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기어와 케이던스 6 -  기성제품의 기어범위

 

자전거 제조 업자들은 기성제품에 저단을 설계제작하는 것을 좋아 하지 않는다.  또 기어범위를 넓게 설계제작하는 것도 좋아 하지 않는다.  

 

저단기어를 달아 주면 무지막지한 사람들이 무거운 짐을 싣고 언덕을 올라가다 체인을 끊어뜨리거나 톱니를 망가뜨리기 쉽기 때문이다.  또 기어범위를  넓혀 주면 체인을 느슨하게 해 주어야 하는데 그것 역시 고장의 원인이 잘 되기 때문이다.   

 

저단기어를 단다는 것은 지렛대의 길이를 길 게 만드는 것과 같다. 무지막지한 사람들이 무거운 짐을 큰 힘으로 올리는 짓을 한면 막대가 부하를 견디지 못해 받침점부근에서 부러지는 일이 생긴다.

 

사용자 삽입 이미지

 

저단기어를 달아 주는 것은

지렛대의 길이를 길 게 만들어 주는 것과 같다.

무지막지한 짐을 올려 놓고 지렛대 끝에서 눌러 대면

지렛대는 받침대 부근에서 부러진다.

자전거의 기어도 마찬가지다.

최저단에서 무거운 짐을 싣고

힘센 사람이 가파른 언덕을 올라가면

체인이 끊어지거나 톱니가 부서진다.

 

 

그래서 제조업자는 저단기아를 달아 주기를 꺼려한다.

 

제조업자들은 기성품으로 기어인치를 20 - 100 범위에서 설계하고 제조하여 판매한다.

 

20 기어인치인 경우 케이던스를 90rpm으로 했을 때

8.6 kmh 까지 내려가도 가속이 된다.

 

100 기어인치의 경우

90rpm 으로 페달링할 경우

43 kmh (시속 43 km) 까지 가속할 수 있다.

rpm을 높이면 더 빠른 속력으로도 가속할 수 있다.

 

아래는 필자가 조사한 여러 기성품 자전거 의 기어범위이다.

------------------------------

bigha

리컴번트 2륜의 벤츠라 할 수 있다.

 

20 - 108 gear inches for small,

21 - 114 gear inches for all other sizes  

 

사용자 삽입 이미지

 

 

------------------------------------------

Optima Hopper

 

사용자 삽입 이미지

Optima Hopper (Rear Cog SRAM 11-34)  20" tire

53T 체인링 사용시

31 - 96 기어인치

44T 체인링 사용시

26 - 80 기어인치

38T 체인링 사용시

22 - 69 기어인치

-----------------------------------

Cannondale  Road Warrior 1000 (Road)

23 - 110  기어인치

 

사용자 삽입 이미지

 

 

 

Tires Vittoria Rubino Pro Tech w/Mithril, foldable, 700 x 25c ( = 26.5")

Crank TruVatiV Rouleur C2.2, 34/50

 Chain Shimano 105 10-speed

 Rear Cogs Shimano 105, 12-27

 

----------------------------------------------------------------

Cannondale Gemini (Mountain)

18 - 85 기어인치

 

 

사용자 삽입 이미지

 

 

Tires Maxxis ADvantage, 26 x 2.5"

 Pedals Cannondale GRIND EX Platform

 Crank TruVatiV Ruktion, 24/36/PC guard  

 Chain SRAM 9-speed

 Rear Cogs SRAM PG-950, 11-34

---------------------------------------------------------------------

Brompton

 

사용자 삽입 이미지

 

 

1-speed 5.93m (전진미터) 기어인치로 바꾸면

74 기어인치

2-speed 4.45m - 5.93m (전진미터) 기어인치로 바꾸면

55- 74 기어인치

3-speed 3.79m (전진미터) 기어인치로 바꾸면

47 - 84 기어인치

6-speed 3.22m - 6.87m (전진미터) 기어인치로 바꾸면

40 - 85 기어인치

C-type 6-speed 3.49m - 6.22m (전진미터) 기어인치로 바꾸면

43 - 78 기어인치

 

----------------------------------------------------

 

Greenspeed 리컴번트 삼륜 GT5

 

Gear Range  19 to 95 inches

 

 

사용자 삽입 이미지

 

Gears  27 speed - Shimano Capreo

Cranks Shimano 105, 52/42/30

Rear Cluster  Shimano 9 speed, 9,10,11,13,15,17,20,23,26.

 

 

 

Posted by Satsol 샛솔

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기어와 케이던스 5 - 기어인치

 

기어비의 단위로 기어인치가 아직도 많이 쓰인다.  아무래도 영미의 영향이라 생각된다.  길이의 단위로 미터를 쓰기로 국제적으로 합의를 해 놓고도 아랑곳 하지 않고 인치 푸트 야드 마일 따위를 길이의 단위로 쓴다.   영국은 국제 단위계 (SI )로 많이 전환하였지만 미국은 여전히 이른 바 제국단위계(Imperial units)를 쓴다.

 

그래서 우리는 아직도 인치를 버리지 못하고 자전거의 기어비의 단위로 쓴다.  

기어인치 값이란 자전거의 페달을 한 바퀴 돌렸을 때 자전거가 전진한 거리를 원주율로 나눈 값이다.

 

반면 유럽에서는 인치를 쓰지 않기 때문에 기어 미터를 쓰는데 이 경우엔 원주율로 나누지 않고 그냥 페달을 한 바퀴 돌렸을 때 자전거가 전진하는 거리로 전진미터(meters of development)라 부르며 기어비의 단위로 쓴다.  이 것이 더 합리적인 기어비의 단위인데도 우리나라에서도 기어인치가 더 많이 쓰이는 것 같다.

 

 

사용자 삽입 이미지

 

 

 

 

 

이 그림에서와 같이 간단한 기어시스템에서는 기어인치는

 

기어인치  =  인치로 잰 구동 바퀴지름  x  (페달축 톱니갯수 / 구동축 톱니갯수)

 

와 같이 정의할 수 있다.

 

이 기어비 정의가 원조격 정의다.  그러나 이 정의는 내장 기어나 중간 드라이브 톱니바퀴가 들어 가면 적용할 수 없다.  따라서 앞에서와 같이  페달을 한바퀴 돌릴 때 진행한 거리를 원주율로 나눈 값( 인치로 나타낸 값) 으로 정의하는 것이 더 일반적이라 할 수 있다. 

 

왜냐하면  위의 그림과 간단한 기어 시스템에서 기언인치에 원주율을 곱하면 바로 페달을 한바퀴 돌릴 때 자전거가 진행하는 거리(인치로 나타낸)가 되기 때문이다.  

 

보기를 하나 들어 본다.

 

트랙바이크는 고정기아 자전거다.  즉 1단기어의 자전거다.  보통 26인치 바퀴에 체인링  48개 톱니의 톱니바퀴를 달고 구동축에 16 또는 18개의 톱니의 톱니바퀴를 단다.  

 

이 경우 기어인치는  16개짜리인 경우엔

26 x (48/16) =  78 인치

가 되고

18 개 짜리의 경우엔

26 x (48/18) =  69.3 인치

가 된다.

 

속력은 케이던스에 의해 결정된다.

 

 

사용자 삽입 이미지

 

 

고정 기어인 트랙바이크로 트랙에서 경주하는 선수들.

보통 26인치 바퀴를 쓴다.

또 크랭크엔 48개짜리 톱니를 달고 구동축엔 16개짜리 또는 18개짜리 톱니를 단다.

