이 게시물은 레고 구동계 연작의 하나로, 전체목록은 아래와 같습니다
공압: 1984년 이래 유구한 역사를 이어오고 있는 공압 시스템에 대해
파워 펑션: 2007년부터 2019년까지 테크닉과 기차를 중심으로 사용되어온 파펑 계열에 대해
파워드 업 / 컨트롤+: 2010년대 후반부터 파펑을 대체 중인 파워드업 및 컨트롤+ 계열에 대해 (부스트와 위두 2.0도 약간)
부스트: 2017년 등장한 초등 저학년 이상용 로보틱스 시스템에 대해
마인드스톰 V4 & 스파이크 프라임: 2020년 등장한 초등 고학년 이상용 로보틱스 시스템에 대해
(1) 레고 공압 시스템이란
공기의 압력을 이용해 장치를 움직이는 방식을 뜻하는 '공압식 空壓式 pneumatic'은 유압식, 전기식과 함께 기계공학 쪽에서 흔히 쓰는 용어입니다. 기본원리는 펌프와 똑같죠. 밀폐된 통(실린더)에 공기를 주입해 그 안에 있는 막대기(피스톤 로드)를 밀고 당기는 것으로, 이를 이용해 기계장치(예컨대 포크레인 삽이나 크레인)를 올리고 내리거나, 열고 닫거나, 늘이고 줄일 수 있습니다.
레고 공압 시스템도 다를 게 없습니다. 레고가 움직이기 시작한 게 무려 1966년의 4.5V 기차부터였어요. 이후로 수많은 구동계와 동력원이 명멸한 끝에 2007년에야 파워펑션 시스템이 자리를 잡았고, 최근에는 블루투스, 모바일, 코딩 등 신기술을 받아들이려 애쓰고 있기도 합니다. 풀백 모터라든가 마인드스톰, 듀플로 기차도 있구요. 이런 갖가지 레고 구동방식의 하나로 공압도 나름의 계보를 이어오고 있는 것이죠.
구체적으로 어떻게 작동하는지, 동영상을 놔두고 말로 할 이유가 없죠. 유튜브에 이미 좋은 게 있으니 새로 찍을 필요도 없습니다. The Technic Gear LEGO Reviews라는 채널에 올라와있는 것들이면 충분할 듯해요.
이처럼 공압은 (보다 친숙한) 리니어 액추에이터와 움직임도 용도도 동일합니다. 공기로 미느냐 톱니바퀴로 돌리느냐의 차이일 뿐이죠.(물론 공압으로 바퀴를 굴리는 괴수도 있긴 합니다. 뭐는 없겠어요.) 그렇다면 멀쩡한 리니어 액추에이터를 놔두고 왜 또 공압이 있는 걸까요? 간단합니다. 이쪽이 먼저 나왔어요. 공압이 1984년, 리니어 액추에이터는 2008년에야 등장했으니 대선배죠. 둘의 차이를 자세히 비교하자면 다음과 같습니다.
공압 시스템 | 리니어 액추에이터 | |
작동 속도 |
빠름 |
느림 |
조작의 정밀성 | 정밀하지 못함 | 정밀함 |
내부 구조 |
단순 |
복잡 |
외관 | 호스가 얼기설기 | 단순하고 깔끔 |
작동 소음 | 실린더의 작동은 조용하나 공기를 주입하려면 시끄러워짐 | 작동 중간엔 무난하나 양끝까지 가면 틱틱거리는 소음이 발생 |
무엇보다 공압은 모터(혹은 수동 펌프) 하나로 여러 개의 실린더를 움직이기 쉽다는 게 큰 장점이겠죠. 여러 개의 리니어 액추에이터를 움직이려면 그만큼의 모터를 더 달든지 복잡한 기어박스를 집어넣어야 하는 반면 공압은 호스와 스위치만 얼기설기 연결하면 그만이니까요. 파펑과 공압을 믹스시켜 보다 다양한 움직임을 구현한 8110 유니목, 42043 아록스 등도 이런 이유에서 만들어졌을 겁니다.
