목공 DIY를 위해서는 몇몇 클램프들을 필요로 하게 됩니다. 이들 클램프들은 부재를 꽉 잡아주는 역할을 하기 때문에 톱질하거나 부재를 결합할 때 참으로 요긴합니다. 그런데 이들 클램프들은 종류도 많은데다 한 종류의 클램프를 여러개 필요로 하기 때문에 취미 목공인들의 예산을 위협하는 주요 지름신 유의 항목이 됩니다.그래서 저는 몇몇 클램프들을 스스로 만들어 보았습니다. 몇몇 클램프들은 실패했고 몇몇 클램프들은 성공했습니다. 클램프라는 것이 큰 힘을 가할 수 있어야 해서 소프트우드 자투리로 만들기에는 여러가지 한계들이 있습니다. 그러나 적어도 오늘 소개시켜드리는 홀드다운 클램프는 비교적 성공적으로 만들어지고 지금도 잘 사용하고 있어서 소개드리고자 합니다.
홀드다운 클램프란?
홀드다운 클램프(Hold-down Clamp)는 말 그대로 부재를 위에서 눌러서 고정하는 클램프를 의미합니다. 흔히 가지고 있는 트리거 클램프는 두개의 조(Jaw)가 서로 죄는 방식이라면 홀드다운 클램프는 하나의 조만 있어서 이것이 바닥을 누르는 방식입니다. 홀드다운 클램프는 여러가지 타입이 있습니다. 몇몇 많이 쓰이는 것들을 살펴보면...
먼저 아래 사진과 같이 작업대나 지그(Jig)에 고정해서 사용하는 방식입니다. 빨간 레버를 아래로 당기면 내부의 기어에 의해 빨간 고무가 아래로 내려가 부재를 바닥에 고정시키게 됩니다. 부재를 빠르게 죄고 풀수 있어 매우 편리하지만 어딘가에 고정되어야 하는 단점이 있습니다. 실제 이런 방식의 홀드다운 클램프들은 테이블쏘의 썰매(Sled)등 지그들에 많이 장착됩니다.
두번째로 많이 쓰이는 홀드다운 클램프는 알루미늄 프로파일(Profile)과 같이 사용되는 방식입니다. 프로파일에는 여러가지 용도로 활용할 수 있는 긴 홈이 파져있는데 여기에 볼트 머리를 넣고 위에서 노브(Knob)를 죄어서 조를 바닥 방향으로 밀착시키는 간단한 방식의 클램프입니다. 노브를 돌려야 한다는 번거러움이 있지만 프로파일을 타고 클램프가 직선으로 이동이 가능해 윗 타입보다는 융통성이 있는 편입니다. 그리고 자투리 나무와 프로파일 부속 및 노브로 간단히 자작할 수도 있습니다. 저희 집에 프로파일이 장착된 작업대가 있었다면 아마 이런 형태의 홀드다운 클램프를 만들었을 겁니다.
마지막으로 소개시켜드릴 클램프는 작업대의 도그홀(Dog Hole)에 끼워서 사용하는 홀드다운 클램프입니다. 도그홀은 작업대에 뚫려있는 직경 20mm의 구멍을 의미합니다. 이 도그홀에는 몇몇 지그들을 끼워서 활용할 수 있는데 대표적으로 활용하는 방법이 이 홀드다운 클램프를 사용하는 겁니다. 아래 사진의 제품은 긴 나사모양의 쇠막대가 있는데 여기에 달려있는 뭉치의 핸들을 누르면 나사선을 타고 이동이 가능합니다. 이걸로 높이를 조절할 수 있습니다. 그리고 위에 달린 손잡이는 캠(Cam)으로 레버를 올리면 캠이 조를 눌러서 부재를 고정하게 됩니다.