기어 인치는 78인치 또는 69인치가 된다.

 

 

Posted by Satsol 샛솔

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기어와 케이던스 4 -로로프 이야기

 

Barbara and Burnie Rohloff 는 바다가에서 자전거 타기를 즐겼다.  그런데 바닷가 모래밭 가까이에서 자전거를 타면 디레일러에 모래가 끼어 변속이 잘 안된다.  

 

내가 미국 바닷가에서 잔차를 타 보았는데 바로 모래밭에 잔차길을 냈기 때문에 모래가 항상 길에 깔려 있었다.

 

사용자 삽입 이미지

 

미국 로스앤젤레스 산타모니까 해안 잔차길

 

 

로로프 부부는 바닷가에서도 모래가 디레릴러에 끼지 않는 변속기를 꿈꾸게 되었다.  모든 기어와 변속장치를 구동바퀴의 축에 다 집어 넣는 장치를 발명하므로서 이 꿈은 실현하게 되었다.  이와 같은 내장 기어 (또는 허브기아)는 이들이 발명하기 전에도 있었지만 3단 안팍에으로 변속 범위도 작아서 외장 디레일러 기어와 함께 사용하는 정도였다.  

 

로로프 내장 기어는 기어 단수도 14단에다 변속 범위도 27단 산악자전거 변속기의 범위를 커버하므로서 내장기어 역사에서 비약적인 변화를 가져 왔다.  

 

1996년에 이 내장 기어가 세상에 태어 났을 때에 자전거계는 이 역사적 사건을 자전거발전의 획기적인 이벤트로 기록했다.  

 

2000년에  Mountain Bike Action 잡지에 실린 기사의 제목  "드레일러 변속기는 죽었는가?  (Is thederailleurs dead?)"은 그 충격을 잘 말해 주고 있다.  -- David Wilson Gordon 의 "Bicycling Science  3rd Ed."  중에서 ---

 

 

 

사용자 삽입 이미지

로로프의 내부 구조

 

 

로로프 내장 기아의 장단점

 

장점

1. 내장기어는 거의 정비가 필요 없다.  일년 또는 5000km를 주행한다음 트랜스미션 오일만 한번 바꿔 주면 된다.

 

2.  변속이 쉽다.  핸들바에 붙어 있는 변속 레버만 돌려 주면 된다.  정지 상태에서도 변속이 가능하다.

 

3. 기어 범위가 산악자전거의 전형적인 27단 기어범위를 다 커버한다.

 

4. 효율성이 높다.   다른 내장 기어는 안에 그리스를 넣어 봉합해 놓은 반면 로로프는 트랜스미션 오일속에 담겨 있어 에너지 손실이 작다.  그런 이유로 체인의 마모도 적다.

 

5. 강도가 아주 좋다.   그린스피드 회사에서는 2인용 텐덤 자전거에도 장착해서 실험해 본 결과 일반 내장기아는 간혹 파열하는 경우가 있었지만 로로프는 전혀 그런 문제가 없었다.  그 역사가 10 년 남짓 되었지만 로로프의 파열사건은 아직 보고 된 바가 없다.

 

단점

 

1.  가장 큰 단점은 값이 비싸다는 것이다.  미국에서는 1000 ~1500불 든다.

한국에서도 판매하는데 인터넷에 200만 ~ 250만으로 나와 있다.

 

2.   드레일러 기어보다 소리가 크다.  특히 7단 이하에서 소리가 크다.  그러나 우리가 경험한 바에 의하면 소리가 크기 때문에 불편하다는 것을 느껴 보지 못했다. 

 

내부 작동 동영상을 보시려면

 

https://www.youtube.com/v/7USVMrg5phY

Posted by Satsol 샛솔

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체력이 약할수록 지렛대를 써야 한다.

 

힘이 약할수록 또 힘을  오래 써야 할 사람은 힘을 비축하기 위해서라도 지렛대를 많이 써야 한다.

 

자전거의 기어는 지렛대다.

 

아래 그림에서와 같이 지렛대를 쓰면 무거운 짐을 올릴 수 있다.  

 

 

사용자 삽입 이미지

 

지렛대의 원리

 받침점에서 멀면 멀 수록 더 작은 힘으로 큰 물체를 들어 올릴 수 있다.

 

 

지렛대는 힘은 덜 들지만 많이 움직여야 한다. 받침점에서 멀어 질 수록 힘은 적게 들지만 그 대신 움직이는 거리는 커진다.   

 

이 원리를 자전거에 적용하면 같은 힘을 자전거에 전달 할 때 페달을 빨리 돌릴수록 (움직인 거리가 클수록) 페달에 가하는 힘은 작다.  

 

따라서 장거리 여행에서 페달을 빨리 돌려야만 힘은 덜 들고 피로가 덜 쌓인다.   유산소 운동을 하기 때문이다.

 

반대로 지렛대에서 받침점 가까이에서 힘을 가하면 움직이는 거리는 작지만 아주 큰 힘을 가해 주어야 한다.   힘으로 밀어 붙이는 자전거 습관이 든 사람은 절대로 1100 고지엔 오르지 못한다.   다리에 젖산이 생기고 그것이 대사가 안되면 다리가 피로 해져 오래 지탱할 수 없다.

 

그렇기 때문에 페달링은 빠를수록 좋다는 것이다.

 

그런데 자전거를 살 때 지렛대의 길이가 처음부터 너무 짧으면 아무리 힘을 적게 들이려 해도 그 한계에 부닥쳐 더 빠르게 페달링을 할 수 없게 된다.  

 

다시 말해서 자신의 자전거의 최저단 기어를 잘 설계해서 자신에 맞는 기어셋을 만들어 놔야 한다.  특히 언덕을 오를 때 가장 짐이 커지므로 언덕을 올라 갈 때 최저단 기어가 얼마인가가 아주 중요하다.

 

최저단 기어를 낮추는 가장 쉬운 방법은  앞 크랭크에 붙어 있는 체인링의 톱니수를 줄이는 것이다.  즉 작은 사이즈의 체인링을 단다.   

 

자전거를 만드는 사람들은 대개 20 기어 인치에서 100 기어 인치의 기어 범위를 표준으로 삼고 설계하고 판다.  

 

이 기어 범위가 자신의 체력이나 자신의 자전거 용도 또는 자신이 사는 곳의 지형에 맞는가를 따져서 다른 옵션으로 설계해야 한다.  

 

주는 대로 사가지고 다리 힘으로 밀어 붙이는 자전거 타기 습관에서 벗어 나려면 기아와 케이던스의 관계를 이해해야 한다.  면밀하게 컴토하고 설계하고 자전거를 타야 한다.  

 

평지에서 몇 번  시승이라고 타 보고 자전거에 대해서 알았다고 섯불리 자전거를 샀다간 몇 번씩 숍에 가서 큰 체인링 작은 체인링으로 변덕스럽게 바꿔 대는 사람들이 있다.  

 

언덕에 잘 오르려면 또 하나의 능력을 키워야 한다.  그것은 균형잡기이다.   적어도 시속 4km 이하에서똑바로갈 수  있는 능력이 있어야 언덕을 오른는데 큰 무리가 오지 않는다.  

 

내가 이제까지 본 사람들중에서 대전의 "혼의 자유인"이 균형을 가장 잘 잡는다.   

 

작년 11월달 쯤 서울 서초동에 있는 AT 건물에서 자전거 전시회를 연 일이 있다.   그 때 Bikee Korea의 부쓰에 전시되었던 링크스K를 그 좁은 통로에서 그 많은 인파사이를 유유하게 돌아 다니는 광경을 보고 구경나온 사람들은 혀를 내 두르며 감탄을 했다.

