저항한다 -

  

참고로 잠금장치의 실제 모습은 매끈한 플라스틱 재질입니다. 당연히 마찰계수가 낮습니다. 또한 무리하게 비틀어 고정할 경우 이 플라스틱이 깨져버릴 수 있으니 조심해야 합니다. 일반 타프폴보다 강도가 낮을 수 밖에 없습니다.

 

- 가변폴의 잠금장치 모습(파란색 플라스틱) -

 

 

가변폴을 보통의 타프에 사용하기가 어려운 이유도 바로 거기에 있죠. 타프폴, 특히 메인폴에는 매우 큰 압축력이 발생하므로 가변폴을 사용하면 버티지 못하고 수그러듭니다. 좌굴이 되기도 전에 마찰력이 압축력을 버티지 못하고 구멍이 작은 폴이 큰 폴속으로 들어갈겁니다. 저역시 가변폴은 상대적으로 적은 압축력을 받는 미니타프에만 사용합니다.

 

- 가변폴을 사용한 미니타프 -

그럼에도 불구하고 가변폴을 선호하는 이유는 수납성과 길이 조절이 자유롭기 때문입니다. 마치 러시아 인형인 마트료시카처럼 가장 굵은 폴대 안에 나머지 폴대가 모조리 들어가버리니 기존 폴에 비해 수납성이 획기적으로 좋아집니다.

 

- 마트료시카 -

반면 단점은 일반 폴에 비해 압축강도(좌굴강도)가 현저히 낮다는 것과 비가오면 빗물이 연결부 틈새로 들어가 빠지지 않기 때문에 비를 맞으면 철수시 거꾸로 세워놓거나 분해해서 말려줘야 한다는 겁니다. 물론 알루미늄이나 두랄류민 재질인 경우 부식에 강하기 때문에 말리지 않아도 상관이 없긴 합니다.

 

 

동일한 재질과 동일한 단면이라고 가정할 때 비틀어 고정시키는 방식의 가변폴이나 버튼 방식의 폴대 둘다 일반 폴대에 비해 좌굴강도가 낮습니다. 일반 폴의 경우 링크된 글에서처럼 공과대학 학부 2학년 정도 수준의 지식으로 계산이 가능하지만 가변폴과 같이 단면의 굵기가 변화하는 폴의 경우 학부수준을 뛰어넘는 석사 수준 이상의 지식으로 계산이 가능합니다.

 

- 2017년도 국가공무원(기술) 5급 공채 제2차시험 응용역학 기출문제 -

 

참고로 소위 기술고시라 불리우는 시험에 출제된 문제인데 이 문제보다 가변폴 좌굴강도 구하는게 조금 더 어렵습니다. 그렇다고 위 문제가 쉬운문제냐. 그건 더더욱 아닙니다. 학부 출신은 손도 못대는 난이도 극악의 문제. ㄷㄷㄷ

 

 

암튼 공학적 소양으로 볼때 정량적 강도를 구하지는 못하지만 정성적으로 동일단면보다 단면이 변하는 가변폴의 강도는 낮을 수 밖에 없습니다. 결론적으로 가변폴을 너무 맹신하지 마시고 상황에 맞는 적절한 폴을 선택하여 사용하시길 추천드립니다.