제가 쓰는 SKIL0909 작업대에도 20mm의 도그홀이 뚫려있기 때문에 바로 이 마지막 타입의 홀드다운 클램프를 사용할 수 있습니다. 위 제품은 요르겐센(Yorgensen)에서 만들어 국내에서 판매되고 있는데 가격이 개당 3만원 정도입니다. 좀 비싸죠. 게다가 결정적으로 도그홀을 옮겨 다니려면 손을 작업대 밑으로 넣어서 아래 뭉치를 빼야 한다는 번거러움도 맘에 걸렸습니다.
그래서 그냥 만들기로 했습니다. 원리는 위의 홀드다운 클램프와 같지만 아래 고정 뭉치를 없애고 그냥 기둥과 도그홀의 마찰을 이용해서 고정하기로요. 큰 힘을 가할 수는 없겠지만 편리하게 사용할 수 있을 걸로 예상했습니다.
홀드다운 클램프 설계
제가 만들 홀드다운 클램프의 핵심은 캠(Cam)에 있습니다. 캠은 회전운동을 선형운동으로 변환하는 기계장치를 의미합니다. 아래 애니메이션을 보면 회전하는 타원 비슷한 모양의 캠때문에 아래에 있는 노란 피스톤이 아래 위로 움직이는 것을 볼 수 있습니다. 이런 원리로 캠을 이용하면 아래로 내려가는 방향으로 힘을 가할 수 있습니다. 그리고 레버를 달면 노브를 돌리는 번거로움 없이 레버를 당기고 미는 것 만으로 조작이 가능합니다.
이를 바탕으로 다음과 같이 스케치업으로 설계를 했습니다. 몸체에 도그홀에 꽂기 위한 봉이 달려있고 몸체의 오른쪽 끝부분에는 레버가 축으로 연결되어 있어 돌 수 있게 되어 있습니다. 이 레버를 세우면 둥근 레버의 아랫부분이 부재를 누르게 되고, 레버를 뉘이면 둥근 부분이 홈 사이로 숨어서 부재가 압박에서 풀려나게 됩니다. 참 간단한 구조지요.
이 홀드다운 클램프를 만들기 위해 준비한 재료는 집에 있던 자투리 목재들입니다. 기둥은 파인류로 예상되는 20mm 직경의 자투리 봉재이고, 본체는 40x40mm의 자투리 레드파인 집성 각재입니다. 길이는 대략 150mm 정도입니다. 그리고 손잡이는 스프러스 38x19t 자투리입니다. 대략 120mm 정도 되는 걸 준비했습니다. 그리고 자르고 구멍낼 곳을 연필로 그려주었습니다. 원래 설계와는 좀 다르게 멋과 편의성을 위해 손잡이에 사선 절단을 하기로 했습니다.
홀드다운 클램프 제작 과정
먼저 본체에 긴 홈을 파는 공정입니다. 이때만 해도 초보라 끌질에 익숙치 않았습니다. 그래서 편하게 홈을 따내기 위해서 드릴로 비슷한 크기의 구멍을 내기로 했습니다. 이를 위해 창고에 있던 드릴스탠드를 꺼내어 전기드릴을 장착했습니다. 수직으로 타공하기 위해서인데요... 결과적으로 좀 오버였습니다. 대충 파야할 홈보다 작은 크기의 드릴로 여유있게 안쪽으로 뚫으면 되고, 중요한 건 절반씩 양쪽에서 뚫어야 한다는 겁니다. 그래야 구멍을 뚫는 반대쪽이 깔끔하게 됩니다.
저 홈사이로 19t 스프러스 핸들이 왔다갔다 해야 하므로 약 20mm 폭으로 홈을 내면 됩니다. 이를 위해 8mm 드릴비트로 두개의 구멍을 냈습니다. 이렇게 구멍을 내면 나중에 끌로 홈부분을 떼어낼때 좀 편해집니다.
이제 홈의 수직부분 양쪽을 톱으로 따내는 과정입니다. 등대기톱을 이용하는 것이 정확한 톱질에 도움이 됩니다. 먼저 마구리 윗부분에 톱길을 살살내고 다음으로 자기쪽 혹은 반대쪽으로 톱을 기울여 선을 타고 톱이 내려가도록 길을 냅니다. 그리고 수평으로 낸 길을 따라 살살 잘라주고... 하는 과정을 반복하는게 이런 톱질의 요령입니다. 연습을 좀 하셔야 원하는대로 똑바르게 톱질할 수 있을겁니다.