 

많은 훈련 결과인지 타고난 균형감각이 있어 그런지는 알 수 없다.

 

우리처럼 그런 능력이 없으면 차라리 삼륜으로 가던가.  그것도 저것도 아니어서 언덕에서 끌바를 할 바엔.....  

 

균형 잡기 연습을 하려면 허형무님이 지은 "자전거 100% 즐기기"에 있는 스탠딩 기술 부분을 읽고 연습해 보기를 권고합니다.

 

삼륜은 균형잡기 연습을 따로 할 필요가 없다.

 

사용자 삽입 이미지

 

삼륜은 균형잡기의 연습을 따로 할 필요가 없다.

 

 

Posted by Satsol 샛솔

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기어의 유용성에 관한 다음과 같은 일화가 있다.

 

기어를 처음 발명하여 도입하였을 때 사람들은 다단 기어의 유용성을 믿지 않았다.

 

드레일러 기어를 발명한Paul de Vivie,(필명Velocio) 가 기어의 유용성을 믿지 않는 사이클리스트에게  기어가 얼마나 유용한가를 보이기 위해서 최고의 컨디션의 레이싱선수와 한 젊은 여성과 경주를 제안했다.  

 

젊은 여성은 3단 기어를 단 잔차를 타고 레이싱선수는 1단 (무 기아) 자전거를 타고 산에 오르기로 한 것이다.  이 경주에서 레이싱 선수가 졌다.    

 

(fromhttp://www.kenkifer.com/bikepages/touring/gears.htm  )

 

이 에페소드는 기어를 잘 선택하고 기어를 잘 사용하면 레이싱선수의 기술과 체력을 능가할 수 있다는 것을 말해 준다.  

 

다시 말하면 기어를 잘 설계하고 잘 활용한다는 것은 레시싱 선수의 기술과 체력을 극복하고도 남는다는 얘기다.  

 

아래 글은 우리의 호퍼에 내장 기어를 달때 체인링을 39T 로 할 것인가  53T 로 놔 둘 것인가를 결정하기 위해서 엑셀로 계산 해 본 것이다.

 

엑셀 계산의 바탕은 지난 글  "기어와 케이던스 - 초딩산수" 의  초딩 산수 밖에 들어 간 것이 없다. 

 

아래 글은  내가 벤트라이더 클럽에 올렸던 글이다.  단 내가 탔던 경험 부분은 아직도 초보 단계였을 때라 일년 이상 탄 지금과는 많이 다르다는 점을 밝혀 둔다.

 

 

--------------------- 

 

호퍼에 내장 허브 기아를 장착하는 경우 트랜스미션 성능은 어떻게 다를까요?   39T 크랭크를 달 것인가 53T 크랭크를 달 것인가를 고려하기 위해서 아래와 같은 성능표를 엑셀을 써서 계산 해 보았습니다.

내장 허브기아는SACHS/SRAM 3x9 Dual Drive를 장착한다고 가정하였습니다.  길동이님 맞습니까? 이 허브기어는  기어비가저단(Underdrive)은 - 27% down 되고직련(직접연결 Direct Drive)은 1:1 이고  고단(Overdrive)은 36% up 된다고 합니다. 그리고 9단 cog Set 톱니수는 11, 12, 14, 16, 18, 21, 24, 28, 34 이랍니다.

호퍼의 바퀴 지름을 20 인치로 정하여 계산하였습니다.

SACHS/SRAM 3x9 Dual Drive Internal Hub- 27 speed by using a 3 speed internal hub with a 9 speed speed cassette system. 3 speed internal ratios - 27% down, 1:1 ratio, 36% up. The cog set for the 9 speed is 11, 12, 14, 16, 18, 21, 24, 28, 34
 

이 데이터를 가지고 트랜스미션 성능을 계산하면 아래 표와 같이 됩니다.

27단 기어비는 중복되는 값은 없지만 범위는 많이 중복됩니다. 39T 크랭크 장착시 저단에서 1,2단 , 고단에서 25,26,27 단 만 새로 얻는 기어비가 됩니다.  나머지 새로 생긴 기어비는 내장허브 미장착시의 기어비의 범위에 들어 가는 값입니다.

A 저속 운전시 이득

실제로 언덕을 올라 갈 때 최저 속도가 얼마까지 내려 갈 수 있을 까요?  7~8 Km/h 아래에서 자전거가 중심을 잡기 어려워 비틀 거리게 되고 좁은 길에서는 전진하기 어려울 것입니다. 

그렇다면 39T 장착시 저속에서 얻을 수 있는 이익은 거의 없다고 보아야 할 것입니다.

B  시내 운전시 이득

내장 허브의 장점은 시내 주행시 자주 서게 될 때 유효하다고 되어 있습니다.  내장허브기어 변속은  정지 상태에서가능하게 때문입니다.  내장 허브기아 고단이고 외장 기어를 7,8단으로 주행시 (케이던스 7~80 rpm 일 때 34 Km/h 까지 가속 가능) 돌발 상황에 봉착 외장기어 변속 없이 급정거 하였다면 허브기아를 저단으로 내리면 허브 저단 7~8단은 직련 5 단 정도이므로  평지라면 무난히 출발할 수 있습니다.

C. 허브 고단의 이득

내장 허브 고단에서 외장 기어 9단으로 운전한다면 케이던스 80 rpm에서 시속 37 Km 까지 가속할 수 있습니다.   직련 9단 의 최고 속도 시속 27 Km 에 비해 10 Km/h 의 이득이 있습니다.

 

27단 내장 허브 기어 트랜스미션 분석

39T 클랭크 장착시

내장 허브 단

외장 단수

외장 기어 톱니수

기어 비

 

분당 페달 회전수(rpm) 에 대해  동력 전달 가능 최고속력 (Km/h)

케이던스

40 rpm

50 rpm

60 rpm

70 rpm

80 rpm

90 rpm

100 rpm

110 rpm

120 rpm

1

저단

1

34

0.84

 

3

4

5

6

6

7

8

9

10

2

저단

2

28

1.02

 

4

5

6

7

8

9

10

11

12

3

직련

1

34

1.15

 

4

5

7

8

9

10

11

12

13

4

저단

3

24

1.19

 

5

6

7

8

9

10

11

12

14

5

저단

4

21

1.36

 

5

6

8

9

10

12

13

14

16

6

직련

2

28

1.39

 

5

7

8

9

11

12

13

15

16

7

고단

1

34

1.56

 

6

7

9

10

12

13

15

16

18

8

저단

5

18

1.58

 

6

8

9

11

12

14

15

17

18

9

직련

3

24

1.62

 

6

8

9

11

12

14

16

17

19

10

저단

6

16

1.78

 

7

9

10

12

14

15

17

19

20

11

직련

4

21

1.86

 

7

9

11

12

14

16

18

20

21

12

고단

2

28

1.89

 

7

9

11

13

15

16

18

20

22

13

저단

7

14

2.03

 

8

10

12

14

16

18

19

21

23

14

직련

5

18

2.17

 

8

10

12

15

17

19

21

23

25

15

고단

3

24

2.21

 

8

11

13

15

17

19

21

23

25

16

저단

8

12

2.37

 

9

11

14

16

18

20

23

25

27

17

직련

6

16

2.44

 

9

12

14

16

19

21

23

26

28

18

고단

4

21

2.53

 

10

12

15

17

19

22

24

27

29

19

저단

9

11

2.59

 

10

12

15

17

20

22

25

27

30

20

직련

7

14

2.79

 

11

13

16

19

21

24

27

29

32

21

고단

5

18

2.95

 

11

14

17

20

23

25

28

31

34

22

직련

8

12

3.25

 

12

16

19

22

25

28

31

34

37

23

고단

6

16

3.32

 

13

16

19

22

25

29

32

35

38

24

직련

9

11

3.55

 

14

17

20

24

27

31

34

37

41

25

고단

7

14

3.79

 

15

18

22

25

29

33

36

40

44

26

고단

8

12

4.42

 

17

21

25

30

34

38

42

47

51

27

고단

9

11

4.82

 

18

23

28

32

37

42

46

51

55

 

그렇다면 크랭크를 53T를 장착하고 내장 허브를 달면 어떤 이득이 있을까요?