한편 테크닉을 중심으로 쓰이는 현행 공압 시스템 말고도 과거 화성 시리즈나 2019년 시티 제품 일부1에 채택된 일종의 공압식 부품들이 있긴 한데 그냥 블로워같은 공기 펌프일 뿐입니다. 저 위의 로고를 명함처럼 내거는 '공압 시스템'에는 포함시키지 않는 물건들로, 여기서도 논외로 하겠습니다.
(2) 역사
위에서 말했듯 레고 공압의 계보는 파펑이나 리니어 액추에이터보다 훨씬 깁니다. 우선 관련 링크부터.
위키피디아의 레고 공압 항목(영문): 역사, 구성품, 원리 등에 대해 잘 설명하고 있습니다. 다만 업데이트가 굼떠서 요즘의 V2에 대한 정보는 제대로 담고 있질 못하네요. 그쪽에서 말하는 2세대라는 게 V2 이전을 뜻합니다.
브릭셋의 공압 제품 목록: 'pneumatic' 태그 검색 결과입니다. 2019년 4월 현재 50개의 제품이 나오지만 상당수는 부품만 따로 파는 것이거나 교육용이고 재발매도 여럿 있습니다. 일반제품으로 출시된 건 테크닉 25종이네요.
> 1세대 (1984~1987)
레고 최초의 공압 부품과 그것을 채택한 제품들이 등장한 것은 1984년입니다. 84년에 3종, 86년에 1종의 테크닉 모델이 출시된 바 있죠.(위의 브릭셋 링크를 참고해주세요.) 지금과는 작동방식부터 분명한 차이가 있습니다.
이 당시의 실린더들은 공기 구멍이 하나뿐이었어요. 상식적으로는 위 아래 2개가 되어야 맞죠. 그래야 아래에서 공기를 주입하면 막대기가 위로 올라가고(연장) 위에서 주입하면 반대로 내려가는(축소) 양방향 운동이 가능할 테니까요.2 그런데 하나뿐입니다. 대신 분배 블럭(4692)이라는 해괴한 부품이 존재해서, 사람은 똑같은 방법으로 펌프질을 하는데 어떤 때는 공기를 실린더 쪽으로 내보내기만 하고 어떤 때는 펌프 쪽으로 빨아들이기만 하게끔(진공식) 제어가 됩니다.
무척 참신하게 들리지만 실제로는 빨아들이는 힘이 상대적으로 약했다고 해요. 결국 오래 가지 못하고 아래의 2세대로 교체되면서 원 인렛(inlet) 실린더와 분배 블럭은 역사의 뒤안길로 사라지고 맙니다.
> 2세대 (1989~2014)
공압에 전성기가 있었다면 이때일 겁니다. 1년에 몇 개씩도 나오곤 했죠(요즘은 2~3년에 하나 정도). 이 기간의 플래그쉽 24개 중 8개가 공압 모델이었을 정도니까요. 공기 구멍 2개짜리(투 인렛) 신형 실린더가 등장하고 그에 맞춰 펌프와 스위치도 물갈이를 합니다. 물론 작동방식은 위에서 쓴 '상식적인' 것으로 변했구요.
92년작 8868 Air Tech Claw Rig이 특기할 만해요. 모터로 펌프를 구동시키는 자동식 공압을 처음으로 선보였거든요. 그러나 한동안 일반제품으로는 이어지지 않다가(교육용으로는 여럿 나왔습니다) 2010년이 되어서야 8049 로그로더 트랙터로 부활합니다.3 그 뒤로는 오히려 수동식이 드물어져 버렸죠.
> 3세대 (2015~현재), 이른바 V2
빌룬트가 스리슬쩍 V2라고 이름붙여버린 3세대는 사실 2세대와 큰 차이가 없어요. 호스 연결하기가 쉬워지고 실린더 라인을 재정비한 게 전부. 자세한 동영상 비교는 테크닉 구루 사리엘의 것을 참고해주세요. 42043을 시작으로 42053, 42080까지 3종이 등장해 공압의 맥을 잇고 있습니다.
(3) 구성품
파펑처럼 공압도 나름 체계가 잡힌 일군의 구성품으로 되어있습니다. 여기서는 현행 V2를 중심으로 설명합니다. 다시 한 번, 유용한 링크부터요.