톱질이 완료된 모습입니다. 조금 거칠긴 하지만 수직으로 똑바로 잘렸음을 볼 수 있습니다. 톱질의 끝은 너무 선에 딱 맞게하지 말고 좀 여유를 두는 것이 여러모로 좋습니다.
이제 끌로 홈을 따내야 하는데, 드릴로 두개의 구멍을 냈음에도 불구하고 40t나 되는 두께 때문에 끌로 따지질 않습니다. 물론 망치로 끌을 때리면 되겠지만 베란다에서 하는 작업이라 타격끌질은 하지 못합니다. 그래서 실톱(만능톱)을 또 창고에서 꺼냈습니다. 이 실톱은 저렴하게 만원 정도에 구입할 수 있습니다. 실톱은 톱날 높이가 낮아서 곡선으로 톱질이 가능하고 (해보지는 않았습니다) 쇠도 자를 수 있다고 하네요. 그야말로 만능입니다.
게다가 이 실톱은 톱날을 톱대에서 쉽게 뺄 수 있어서 아래 사진처럼 톱날을 드릴로 낸 구멍에 끼운 뒤 다시 톱대에 연결하여 구멍과 구멍사이 그리고 구멍과 등대기톱으로 잘라낸 부위까지 톱질로 설긍설긍 잘라낼 수 있습니다. 힘들게 지긋이 끌을 눌러 따는 것보다 이렇게 톱질하는게 더 빠를 수도 있습니다.
그러면 아래처럼 따내야 할 부분이 똑 따집니다. 물론 남아있는 홈 부분이 아직 거칠어 다듬는 과정이 필요합니다. 만일 테이블쏘가 있다면 이런 홈파기는 몇번 왔다갔다하면 깨끗하게 만들 수 있습니다. 수공구만으로 작업하려니 이렇게 힘들고 번거롭습니다만 수작업은 나름대로의 찰진 맛이 있습니다.
그런데 홈을 다듬기 위해서 목공용 줄을 사용했는데 아래 사진처럼 철공용 줄과 달리 이가 거칠게 나 있습니다. 이렇게 생긴 이유는 나무가루가 줄에 끼지 않게 하기 위해서입니다. 실제로 철공용 고운줄로 나무를 가공하면 나무가루가 줄날 사이에 끼어서 효율이 매우 떨어집니다. 그래서 이런 거친 모양의 줄이 잘 갈리긴 합니다만...
너무 거친 줄이라 홈의 끝부분의 나무가 떨어져 나가는 사고가 생겼습니다. 목공을 하면서 이런 현상은 종종 생기는데 드릴로 구멍을 낼때도 끌질을 할때도 생길 수 있습니다. 이를 방비하기 위해서는 다듬고자하는 높이에 부목을 대고 클램핑하여 나무결이 일어나지 않도록 해주어야 합니다.
그리고 이때는 줄로 홈을 다듬었습니다만 줄보다는 잘 갈은 끌로 다듬는 것이 훨씬 좋습니다. 끌을 숫돌에 갈아 날을 세운 뒤 마치 조각하듯이 혹은 작은 대패라고 생각하고 부재와 붙여 거의 수평으로 끌을 밀어주면 조금씩 대패밥 모양으로 잘리면서 홈을 다듬을 수 있습니다. 요즘 제가 짜맞추기에 재미를 붙였는데 끼워맞추는 피팅(Fitting)작업을 할 때 항상 끌로 세밀하게 다듬습니다. 소리가 안나는 작업이라 밤에 퇴근하고 와서 목조각하는 기분으로 조금씩 작업하고 있습니다.