전체적으로 기어비 값은 39T 때 보다  53/39 = 1.36 배 커집니다.  즉 36% 증가합니다.

A  저속 때 이득

내장 허부 저단에서 외장 기어 1,2 단이 새로 얻는 기어비인데  이 기어비로 90 rpm 정도로 부지런히 페달질하면 10~11 Km/h를 얻게 되니까 급한 언덕에서는  직접 연결시 보다는 조금 쉽게 급한 언덕을 오를 수 있을 것입니다.  같은 속련인 직련 1단 때보다는 페달이 가벼울 것입니다.

B. 시내 주행시 이득

35 km/h를 허브 고단 외장 기어 6단으로 80rpm 으로 주행시 변속하지 못하고  급정거 하였다면  정지한 상태로 허브기아를 저단으로 내리면 허브저단 외장기어 6단 직련 3~4단에 해당되므로 약간 무리이긴 하지만 평지에서 출발 할 수는 있을 것입니다.

허브기아 고단 외장 5단 정도로 주행한다면 (80 rpm에서 31 Km/h) 정지한 상태에서 허브를 저단으로 내리면  직련 2~3 단에 해당하므로 평지 출발을 무난 할 것입니다.

C. 고속 주행

90 rpm 으로 페달질 할 힘만 있다면 최고속력 56 Km/h 까지 가속시킬 수 있습니다. 저 같은 경우는 해당무이 겠지만. 같은 주행 조건일 때의 39T 인 경우는 42 Km.h였으니 무려 14 km/h의  성능 향상입니다.

여러분들은 어떤 크기 클랭크를 장착하시겠습니까?

27단 내장 허브 기어 트랜스미션 분석

53T 클랭크 장착시

내장 허브 단

외장 단수

외장 기어 톱니수

기어 비

 

분당 페달 회전수(rpm) 에 대해  동력 전달 가능 최고속력 (Km/h)

케이던스

40 rpm

50 rpm

60 rpm

70 rpm

80 rpm

90 rpm

100 rpm

110 rpm

120 rpm

1

저단

1

34

1.14

 

4

5

7

8

9

10

11

12

13

2

저단

2

28

1.38

 

5

7

8

9

11

12

13

15

16

3

직련

1

34

1.56

 

6

7

9

10

12

13

15

16

18

4

저단

3

24

1.61

 

6

8

9

11

12

14

15

17

19

5

저단

4

21

1.84

 

7

9

11

12

14

16

18

19

21

6

직련

2

28

1.89

 

7

9

11

13

15

16

18

20

22

7

고단

1

34

2.12

 

8

10

12

14

16

18

20

22

24

8

저단

5

18

2.15

 

8

10

12

14

16

19

21

23

25lt

9

직련

3

24

2.21

 

8

11

13

15

17

19

21

23

25

10

저단

6

16

2.42

 

9

12

14

16

19

21

23

25

28

11

직련

4

21

2.52

 

10

12

15

17

19

22

24

27

29

12

고단

2

28

2.57

 

10

12

15

17

20

22

25

27

30

13

저단

7

14

2.76

 

11

13

16

19

21

24

26

29

32

14

직련

5

18

2.94

 

11

14

17

20

23

25

28

31

34

15

고단

3

24

3

 

12

14

17

20

23

26

29

32

35

16

저단

8

12

3.22

 

12

15

19

22

25

28

31

34

37

17

직련

6

16

3.31

 

13

16

19

22

25

29

32

35

38

18

고단

4

21

3.43

 

13

16

20

23

26

30

33

36

39

19

저단

9

11

3.52

 

13

17

20

24

27

30

34

37

40

20

직련

7

14

3.79

 

15

18

22

25

29

33

36

40

44

21

고단

5

18

4

 

15

19

23

27

31

35

38

42

46

22

직련

8

12

4.42

 

17

21

25

30

34

38

42

47

51

23

고단

6

16

4.51

 

17

22

26

30

35

39

43

47

52

24

직련

9

11

4.82

 

18

23

28

32

37

42

46

51

55

25

고단

7

14

5.15

 

20

25

30

35

39

44

49

54

59

26

고단

8

12

6.01

 

23

29

35

40

46

52

58

63

69

27

고단

9

11

6.55

 

25

31

38

44

50

56

63

69

75

 

 

 

 

 

 

Posted by Satsol 샛솔

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기어와 케이던스의 관계를 이해하는 것은 자전거를 구입할 때에 고려해야 할 가장 중요한 요소이다.  그럼에도 불구하고 기어와 케이던스의 관계를 이해하려고 노력하는 사람은 적다.  그 이유는 그 관계를 이해하려면 수학을 해야한다고 생각하기 때문이다 . 그런데 거기 들어가는 수학은 수학이라고 부르기 민망할만큼 초딩 산수인데도 겁부터 먹고 이 문제를 회피하려 한다. 

 

그 결과는 어떤가 체인링 세트를 큰것으로 바꿨다가는 작은 것으로 바꿨다하는 우수꽝스런  변덕을 부린다.   그리고는 언덕을 올라가기 힘들면 자전거를 탓하고 자기의 체력을 탓한다.   우리와 같은 약한 체력을 가진 노땅이 한라산의 1100고지를 오를 수 있는 것은 체력이 세어서가 아니라 자전거 기어의 설계와 기어 사용의 요령으로 가능한 것이다.

 

기어의 설계와 기어사용의 요령을 이해하면 대부분의 사람들이 1100고지에 오를 수 있다.  그런데 1100고지 초입에서 한라봉을 파는 아저씨가 말하기를 무수히 많은 자전거가 1100고지를 도전했다가 1톤 짜리 추럭에 잔차를 싣고 돌아 오는 것을 봤다면서 우리같은 노땅이 1100고지에 오른다니까  믿기지 않는 눈치였다. 

제대로 설계된 기어 없이  기어사용 요령도 모르면서 언덕을 올라 가면 힘만 들고 쉽게 피로 해져 체력만 소진하고 결국 중도에서 돌아오게 된다.  

 

먼저 여러분 자신의 자전거 기어의 최저단 기어인치나 최고단 기어인치를 알고 계신지?  그것을 아신다면 여러분은 자전거를 구입했을 때 기어링에 대한 고찰을 했다는 증거이고 더 이상 이 글을 읽을 필요가 없다.   만약에 기어링과 케이던스의 관계를 이해하고져 한다면  전에 필자가 썼던 아래의 글을 이해 해 보시기 바란다. 

 

 

------------------케이던스와 기어링 1------------------

 

케이던스와 기어링 이야기를 꺼내면 흔히난 수학에 소질이 없어서하고 뒷전에 물러 서는 사람이 많습니다.  그런데 거기에 들어가는 수학은 수학이라고 부르기도 미안하리만큼 낮은 수준의 초딩 산수일 뿐입니다. 