브릭링크의 공압 구성품 목록: 여기든 아래든 공압용 호스를 별개의 카테고리로 분류해놨기 때문에 굳이 단어 검색을 이용해야 합니다. 앞서 언급했던 화성 시리즈, 2019년 시티 등의 부품이 함께 보이는 이유예요.
리브리커블의 공압 구성품 목록: 썸네일이 큼직큼직해서 보기는 이쪽이 더 편합니다. 얼터너트 빌드와 MOC들을 함께 보여주는 것도 큰 미덕이구요.
각각 100개 넘는 구성품이 튀어나오지만 겁 먹을 필요 없습니다. 호스 길이가 다양해서 그렇지 종류는 얼마 되지 않고 기본적인 연결도도 다음과 같이 간단하거든요.
[ 펌프 → 호스 → 스위치 → 호스 (상/하) → 실린더 (상/하) ]
I. 펌프: 입력장치
파펑으로 치면 모터 혹은 신의 손(HOG)에 해당하는 부품. 펌프질을 하면 공기가 호스를 타고 실린더로 가고, 그 압력으로 막대기를 움직이게 되겠죠. 자동식과 수동식이 있는데 전자는 모터로 구동하기 좋도록 작고 하늘하늘하며 후자는 손으로 눌러대기 적당하게 크고 탄탄합니다. 구형들과 신형 사이에 큰 차이도 없는데 V2 제품마다 부품 구성이 전부 다르네요.
19482:4 자동식. 6L. 42043과 42053에 포함. 그 전 2세대엔 74982(5.5L)가 먼저, 99798(6L)이 나중에 쓰였었습니다.
26288: 수동식. 11L. 42053에 19482와 함께 포함. 2세대엔 2797c02/c03이 있었습니다.
26674: 자동식. 6L. 42080에 포함. 19482를 아주 살짝 바꾼 정도입니다.
II. 호스: 동력전달장치
펌프에서 나온 공기를 실린더까지 전달해주는 부품. 무척 다양한 종류가 있는 것 같지만 사실은 한 가지뿐입니다: 부드러운 재질에 굵기 4mm인 5102 계열. 다만 잘라놓은 길이가 다른 것이고 색깔은 식별을 거들 뿐.5 1세대부터 지금까지 사실상 바뀐 것도 없어서 브릭링크의 경우 V2를 21826으로 따로 분류해놨지만 리브리커블은 기존의 것과 구분하지 않고 있기도 합니다.
5102 뒤에 붙는 'c00'은 길이를 나타냅니다. 단지 미터법이 아닌 레고법에 따른 표기(스터드 갯수 기준)이죠. 예컨대 5102c05는 5스터드만큼의 길이(4cm)라는 뜻입니다. 이런 탓에 그냥 몇 미터짜리 호스를 (알아서 잘라 쓰라고) 단품으로 팔기도 했었고, 그런 걸 제품 안에 포함시킨 경우도 있었습니다. 요즘은 커스텀 부품 중에서 이런 걸 볼 수 있죠. 브릭링크에 있어요.
공압 호스와 크로스 액슬은 보다시피 굵기가 동일합니다. 동일한 테크닉 홀을 통과할 수 있어야 하니 당연한 일이겠네요. 공압에서 호스가 하는 일을 보통은 크로스 액슬이 한다고 보면 될 것 같네요.
III. 스위치 및 연결용 부품들
스위치(통칭 밸브)의 임무는 막중합니다. 펌프와 실린더 사이에서 공기의 흐름을 결정해주죠. 이들과는 3개의 호스로 연결되는데 하나는 펌프로부터 공기가 들어오는 곳이고 나머지 둘은 실린더의 위와 아래 구멍으로 각각 공기를 보내는 곳입니다. 레버를 어느쪽으로 제끼느냐에 따라 실린더의 작동방향이 결정됩니다. 가운데는 정지구요. V2로 벌써 두 가지가 있군요.
47223b: V2. 42043과 42053에 포함. 그 전 2세대의 47223a를 호스 끼우기 쉽게 살짝만 바꾼 것.