이제 핸들을 가공할 차례인데 핸들의 캠부분 즉 둥글게 가공하는 부분이 좀 어려워 보일 겁니다. 그런데 크게 걱정할게 없는 것이 곡선에 가까운 직선으로 서너번 톱으로 잘라낸 후 사포질이나 끌로 살살 다듬으면 됩니다. 이런 기법은 테이블 상판 모서리의 라운딩 가공에도 적용될 수 있습니다.
이제 본체와 목봉을 연결할 차례입니다. 본체에 20mm 화스너비트(Forstner Bit)로 구멍을 약 30mm 정도 팠는데 목봉의 지름이 20mm가 채 안되는 19mm 정도인지 꽉 끼지 않고 헐렁합니다. 이럴 경우 본드를 발라봐야 소용없습니다. 목공용 본드는 밀착되어야만 접착력이 생기기 때문입니다.
이럴때는 쐐기를 이용하는 것이 좋습니다. 작업하다 생긴 뾰족한 쐐기 모양의 쪼가리가 있으면 그걸 사용하면 되고, 마땅히 없으면 이쑤시개를 사용하면 됩니다. 소프트우드들이라 신축성이 있으므로 충분히 빡빡하게 해도 됩니다. 쐐기를 넣고 본드를 발라 꾸욱 끼워넣은 다음 마를때까지 기다리면 튼튼하게 결합됩니다.
이제 핸들과 본체를 결합할 차례인데 핸들과 본체를 연결할 회전축은 8mm 지름에 길이 40mm인 목심을 이용합니다. 이 목심은 핸들과는 본딩으로 단단히 결합되어야 하고 본체의 구멍에는 부드럽게 회전할 수 있게 약간 여유가 있어야 합니다. 그러므로 본체의 8mm 구멍은 둥근줄로 구멍을 약간 넓혀주고, 핸들의 구멍에는 본드를 바른 뒤 목심을 쑤욱 집어넣습니다. 혹시나 흘러나온 본드가 핸들과 본체를 고정시키지 않도록 본드가 마를 동안 핸들을 움직여줍니다.
위 사진의 튀어나온 캠부분이 부재를 바닥으로 누르게 됩니다. 핸들을 수직으로 올리면 캠의 길이가 최대로 나와 압착이 강해지고 핸들을 수평으로 내리면 캠이 본체로 들어가 부재가 풀리게 됩니다.
본드가 충분히 마르고난 뒤 만든 홀드다운 클램프를 시험해 봤습니다. 목봉을 도그홀에 집어넣고 본체를 부재에 밀착시킨 후 레버를 들어올리면 캠이 튀어나와 부재를 누르게 됩니다. 아래 사진처럼 각도톱대에 부재를 올려놓고 톱질할 때 부재를 고정할 마땅한 클램프가 없었습니다. 이 홀드다운 클램프를 이용해서 안정적으로 부재를 고정해 톱질을 쉽게 하게 해줍니다. 자투리로 간편하게 만들었지만 기대 이상의 성능을 보여주었습니다.
목봉의 길이가 충분하다는 아래 사진과 같이 꽤 높은 부재도 고정할 수 있습니다. 아래 사진은 60x60각재 두개를 클램핑했으니 120mm 두께입니다. 물론 이거 하나로는 안되고 옆에 트리거 클램프 하나를 더 사용해야 안정적으로 고정할 수 있습니다.
홀드다운 클램프의 개선
위에서 만든 홀드다운 클램프는 소프트우드 자투리로 만들어진 것들이라 눌리기도 하고 탄성이 제법 있어서 쇠로 만든 것 보다 큰 힘이 가해지지는 않습니다. 만일 본체와 목봉을 튼튼한 하드우드로 만들었다면 더 큰 힘을 줄 수 있을 걸로 보입니다. 그러나 이 정도로도 충분한 것 같습니다. 원래 부재를 튼튼하게 고정하려면 두개의 클램프가 필요합니다. 왜냐하면 하나의 클램프로 고정하면 고정된 부위를 중심으로 회전하는 힘에 취약하기 때문입니다.