 

20인치 구동 바퀴가 달린 자전거를 38T 의 체인링과 뒤 카셋의 5단 기어 18개의 톱니가 달린 톱니바퀴에 체인이 걸린 상태로 약간의 언덕을 헛바퀴 돌리지 않은 채 올라간다고 하자.  분당 90회전한는 케이던스로 페달질한다면 얼마의 속력이 날까? 

 

1.구동륜인 뒷바퀴의 지름이 20인치인 호퍼의 경우를 생각해 보자.

뒷바퀴의 둘레는 얼마인가?

 

초딩 산수 문제이다.  

1인치는 2.54 cm 이니 지름은 cm 로 환산하면 20 x2.54 = 50.8 cm 이다.

 

눈대중으로 대개 답이 맞는다는 것을 알 수 있을 것이다.   초등학교 산수에서 지름이 50.8cm 이면 거기에 원주률 3.14 를 곱하면 원둘레가 나온다는 것을 배운다. 즉 뒷바퀴 둘레는

 

50.8 x 3.14 = 159.512 cm 이다

 

반올림을 한다면

 

159.5 cm 가 된다.

 

2. 톱니갯수가 38개의 체인링이 달린 크랭크를 페달을 돌려서 한바퀴 돌린다 하자.  체인을 얼마나 움직이나?  이것도 초딩 문제이다.  체인 또한 정확히 38마디를 움직인다.

 

3. 기아가 5단에 걸려 있다 치자. 5단 기어의 톱니수를 18개라 하자.  그러면 뒷바퀴에 달린 이 톱니바퀴는 몇회전이나 할까?

 체인의 마디가 38번 진전하면 이 톱니바퀴는 두번 돌고 (18x2 = 36) 2 톱니 만큼 더 돈다. 즉 분수로 표시하면  2/18 = 1/9 바퀴 돈다. 즉 2 바퀴 하고 1/9 바퀴 돈다.

 

4. 크랭크를 한 바퀴 돌리면 자전거는 얼마나 전진하나? 이 톱니바퀴 뭉치 (cog cassette) 는 구동축 허브와 연결되어 있으므로 바퀴 또한 2바퀴하고 1/9 바퀴 돈다. 그렇다면 자전거는 뒷바퀴가 한바퀴 돌려 159.5 cm 전진하므로

 

159.5 cm x (2 + 1/9) = 159.5 x 2.1 = 334.95 cm 가 된다. 1/9 는 소수점으로 표시하면 0.1111 이니까 반올림하면 0.1 이 되기 때문이다.

 

즉 페달을 돌려 크랭크를 한바퀴 돌리면 자전거는 334.95 cm = 3.35 m 나간다. (반올림한 값)

 

여기 까지 어디 고등수학이 들어 갔는가?  왠만한 고학년 초딩이면 이 산수를 따라 할 수 있을 것이다.

 

이제 일분에 90번 클랭크를 돌린다 하자. 이것을 90 rpm 이라 부른다. 즉 일분당 회전수 (revolution per minute) 가 90 이란 뜻이 된다. 

 

5. 90 rpm 으로 페달링은 한다면 한시간 동안 에 몇바퀴 페달링하나?

 한시간이 60분이므로 크랭크는 90x60 = 5400 번 회전한다.   

 

6. 그렇다면 90 rpm으로 페달링을 한다면 자전거는 한시간 동안에 얼마나 전진하나?

 

 한바퀴 페달링할 때마다 3.35 m 전진하니까  

3.35 x 5400 = 18090 m 전진한다.  이것을 km 로 표시하면 1000 m 가 1 km 이니까 반올림하면 18 km 가 된다. 즉 이런 속력을 시속 18 km 라 부른다. 한시간에 전진하는 거리를 말한다. 

 

이것이 케이던스 (분당 크랭크 회전수) 와 기어비와 자전거의 속력관계이다. 어디에도 초딩 산수 이상은 들어 있지 않다. 

Posted by Satsol 샛솔

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  1. bruprin  댓글주소 수정/삭제 댓글쓰기 2009.08.06 14:07

    햐...너무 잘 설명해주셨네요. 감사합니다. 보리스님 브롬톤을 보니 부럽습니다...

Rpm 높이기 훈련법

 

자전거타기 책 또는 인터넷 문서(주로 외국 소스)에 보면 자전거를 제대로 타려면 rpm 을 높이라고 아우성입니다.  의식적으로 훈련을 하지 않은 사이클리스트가 자신의 케이던스를 재어 본다면 대부분 60 rpm 이하일 것이라고 합니다. 그 말은 90+ rpm 의 케이던스는 자연스럽지 않다는 것입니다. 제 자신도 아직 85 rpm 근방까지는 올려 놓았어도 그것도 오래 연습한 결과입니다. 이처럼 고 rpm 페달링 방법은 자연스럽지도 않고 보기에도 너무 빨라 보여 사람들이 기피하는 경향이 있습니다. 

 

그러나 책이나 문서는 하나 같이 말합니다. 60 rpm 잔차인이 85~90 rpm 으로 페달링 속도를 올리면 훨씬 장거리에 덜 피로할 것이라고 말입니다.   

 

자연스럽게 나오는 페달링 속력에서 헤어나지 못하면 결국은 무산소운동 근육을 많이 쓰게 되고 흰 근육속의 그라이코겐만 소진시켜 젖산을 만들고 근육의 피로만 유발하게 됩니다. 다시 말해서 쉽게 지친다는 말입니다. 한편 고rpm 페달링을 하면 유산소운동 근육을 주로 쓰게 되고 산소(숨)와 연료(음식) 만 공급해 주면 무한정 갈 수 있습니다. 

 

그러면 어떻게 자신의rpm 을 올릴 수 있을까 제가 쓴 방법과는 다르지만 괜찮은 방법 같아 여기 번역해서 올립니다. 

 

-------  rpm 올리는 훈련법--------------------

 

잔차를 타는데 빠른 케이던스가 그렇게 좋다면 어떻게 내 몸을 고rpm 엔진으로 업글할 수 있을까 ? 

 

우선 재는 기구를 준비 합니다. 즉 케이던스 미터를 장착합니다. 

그런 다음 연습에 돌입합니다.

 

내 자신의 경험으로 보면 잔차를 처음 타면 70 ~80 rpm 도 빠르다고 느낍니다. 그런데 조금 지나서 (보통 10분 이내) 내 다리가 워밍업이 되면 90+rpm 으로 페달링해도 아주 편안하다고 느낍니다.

 

이런 상태가 되려면 여러분은 빠른 페달링 연습을 해야 합니다.

 

내가 권장하는 방법은 아래와 같습니다.

 

먼저30초 간격 시간 토막을 냅니다.

 

첫번째30초 토막은 80 rpm 으로 페달링합니다. 이때 낮은 속력을 일정하고 유지하고 가속은 하지 마십시오. 그러기 위해서 기어를 조작해서 이 케이던스를 유지하게 합니다.

 

다음은 원래 버릇대로 몇분 동안 페달링을 합니다.

 

그리고는 이번에는90 rpm으로 30초 동안 페달링을 합니다. 그리고는 30초 간격마다 10 rpm 씩 올립니다. 이 과정을 계속합니다. 정말빠르게페달링 합니다. 나중에는 130 rpm 에서도 30초 이상 페달링 할 수 있게 됩니다.