19474: V2의 신형. 42080에 포함. 공기 구멍과 테크닉 홀의 위치도 바뀌었지만 더 중요한 건 가운데 십자 홀이 추가된 점. 잘만 하면 리모콘으로 공압을 제어할 수도 있게 된 거죠.
이렇게 조작하려면 실린더마다 스위치가 하나씩 필요하겠죠? 실제로 4개의 실린더를 쓰는 42043에는 스위치도 4개가 장착됩니다. 그렇다면 하나의 펌프에서 호스가 여럿으로 나뉘어야 할 것이고, 이때 쓰는 것이 바로 위 사진 중간의 T피스(T바)입니다.
흔히 장식용이나 클립 부품 연결용으로 더 많이 쓰이는 T-피스(4697 계열)는 공압의 시작부터 세월을 함께 해온 호스 배분장치입니다.6 이것을 통해 호스 하나가 둘로, 넷으로 갈라지게 되죠. 연결은 어느 쪽으로 하든 마음대로, 들어가는 하나와 나오는 둘을 꼭 끼워만 주면 됩니다.
반면 커넥터(99021)는 두 개의 호스를 연결하고 다른 부품에 고정시키는 역할만 맡습니다. 이것만 넉넉히 있으면 짧은 호스 여럿으로 긴 호스를 대체할 수도 있죠. 공압 호스들은 인벤토리에 나온 길이를 정확히 지켜서 준비하지 않아도 됩니다. 좀 길어도 좋고, 짧은 것 여럿을 이 커넥터로 이어도 문제 없습니다.
IV. 실린더: 출력장치
리니어 액추에이터에 대응하는 부품. 1세대땐 공기 구멍이 하나뿐이었으나 2세대부턴 두 개가 되었습니다. 어느쪽으로 공기가 들어가느냐에 따라 막대기(피스톤 로드)가 그 반대방향으로 움직이며 레고 모델을 작동시키게 됩니다.
V2가 되면서 호스 끼우기가 쉬워지고 종류도 다양해진 대신 힘은 오히려 줄어들었다더군요. 2세대와 V2가 일대일 대응을 하지 않으므로 모두 나열해둡니다. 이하의 수치들은 위의 사리엘 동영상을 참고했습니다.
[2세대]
74981: 스몰. 1x5(길어지면 7L). 32mm. 압력 690g. V2의 19475로 대체됩니다.
2793c01/c02(구형) & 47225(신형): 미디엄7. 48mm. 2x7(길어지면 10.5L). 압력 2980g. V2에는 이에 해당하는 부품이 아직 없습니다. 아마도 19477번이 이를 위해 비워져있는 듯.
19475: 스몰 숏. 1x5(길어지면 7L). 압력 580g. V2의 세 제품 모두에 한 개씩 포함.
19476: 스몰 롱. 1x11(길어지면 17L). 압력 690g. 이전엔 없던 새로운 규격의 부품. 42043에만 한 개 포함.
19478: 미디엄. 2x11(길어지면 17L). 압력 2760g. 역시 새로운 규격. V2의 세 제품 모두에 두 개씩 포함.
V2 실린더와 리니어 액추에이터들을 비교한 사진입니다. 작은 것은 작은 것끼리, 큰 것은 큰 것끼리 크기가 비슷하죠? 용도가 비슷하니만큼 크기도 대략 맞춘 것 같습니다.
V. 나머지: 몰라도 없어도 아무 상관 없는 것들
에어 탱크(75974): 수동식 펌프의 단점을 보완하기 위한 압축공기 저장장치. 물론 자동식에는 필요 없구요. 2세대의 꽤 여러 제품에 들어갔었고, 시중유통을 원래 안 시키는 에듀케이션 9641에도 들어있는데 요즘 한국의 온라인샵들이 이걸 드물지 않게 팔더군요.(물론 브릭링크가 더 싸지만.)
압력계(64065): 딱 교구스러운 물건. 이걸로 수치 재서 뭐할까 싶지만 그래도 호기심을 유발하는 것만은 사실. 9641 단 한 제품에만 들어있습니다.