그래서 하나는 튼튼한 트리거 클램프로 고정하고 다른 하나는 이 자작한 홀드다운 클램프로 하면 단단히 고정되는 데다가 죄고 푸는 것이 간편해서 아주 좋습니다. 트리거 클램프는 사용 후 어디 놓기가 참 그런데, 홀드다운 클램프는 작업대 도그홀에 끼워져있어 작업대에서 떨어질 염려도 없고 나무로 만들어져서 떨어져봐야 다칠 일도 없습니다.
그러나 이 클램프를 사용하면서 두가지 문제가 생겼는데 첫번째 문제는 캠이 회전하며 나오면서 부재가 캠이 나오는 방향으로 밀린다는 점입니다. 애써 위치잡은 부재가 클램핑하면서 움직여버리니 여간 곤란한 것이 아니었습니다. 두번째 문제는 캠이 부재에 푹 파여진 자국을 남긴다는 점이었습니다. 이 두번째 문제가 치명적인 문제였죠. 그래서 이 해결방법을 찾기 위해 며칠을 고민했습니다.
그러다가 우연히 이 클램프의 사진을 보고 영감을 얻었습니다. 베세이(Bessey)에서 나오는 나무로 만들어진 클램프인데 캠을 사용하고 있습니다만 캠이 직접 부재에 닿는 방식이 아니라 캠 앞에 얇은 나무가 하나 더 있는 모양입니다. 이렇게 되면 부재가 밀리지도 않을 뿐더러 부재에 닿는 면적이 넓어 부재에 눌린 자국도 나지 않을 것 같았습니다. 그런데 어떻게 저런 얇은 나무를 덧대느냐의 문제가 있습니다.
위의 베세이 클램프는 너도밤나무(Beech)로 추정되는 하드우드로 제작된 것이라 저렇게 얇은 나무가 부러지지 않지만 저에게는 그런 하드우드 쪼가리는 없었습니다. 이럴땐 재활용 박스를 뒤지는 것이 도움이 될 때가 있습니다. 뭔가 딱딱하면서도 탄성이 있는 얇은 소재가 필요했는데 마침 재활용 박스에 플라스틱으로 만들어진 딸기 포장용기가 있었습니다. 탄성이 있는 견고한 플라스틱으로 만들어져 딱이다 싶었죠.
이 플라스틱을 가위로 적당한 크기로 오려낸 뒤 클램프 본체 바닥면에 이중기리로 나사못 구멍을 내고 플라스틱 조각과 본체를 피스로 연결했습니다. 나사못 머리는 부재를 상하지 않게 하기 위해 본체 안으로 들어가게 해야 합니다. 투명한 플라스틱이라 아래 사진을 유심히 봐야 플라스틱 조각을 볼 수 있을 겁니다. 우연찮게 백마강딸기 간접광고가 되어 버렸네요. ^^
이렇게 한 뒤에 테스트를 해보니 효과 만점이었습니다. 부재가 밀리는 현상도 없어졌고, 부재에 눌리는 자국도 전혀 남지 않았습니다. 정말 제 스스로가 자랑스러웠습니다. ^^ 플라스틱이 다소 미끄러워 사포를 조그맣게 잘라 플라스틱의 캠부분에 양면테이프로 붙여줬더니 더욱더 단단하게 클램핑하더군요.
하나 더 개선한 점은 핸들이 너무 많이 넘어가지 않도록 괴임목을 추가한 것입니다. 핸들이 90도 이상 넘어가게 되면 캠이 다시 올라가게 되어 부재에 대한 압력이 줄어들어 풀리게 됩니다. 그래서 핸들이 90도를 넘겨 약 100도 정도에서 고정이 되도록 괴임목을 넣은 것입니다. 이 또한 효과 만점이더군요.
이렇게 자투리 나무로 아주 저렴하게 홀드다운 클램프를 만들어 봤습니다. 구조상 간단하고 비교적 큰 힘을 가할 수 있게 만들 수 있어 매우 유용합니다. 도그홀이 있는 작업대를 가지고 계신다면 여러분들도 만들어 보시기 바랍니다.
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