 

처음에 이 훈련을 하면 어색하고 불편한 기분도 들지 모릅니다. 그러나 얼마 안 있어 익숙하게 됩니다.

 

이 훈련을 한주 이상 계속하면 오히려 느리게 페달링하는 것이 이상하게 느껴집니다.

 

포기하지 마세요 Lance 를 생각하세요. (Lance Armstrong 은 평지에선 100 rpm 이상 언덕에서도 90 rpm 을 한답니다. 역자 주)

 

*********************************************************

원문

If cycling with a faster cycling cadence is better, what can I do to increase mine?

What gets measured gets done. The first thing to do is equip your bike with a high qualitycycle computer.

 

Then go practice. I've noticed when I start a ride, a cadence of 70-80 rpms feels fast. After afew minutes (usually less than 10 in my case) my legs warm up and spinning at 90+ feels justgreat.

 

You need to train your legs to spin faster. The best way to do this is to do intervals of about30 seconds. During the first 30 second interval begin by spinning at 80 rpms. Don'taccelerate. Maintain the same forward speed. Change gears to accomplish this increase inpedaling tempo.

 

Then return to your normal cycling cadence for a few minutes. Do the next interval at 90rpms for 30 seconds. Increase by 10 rpms at every interval. Continue to increase yourcadence until you are really, really pedaling fast. And I mean fast. You should be able to getto 130 or more for an interval or two.

 

In the beginning this will feel (and look) silly and uncomfortable. You will get used to it. Aftera week or so of practice, pedaling slowly will feel strange.

 

Don't give up. Just think about Lance.

********************************** 

 

 

Posted by Satsol 샛솔

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 유산소 운동 (붉은 근육 사용) 과 무산소 운동(흰 근육 사용)

 

역기올리기 높이뛰기  등과 같이 최대노력으로 최대근력을 단시간에 발휘하는 것에서 부터 마라톤 이나 자전거 타기와 같이 가벼운 근력을 사용하여 몇시간에 걸쳐 계속할 수 있는 것까지 다양한 강도의 운동이 존재한다. 운동강도가 다르면 사용하는 에너지 종류가 다르다는 것이 중요한 핵심이다.

단시간에 최대노력을 사용하는 운동은 단시간에 다량의 에너지를 근수축을 위해 공급하지 않으면 안되고, 산소공급을 기다려 에너지를 생산해가면서 계속해나갈 수가 없다. 따라서 이 때는 우선 산소가 없는 상태(무산소 혹은 anaerobic)에서 에너지를 사용하는 루트를 주로 사용하여 화학반응이 진행되어 간다. 이와 같은 반응으로 운동하는 것을 무산소운동이라고 한다. 무산소운동의 표시로서는 운동중에 글레아친린산이 감소하고 대사산물인 유산이 대량 발생한다.

한편 장시간 계속할 수 있는  운동에는 에너지의 사용속도가 늦기때문에 산소공급을 기다려 충분한 에너지를 생산할 수 있다. 따라서 이 때는 산소가 존재하는 상태(유산소 혹은 에어로빅)에서 작용하는 에너지공급 루트를 주로 사용하여 화학반응이 진행된다. 이와 같은 반응으로 운동하는 것을 유산소운동이라고 한다. 물론 이때 유산은 발생하지 않는다. 또 중간적인 강도의 운동으로 유산소와 무산소의 양 루트를 적절한 비율로 사용하여 필요에너지를 만들어 낸다. 육상경기선수로서는 800m~1500m경주다. 일반인으로는 400m~800m달리기 등이 그 전형적인 중간도의 운동이라 할 수 있다.

유산소운동과 무산소운동의 각각의 에너지대사

유산소운동의 경우

운동을 개시하면 지방이나 글리코겐이 분해된다. 이 때 산소를 많이 섭취하여 에너지원을 분해하면 이산화탄소와 물이 되어 체외로 배출된다. 노폐물이 체내에 축적되지 않기 때문에 잘 피로해지지 않고 오랫동안 지속할 수 있다. 

 

즉, 유산소운동은 우리가 운동할 때 필요한 에너지를 만들기 위해 산소가필요한 운동이다. 주로 지방을 에너지 연료로 쓰고 운동 후 피로물질이적게 축적된다. 그래서 체지방을 감소시켜야 하는 다이어트 시에는 유산소운동이 중요한 본운동이 된다.

유산소운동은 산소 공급이 잘 돼야 하기 때문에 5분 이상 지속할 수 있는 운동 강도를 유지해야 한다. 유산소운동을 꾸준히 하면 심장이나 혈관이 튼튼해지고 혈액 중에 콜레스테롤과 중성 지방의 수치가 낮아져서성인병 치료에 탁월한 효과를 보이는 건강증진 운동이다.

유산소운동은 우리 몸에 있는 근육의 50% 이상이 활발히 움직일 수 있어야 하고, 5분 이상 지속돼야 건강에 도움을 줄 수 있다. 또한 너무 힘들지 않을 정도로 하는 것이 좋으며, 심장의 기능이 원활해지고 혈관의탄력성이 좋아지는 효과가 있다. 오랫동안 계속하다 보면 심폐지구력이증가하며, 지방을 주 에너지원으로 쓰게 돼 소비 칼로리가 많아지게 된다. 우리가 주변에서 쉽게 할 수 있는 유산소운동으로는 걷기 조깅 마라톤 자전거 타기 수영 달리기 에어로빅댄스 등산 등이 있다.

무산소운동의 경우

운동을 개시하면 근육중에 축적되어 있는 글리코겐이 분해된다. 글리코겐은 산소가 없어도 에너지로 전환될 수 있다. 단, 젖산이라고하는 잘 배출되지 않는 피로물질이 축적되기 때문에 단시간밖에 계속될 수 없다.

무산소운동은 우리가 운동할 때 필요한 에너지를 산소 없이 생성하는운동으로 피로 물질인 젖산이 축적되는 단점이 있다.

그러나 무산소운동은 근육의 크기와 힘을 증가시키므로 유산소운동과 함께 꾸준히 해 주면체력을 향상시킬 수 있다.

무산소운동은 순간적인 에너지를 낼 수 있는힘을 만들며, 근육을 강화시켜 일상 생활에서 쉽게 피로하지 않도록 해준다.

또한 몸을 탄탄하게 하여 탄력적으로 보일 수 있게 한다. 우리가주변에서 쉽게 할 수 있는 무산소운동으로는 100m달리기(전력질주), 골프나 테니스의 스윙 동작, 근력 트레이닝(아령, 덤벨운동) 등이 있다.

유산소운동과 무산소운동의 비교

 유산소운동무산소운동
에너지변환속도늦다. 에너지가 생산되는데 산소공급의 시간이 필요즉효성이고 돌발적인 운동에도 반응한다
에너지의 지속성장시간 지속한다단시간밖에 지속하지 못한다
산소의 필요성필요불필요
에너지원이 되는것글리코겐, 지방글리코겐
대사산물이산화탄소, 물젖산(유산)
운동의 예조깅, 걷기
천천히 하는 수영, 자전거타기 등
단거리주, 덤벨, 복근운동 등

유산소운동이 신체에 좋은 이유

유산소운동은 운동중에서도 가장 효과가 있다.

1. 심장의 부담을 줄여준다.

운동을 계속해가면 근육중의 모세혈관이 발달하고 근육에서의 에너지변환능력이 향상되어 간다. 또 근육에 의한 펌프작용으로 혈액이 심장에 잘 순환되기 때문에 삼장일호의 박동으로 보내는 혈액의 량(박출양)도 증가한다. 폐의 환기능력도 좋아진다. 산소을 대량으로 섭취할 수 있게 되는 것이다.