실린더 브라켓(53178): 두 개의 미디엄 실린더를 마주보게 연결하는 용도. 과연 개발할 필요가 있었을까 심히 의문인 대표적인 부품. 두 가지 제품에만 들어갔었는데(8421, 8275) 그나마 후자인 불도저에는 공압과 아무 상관 없는 용도로 사용되었습니다.
(4) 관련제품
최근 10여년간의 대표적인 테크닉 공압 제품들입니다. 공압을 이해하는 최선의 방법은 이 중 한두 가지를 만들어보는 것이겠죠. 다행히 평판 높은 물건이 여럿 있는 꽃길이랍니다.
- 8110 벤츠 유니목 (2011): 브릭 인사이츠 86점. 자동식. 파펑과 공압 병용. 42043과 함께 공압 제품의 양대산맥
- 42008 서비스 트럭 (2013): 브릭 인사이츠 79점. 자동식. 파펑과 공압 병용
- 42043 벤츠 아록스 (2015): 브릭 인사이츠 90점. 자동식. 최초이자 최대의 V2. 파펑과 공압 병용. 8110과 함께 공압 제품의 양대산맥
- 42053 볼보 포크레인 (2016): 브릭 인사이츠 88점. 수동식. V2. 자동식으로의 개조를 공식 지원
- 42080 포레스트 머신 (2018): 브릭 인사이츠 73점. 자동식. V2. 파펑이 펌핑 용도로만 쓰임. 신형 펌프와 스위치 포함
끝으로 9641 공압 애드온 세트(2008)를 한 번 더 언급해두고자 합니다. 10년이 넘은 에듀케이션 제품임에도 브릭링크는 물론 국내에도 재고가 꽤 보이더군요. 에어 탱크, 압력계같이 매니악한 구성품은 물론 자동 펌프, 수동 펌프, 스몰 실린더, 미디엄 실린더(x2)도 들어있는데 심지어 이것들이 반투명 청색입니다! 다른 어떤 제품에도 반투명 공압 부품이란 없죠.
아무래도 요즘 레고 트랜드에 공압은 구시대의 유물같은 느낌인 게 사실입니다. 리니어 액추에이터에 비해 부실하기 짝이 없는 조작성, 자동 펌프의 ‘콤푸레샤’ 소음, 고려하고 싶지도 않은 수동 펌핑... 수천 피스 / 수십 만원짜리 대작이 넘쳐나는 시대에 어울리지 않죠.
하지만 여전히 존재가치를 증명할 수 있는 분야가 있습니다. 교육적 목적. 어린 학생들에게 교구로 안겨주기엔 오히려 공압 쪽이 직관적이고 튼튼한데다 흥미롭기도 할 걸로 보입니다. 그렇다면 테크닉 공압 제품들도 방향을 좀 트는 게 좋지 않을지요. AFOL 취향의 대작이 아닌 풀백 모델 비슷한 컨셉트로 말이죠. 어련히들 알아서 하시겠습니까만.
- Life on Mars 7317, Mars Mission 7690과 7691, 시티 60214와 60216. [본문으로]
- 상하 동작만이라면 올릴 때만 공기를 주입하고 내릴 때는 중력에 의지할 수도 있긴 합니다. 대신 열고 닫거나 늘이고 줄이는 동작은 구현할 수 없겠죠. [본문으로]
- 원래의 제품에 파펑 구성품이 포함돼있진 않고, 8293 파펑 세트 등을 추가해 개조할 수 있게끔 인스를 제공합니다. 42053 등이 이어받고 있는 방식이죠. [본문으로]
- 이하, 부품번호는 리브리커블을 기준으로 합니다. 브릭링크의 번호는 꽤 다른 경우가 많더군요. 더불어 420XX는 모두 부품이 아닌 테크닉 제품번호를 의미합니다. [본문으로]
- 파란색은 입력, 검은색과 연회색은 출력 +와 -라는 식입니다. 물론 자기 마음대로 바꿔도 되는 편의상의 구분이죠. [본문으로]
- 1세대엔 4697a가, 2세대부터 지금까지는 모양만 살짝 바꾼 4697b가 쓰이고 있습니다. [본문으로]
- 라지 사이즈(64mm)는 1세대 부품에만 존재합니다. [본문으로]