타프용 슬라이드 폴대에 관한 고찰

캠핑 인구가 증가하면서 수요자의 요구에 맞는 다양한 제품들이 출시되고 있습니다. 이러한 경향은 대기업 보다는 중소기업 혹은 '카페발'이라 불리우는 업체에서 두드러지는 양상을 보이는데 상대적으로 캠핑을 해봤거나 카페와 같은 온라인 공간에서 수요자인 캠퍼들과 상시 소통한 결과라고 생각됩니다.

 

초창기 특정 대기업 제품이 인기를 끌면 단순하게 이를 모방해서 저가로 판매하는 방식에서 벗어나 독창적인 제품을 런칭하거나 디자인을 개선하고, 사용자의 검증과 입소문을 통해 인기를 얻고 이후 독자적인 브랜드로까지 발전하는 경우를 많이 보셨을 겁니다.

 

각설하고 오늘은 타프의 폴대, 그중에서도 카페발을 통해 대중화된 슬라이드 폴대에 대해 이야기 해보고자 합니다. 이미 오래전 타프용 폴의 강도와 가변폴에 관한 고찰글을 쓴 적이 있어서 타프용 폴과 관련한 이야기는 더이상 할 게 없다라고 생각했는데 최근 모 캠핑 카페의 글을 보다 보니 불현듯 떠오른 것이 있어 이렇게 별도로 정리하게 되었습니다.

 

 

타프용 폴의 강도에 관한 고찰 : https://structural.tistory.com/128

타프용 폴의 강도에 관한 고찰

 

가변폴에 관한 고찰 : https://structural.tistory.com/288

가변폴에 관한 고찰

 

 

슬라이드 폴대(가변 폴대)는 설치와 수납의 용이성 때문에 많은 캠퍼들의 사랑을 받는 제품입니다. 오토캠핑은 수납과의 전쟁이라 해도 과언이 아닐만큼 부피를 최대한 줄여 '테트리스' 하는 것이 관건이라고 할 수 있는데 그런점에서 슬라이드 폴대는 수납의 용이성에 획기적인 변화를 가져왔습니다.

 

물론 저는 슬라이드 폴대를 사용하지 않고 일반 폴대를 사용하므로 실사용자 입장은 아니지만 어쨌거나 늘 그렇듯(?) 호기심 해결 차원에서 한번 접근해 보고자 합니다.

 

위에 링크한 가변폴에 관한 고찰에서 이미 언급한 것처럼 일반 폴대에 비해 슬라이드 폴대는 폴대에 있어서 가장 핵심적 요소인 좌굴강도가 떨어집니다. 그러나 구체적으로 얼마만큼 떨어지는지 실험적으로 추정할 수 있으나 이론적으로 구하기는 굉장히 난해합니다. 특히 요즘 유행하는 버튼식 고정방식의 슬라이드 폴대 보다 초창기 출시된 비틀어 고정시키는 방식일 수록 더 약합니다.

 

오늘 다루고자 하는 주제는 버튼식 고정방식 슬라이드 폴대의 강도입니다. 단순히 출시된 제품별로 동일한 단면에 재질이나 규격(외경, 두께)이 다르다면 과거 타프용 폴의 강도에 관한 고찰글에서 이미 다룬 주제이므로 의미가 없는데, 그것과 별개로 슬라이드 폴대는 재질이나 규격 말고도 단면 형상(원형, 사각형)이 다르다는 큰 특징이 있습니다. 이렇게 별도의 토픽으로 글을 쓰게 된 가장 중요한 이유가 바로 그 때문입니다.

 

시중에서 판매중인 슬라이드 폴대 중 나름 인지도가 있는 제품 3가지를 골라봤습니다. 특정 제품의 호불호를 떠나 단순한 참고용 비교 자료로 봐주시면 좋겠습니다.

 

우선 먼저 말씀드리고 싶은 것은 사각형 단면의 폴대인 경우 완전한 사각형이 아니고 네군데 모서리 부분을 부드럽게 라운드 처리했기 때문에 이론적 계산값(단면2차모멘트)과 차이가 날 수 있습니다. 라운드 처리된 부분의 상세치수를 알지 못하기 때문에 완전한 사각형으로 가정하여 계산했다는 말씀을 먼저 드립니다.