2. 지방을 잘 연소시킨다.

지방은 신체에 있어 필요한 것이지만 필요이상으로 축적되면 건강에 해가 된다. 지방의 연소에는 산소가 필요하기 때문에 적절한 강도의 유산소운동은 지방을 효율적으로 연소할 수 있다.

자전거타기에서 낮은 기어비로 빠른 페달링하는 것은 유산소 운동이고 (당연히 숨이 찬다)  높은 기어비로 천천히 페달링하면서 힘으로 밀어 붙이는 방법은 무산소 운동에 해당된다.  

 

Posted by Satsol 샛솔

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자전거 물리학1  내리막 길의 최종 속력

 

어제 분당에서 길동이님 비에스홍님과 점심을 같이 하면서 우리 그린스피드 얘기를 했습니다. 우리 둘의 잔차의 스펙이 동일하기 때문에 그 성능이 똑 같습니다. 따라서 잔차 타기의 특성을 실험하기 아주 좋습니다.  

 

지난 겨울 Death Valley 여행때  Furnace Creek 에서 Badwater 까지 의 기행문에서 이야기 했듯 내리막길에서 코니의 잔차의 속력이 항상 보리스의 잔차보다 느리다는 사실을 언뜻 이해하기 힘들었는데 밤에 잠이 안와 생각해 보니 간단한 물리 문제라고 설명을 드렸었지요.

 

그 얘기를 하니까 길동이님이 바로 전날 대성리 라이딩 때 그 사실을 증명하였다고 다시 강조했습니다. 비에스홍님도 수긍을 했고요.  체중이 훨씬 큰 길동이님이 내리막길에서 엄청 속력이 나서 비에스홍님이 따라 가지 못했노라고요.  

 

그 사실이 David Gordon Wilson 의 자전거 과학 (Bicycling Science) 책에 나와 있습니다.   

 

아래 그림과 도표가 내리막 길에서의 속력관계로 자전거 기본 방정식을 써서 풀이 해 놓은 것입니다.

 

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위 그림에서 보듯 내리막길에서 자전거의 최종속력은 중력에 의해 가속되는 힘과 다른 모든 저항력이 균형이 잡힐 때 결정됩니다.

 

페달링을 하지 않고 순전히 중력에 의해서 가속될 때에 경사각α의 비탈에서는 굴음마찰은 무게의 비탈면에 대한 수직성분이 줄어 들기 때문에 점점 약화됩니다.

 

속력이 커짐에 따라 속력의 제곱에 비례하는 공기저항이 점점 커지는데 가속 성분과 굴음마찰은 질량에 비례하고 공기 저항은 질량에 무관하므로   질량이 큰 사람이 더 속력을 얻게 되는 것입니다.

 

아래 도표는 위 결과를 써서 Wilson 이 경사도와 최종 속력을 계산을 해서 그래프로 나타낸 것입니다.

 

 

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가로축이 경사도 sinαx 100 한 것이고 세로축은  최종 속력을 초속을 미터로 표시한 것입니다.  시속을 킬로 미터로 바꿀 땐 3.6 배 해 주면 됩니다.

 

 예컨데  

40 m/s =  40x3.6 km/h = 144 km/h  = 90 mph(miles per hour) 가 됩니다.

제일 밑의 곡선이 일반 touring 자전거이고  가운데 곡선이 총 질량이 190 kg 인 텐덤 자전거이고 제일 위의 곡선이 HPV(Human Powered Vehicle) 로 리컴번트 자전거와같은 것입니다.

 

길동이님의 체중이 꽤 나갑니다.  그렇기 때문에 내리막 길에서 속력이 크게 난 것입니다.  그러나 오르막 길을 생각해 보세요.    자전거 질량 몇 kg 줄이려고 몇백만원을 들이지 말고 체중 10 Kg 만 줄이면 몇백만원 버는 거라고  웃었습니다.


 

 
Posted by Satsol 샛솔

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왜 삼륜인가 - 보리스의 삼륜 당위론

우리가 Greenspeed 삼륜차를 구입하기까지 나름대로 3 륜에 대한 많은 연구를 하였습니다.  문헌도 많이 찾아 보고 체험기도 많이 모아 읽었고  그래서 인쇄한 것만도 몇 백쪽은 조이 될 만합니다.  

 

그리고 이제 구입하여 막상 타 보니 연구하면서 예상했던 것이 하나도 틀린 것이 없으며 장점으로 크게 떠오르지 않았던 점도 장점으로  여럿 발견하게 됩니다.  

 

삼륜차의 단점으로는  흔히

이륜차 보다 덩치가 크다.  

무겁다.  

따라서 간수하기 더 어렵고

또 비싸다고 합니다.   

또 바퀴가 3개다 보니 굴음쓸림(Rolling friction)도 더 많고 따라서 더 느리고

또 지나가는 자국이 3 줄이다 보니 도로위의 흠(패인곳)이나 장애물(돌맹이따위)을 피하기 어렵다고도 합니다.  

이륜보다 폭이 크기 때문에 좁은 도로에서 지나기 어럽다고들 꼽습니다.

 

또 있습니까?  당장 생각이 나지 않지만 몇가지 더 있겠지요. 생각이 나지 않는다는 것은 큰 단점이 아닐지 모릅니다.  

위의 모든 단점은 사실입니다.  디자인 여부에 따라서 위에 든 단점의 정도가 크게 차이가 나고 또 어떤 경우는 모델에 따라 극복한 경우도 있습니다.  

 

그러나 여기서 이런 단점을 논박하고 따져 볼 생각은 없습니다.  

위의 단점을 모두 인정하고도 단 한가지  가장 단순하고 너무나 자명한 이유 하나를 들어 삼륜 선택의 당위성을 지적하고져 합니다.

 

원래 자전거의 진화 역사를 보면 처음부터 오늘의 이륜과 같은 자전거가 발명된 것이 아닙니다.  

 

최초의 자전거는 페달이 없었습니다.  두 바퀴에 안장만 달려 있고 페달은 없어 발로 바닥을 차서 추진했습니다.  따라서 넘어지려 하면 발로 땅을 밟아 넘어 지는 것을 막을 수 있었습니다.  

그런 의미에서 네발 자전거라 할 수 있습니다.   

두발을 떼고 두 바퀴가 굴러 갈 때 어느 정도 속력이 붙으면  쉽게 넘어지지 않는 다는 사실을 알고는 발을 땅에서 떼고 바퀴를 돌리는 페달을 달아 추진력을 얻는 방법을 고안하게 됩니다.

 

이것이 두발 자전거의 유래입니다.   자전거가 속력이 붙으면 넘어지지 않는 역학적 원리는 아직도 논난이 많은  주제입니다.  

흔히 자이로 효과(회전 관성이 회전축이 변동하는 것을 막아 주어 균형을 유지해 준 다)는 통설은 틀린 이론입니다.  

자전거 역학은 물리 이론에서도 아주 어려운 이론입니다. 팽이의 운동을 빼고는 이른 바 강체의 회전동력학은 해석적으로 풀리지 않는 문제입니니다.  

 

더구나 자전거처럼 움직이는 파트가 많은 강체의 운동은 해석적 풀이가 없습니다. 언젠가  컴퓨터로 이 문제를 풀어 보려 합니다.   

여하튼 우리는 경험적으로 두발 자전거는 속력이 나면 균형을 잡기 쉽다는 것을 알고 있습니다.