 

두번째로 재질에 대한 부분인데 순수한 금속재료가 아닌 일종의 합금재료를 사용하는 지라 각각의 시험성적서를 확인하지 않는 이상 제품별로 정확한 탄성계수(E) 값을 알 수 없습니다. 따라서 탄성계수는 일반적인 값을 사용하였다는 것을 알려드립니다.

 

세번째로 슬라이드 폴대의 특성상 단면이 변화하는데(보통 3mm 단위) 메인폴로 한정할 경우 최종 길이는 동일(280cm)하지만 마디별 길이가 상이하므로 이에 대한 고려는 하지 않고 가장 큰 단면(1단)을 전체 길이로 가정하였다는 것을 알려드립니다.

 

먼저 오늘 비교할 제품을 소개합니다. 소개 순서는 무작위이고 저는 특정 회사 제품을 홍보 또는 비난할 의도가 전혀 없습니다.

 

 

제조 : A사

재질 : 알루미늄 6061

메인폴 : 외경 39mm, 내경 39-2×1.4(두께)=36.2mm

단면형상 : 원형

 

 

 

제조 : B사

재질 : 알루미늄 6061

메인폴 : 외경 36mm, 내경 36-2×1.4(두께)=33.2mm

단면형상 : 원형

 

 

 

 

제조 : C사

재질 : 알루미늄 6N01-T6

메인폴 : 외경 36mm, 내경 36-2×1.5(두께)=33mm

단면형상 : 사각형

 

 

 

소위 듀랄루민으로 알려진 알루미늄 합금은 화학성분에 따라 그 종류가 세분되며 물리적, 기계적 특성이 조금씩 달라지지만 탄성계수(E)는 큰 차이를 보이지 않습니다.

 

 

출처 : https://blog.naver.com/atkisado/221010679270

 

 

좌굴강도에서 유의미한 요소인 탄성계수(E)가 3개 제품 모두 동일하기 때문에 변수는 단면2차모멘트 차이에 따라 달라지게 될 것이고, 단면2차모멘트의 변수인 형상과 규격이 사실상 좌굴강도를 결정짓는 가장 중요한 차이라고 할 수 있겠습니다.

 

 

 

 

원형 단면(위)과 사각형 단면(아래)의 단면2차모멘트 공식은 위와 같고 여기서 D는 원형 단면의 외경, d는 원형 단면의 내경을 의미하며 B는 사각형 단면의 외변 길이, b는 사각형 단면의 내변 길이를 의미합니다.

 

 

 

 

양단 힌지조건의 좌굴강도 공식은 위와 같고 여기서 E는 탄성계수를, I는 단면2차모멘트를, L은 폴대의 길이를 의미합니다. 3개 제품 모두 탄성계수와 폴대 길이는 동일합니다. 각각의 제원을 대입하여 단면2차모멘트와 좌굴강도를 계산하면  다음과 같습니다.(계산식 생략)

 

A사 좌굴강도 : 약 258kg

B사 좌굴강도 : 약 207kg

C사 좌굴강도 : 약 362kg

 

보시다시피 C사 제품의 좌굴강도가 가장 크게 나왔습니다. 다만 앞서 언급한대로 C사 제품은 완전한 사각형 단면이 아니고 모서리가 라운드 형태로 가공되었기 때문에 실제 단면2차모멘트와 좌굴강도는 계산된 값보다 작게 나타날 것이므로 수치값은 참고적으로만 보시기 바랍니다.

 

결과적으로 사각형 단면이거나 단면과 두께가 큰 폴대가 더 큰 좌굴강도를 나타내고, 각 제조사에서 언급하는 알루미늄 합금의 재질은 좌굴강도에는 아무런 영향이 없음을 확인할 수 있습니다. 혹시라도 별도의 시험성적서 또는 정확한 규격 등을 알려주시면 좀 더 확실한 좌굴강도를 계산해 드리겠습니다.