어느 정도 속력이 나야 균형을 잡을 수 있나?  이 문제는 개개인의 훈련여부, 균형감각,  자전거의 디자인등등에 의해서 크게 차이가 납니다.   

 

어느 문헌엔가 보니까 어떤 좁은 길에서 길밖을 벗어 나지 않고 일정 구간을 가장 오랜 시간을 걸려 주행하는 시합을 하기도 한다고 합니다.  가장 낮은 속력으로 균형을 잡는 내기인 셈입니다.

 

이처럼 균형을 잡는다는 것은 사람에게는 어려운 운동중의 하나입니다.  아주 어린아이에게 세발 자전거를 태우는 것은 균형 잡을 필요가 없는 자전거이기 때문입니다.  

 

어린이고 어른이고 두발 자전거를 배우기를 꺼리는 경우 이 균형을 잡는다는 것에 대한 "공포"가 제일 큰 이유가 됩니다.  

 

그런데 자전거를 배우고 잘 타는 사람이라고 이 균형잡는데 대한 공포가 완전히 살아 졌을까요?   안전한 곳에서 좋은 도로 조건에서는 느끼지 못할 지도 모릅니다.   

 

그러나 복잡한 일반 도로에서 눈,비 어름  모래 따위로 도로 조건이 나쁠 때에도 이 균형 잡기에 대한 공포에서 해방되었다고 할 수 있을까요.  

꾸불 꾸불 돌아 가는 가파른 육교 언덕길을 쳐다 보고  균형 잡기에 대한 공포에서 완전히 해방된 사람이 몇이 됩니까?  

정말 최고의 몸상태로 최고의 엔진으로 업글된 사람이 아니고 과연 균형잡기 공포에서 벗어난 이가 얼마나 되겠습니까?  

언덕길 신호등에서 기다리며 쉽게 출발 할 수 있을까 하는 불안감을 느끼지 않는이가 얼마나 됩니까?  

늘 익숙한 길이면 그럴지도 모르지만 낯선 길에서 그런 상황에서 자신 있다고 할 만한 이가 몇이나 됩니까?   

 

그리고 실제로 자전거를 잘 탄다는 사람들도 대부분의 사고와 부상의 원인은 균형을  잃게 되어 "자빠링"을 하여서 일어 납니다.  

그것은 균형 자체가 불안정하기 때문에 돌발 사건이 발생하면 균형을 잃고 자빠링을 하는 것입니다.

 

경우에 따라서 부상의 정도가 심하면 치명적이 되기도 합니다.  그 모든 "자빠링"에 의한 사고를 그사람들이 삼륜을 탔다고 하면 어떤 결과를 가져 왔을가 생각해 봅시다.   

 

또 자전거를 타면서 한번도 자빠링의 경험이 없는 이가 몇이 됩니까?  그 때 자전거가 3륜이 었다면 결과는 어땠을가를  생각해 봅시다.   

 

삼륜을 거부하는 진정한 이유는 위에 든 삼륜의 그런 단점들 때문이 아니라 내가 바로 삼륜을 타는 "겁장"이로 전락했다는  마음속에 깊이 자리 잡고 있는 "자존심" 때문이 아닐까요.  또  다수(majority)의 2륜 그룹에서 3륜의 소수(minority) 그룹에 끼인다는데서 오는 거부감이 아닐까요?  (우리나라와 같은 다수 순응적 사회(conformist society) 에 소수 그룹에 속할 때 생기는 거부감)

 

미국에서도 삼륜에 대한 편견이 있더군요.  John Axen 님이 쓴 삼륜차 비평기에도 그런 말이 있더군요.  삼륜은 FOG(Fat old guy) 가 탄다는 편견이 있답니다. 그런데 미국에서 차차 이 편견이 사라져 간다는 군요.  

 

삼륜이 점점 인기가 올라 가고 있다는 증거입니다.  진화란 항상 안정된 곳으로 물이 흐르듯 흘러 갑니다.  이륜이 불안정하고 위험요소가 많다면 삼륜으로 가는 것은 자연스런 진화의 과정입니다.

 

제게 있어서 삼륜이 이륜보다 우수하다는 것은 간단한 이유 때문입니다. 삼륜은 "자빠링"을 하지 않기 때문입니다.  어려운 말로 하면 강체동력학적으로 안정되기 때문입니다.   이륜의 동력학전 균형은 불안정 균형(dynamically unstable equilibrium)을 이루고 삼륜의 균형은 안정균형(stable equilibrium)을 이루기 때문입니다.    

 

연필도 잘 세우면 거꾸로 섭니다. 그러나 작은 흔들림에 자빠지고 맙니다.  그러나 못에 걸린액자는 안전된 균형을 이루고 있습니다. 조금 건드려도 흘들릴 뿐 안정된 균형상태로 돌아 갑니다.  

 

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불안정 균형(unstable equilibrium)           안정균형(stable equilibrium)

   두발 자전거(2륜)                                       세발자절거(3륜)

 

비행기를 포함한 모든 운송 수단이 안전을 위한 각가지 장치를 고안하여 사고를 줄이는데 안깐힘을 쓰고 있습니다.   그런데 잔차에서는 그 많은 안전사고를 간단히 줄이는 방법이 있는데 왜 마다합니까?

단 이 당위론은익스티림(extreme) 스포츠를 추구하는 이들에게는 해당 사항이 아닙니다.

여기서 말씀 드리는 것은 보통  출퇴근, 볼 일 보기 위해 타는 경우 운동과 재미로 타는 경우에 해당되는 말씀입니다.  값이 비싸다는 것은 그 위험요소를 감안한다면 글세 얼마가 적정이겠습니까?

 

자동차를 몰 때도  안전을 위해 에어백, 안전벨트, 보험료등의 부대 비용을 지불하고 있습니다.  자전거라고 안전을 위해 조금 더 지불하는 것은 당연한 것이라고 봅니다.  오히려 그 편이 궁극적으로 더 쌀 수도 있을 것입니다.   

 

 

 

 

 

Posted by Satsol 샛솔

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  1. 자전거여행  댓글주소 수정/삭제 댓글쓰기 2019.07.21 13:41

    좋은 글잘 읽었습니다

    다만 삼륜을 안타는 이유는 다른데 있지않나 합니다

    저는 멋이라 생각합니다

    디자인적으로 삼륜은 멋이 없습니다

    그게 가장 큰 이유가 아닐까요~^^

    멋있는 사람도 있겠으나 대다수의 사람들의 보는 눈은 보를 비슷하다고 생각합니다~^^

    • Satsol 샛솔  댓글주소 수정/삭제 2019.07.21 16:46 신고

      감사합니다. 며칠전 2륜(브롬톤)을 타다가 넘어졌습니다. 저는 자전거에서 내리다 별안간 균형을 잃고 너머져서 팔꿈치가 깨어지고 옆꾸리도 멍이 들었습니다. 그런데 하필이면 아내도 그날 시야가 막힌 3각교차로에서 상대방의 자전거를 피하려다 넘어 졌습니다. 3륜이면 생기자 않았을 사고들이었습니다. 물론 우리는 80대중반이니 균형감각이 많이 떨어진 것도 사실입니다. 그렇다고 젊은이라고 넘어지지 않는 것은 아닙니다. 자전거를 타다 보면 사고를 많이 목격합니다. 그러니까 각자가 자신의 능력과 안전을 생각해서 선택을 할 사안이라고 봅니다. 우리는 이젠 2륜을 피해야 할 나이인가 봅니다.