최대 사이클링 성능을 추구하는 것은 자전거 디자인 철학의 중요한 문제에 달려 있습니다. 경량화와 에어로 중 어느 것이 더 중요합니까?
자전거를 타는 사람들과 엔지니어들은 오르막길을 오르기 위해 그램을 떨어뜨리는 것과 평평한 지형에서 공기역학을 우선시하기 위해 자전거와 라이더를 최대한 미끄럽게 만드는 것 사이의 섬세한 균형을 헤쳐나가는 이 오래된 질문에 씨름하고 있습니다.
속도가 빠를수록 공기역학은 더욱 중요해집니다. 반면에 상승 기울기가 가파를수록 체중 절감은 더욱 중요해집니다.
따라서 두 사람 사이에는 균형이 하나에서 다른 쪽으로 이동하는 티핑 포인트 속도 또는 기울기가 있습니다.
전문 사이클리스트의 경우, 이 티핑 포인트는 일반적으로 약 7.5%의 기울기에 있습니다. 아마추어가 더 느리게 타기 때문에 티핑 포인트도 일반적으로 약 4.5%로 낮아집니다.
따라서 대부분의 사이클링 상황에서는 무게보다 공기역학이 더 중요합니다.
하지만 이 두 가지 요소를 라이딩에 맞게 우선순위를 정하고 장비 선택을 통해 자전거 경주에서 전략을 지원하는 방법에 대해 살펴볼 수 있는 것이 훨씬 더 많습니다.
평평한 지형에서 경량 vs 에어로
시속 9마일(15km/h)의 저속에서 볼 때 공기역학적 항력은 사이클리스트가 직면하는 주요 저항입니다.
산악 라이딩의 경우 가벼운 장비가 가장 큰 이점을 제공한다는 것이 일반적인 믿음입니다.
하지만 평균 시속 16마일(25km/h)의 그랜폰도나 언덕 위 스포티파이를 탈 때는 어떨까요? 공기역학과 무게 중 어느 쪽이 더 중요한 역할을 하나요?
이 속도에서 공기역학의 우월성을 굳게 믿고 있으며, "시속 16마일(25km/h)에서는 공기역학이 무게를 분명히 능가합니다.
평균 시속 16마일(25km/h)의 속도로 주행하는 고도 3,280피트(1,000미터)의 75마일(120km) 경로 시뮬레이션을 고려해 보세요. 8kg 자전거를 탄 80kg 사이클리스트의 평균 출력은 약 150W입니다.
자전거의 공기역학적 개선 효과와 자전거 무게 감소 효과를 비교해 보겠습니다. 이 시나리오는 가벼운 클라이밍 휠 세트와 에어로 휠 세트 중 하나를 선택하는 것과 같습니다.
그렇다면 이 시나리오에서 어떤 옵션이 더 많은 시간을 절약할 수 있을까요?
공기역학적 항력을 5% 줄이면 3분 30초의 시간을 절약할 수 있는 반면, 무게를 같은 비율로 줄이면 20초만 절약할 수 있습니다.
즉, 비교적 평평한 지면에서는 공기역학이 체중을 줄이는 것보다 자전거를 타는 사람들에게 훨씬 더 가치가 있습니다.
경량 vs 에어로 온 클라이밍
산악 정상 완주나 오르막 타임 트라이얼과 같은 시나리오를 제외하면, 공기역학적 자전거는 거의 항상 전체 단계에서 가장 빠른 옵션입니다.
이는 항력 감소가 상당하고 유익한 펠로톤 보호를 위해 탑승하는 경우에도 마찬가지입니다.
이를 종합적으로 설명하자면, 발라드는 전문 사이클리스트의 경우 자전거 무게가 공기역학보다 더 중요해지는 티핑 포인트는 평균 경사도가 7.5%인 등반에서 발생한다고 지적합니다.
아마추어 라이더의 경우, 일반적으로 속도가 느리기 때문에 이 임계값은 약 4.5%로 낮습니다.
그러나 이러한 인사이트는 광범위한 일반화입니다. 무게가 공기역학을 능가하는 구체적인 기울기는 개인마다 다릅니다.
그럼에도 불구하고 중요한 증거에 따르면 정상에서 끝나는 오르막 타임 트라이얼이나 레이스에서만 가볍고 공기역학적으로 덜 중요한 자전거 설정이 유리해집니다.
자전거 무게의 중요성은 주로 가속력과 매우 가파른 오르막길에 있습니다. 로드 바이크에서는 그 영향이 과장되는 경우가 많습니다.
왜 그럴까요? 무게는 유형적인 요소입니다. 자전거를 들어 올리면 자전거의 가벼움이 즉시 드러납니다. 많은 자전거를 타는 사람들에게 흔한 경험입니다.
반면에 공기역학적 자전거를 식별하는 것은 덜 간단합니다. 공기역학적 효율성을 평가하려면 풍동 테스트나 전산 유체 역학(CFD) 소프트웨어와 같이 더 복잡한 방법이 필요합니다.
공기역학은 무게와 달리 타기 전에 친구의 자전거를 픽업하는 것만으로는 쉽게 측정할 수 있는 것이 아닙니다.
에어로 바이크란 무엇인가요?
공기역학적 자전거는 바람 저항을 최소화하는 데 우선순위를 둡니다. 사이클리스트가 직면하는 저항의 85%가 자신의 몸이기 때문에 최대한 간소화하는 것을 목표로 합니다.
이러한 저항을 줄이기 위해 공기역학적 자전거는 헤드 튜브가 짧아져 정면 프로파일이 낮아지는 경우가 많습니다.
공기역학적 자전거는 짧은 헤드 튜브와 함께 일반적으로 프레임 도달 거리가 길어지며, 하단 브래킷 액슬의 중앙에서 헤드 튜브까지 수평으로 측정됩니다. 이 도달 범위는 자전거의 디자인 목적에 대한 인사이트를 제공합니다.
프레임 도달 범위와 라이더 도달 범위를 구분하는 것이 중요합니다. 라이더 도달 거리는 안장 팁에서 핸들 바 중앙까지의 거리로, 더 긴 스템 또는 더 많은 안장 좌절을 통해 조정할 수 있습니다.
공기역학적 자전거의 공격적인 기하학적 구조는 유연성이나 핵심 강도가 부족한 라이더가 의도한 자세를 유지하는 데 어려움을 줄 수 있습니다.
이렇게 낮아진 자세를 편안하게 달성할 수 없다면 공기역학적 이점이 줄어들고 부상의 위험이 있습니다.
공기역학적 자전거는 튜브 프로파일이 3:1 비율로 부착되어 UCI 규정의 경계를 뛰어넘기도 하는데, 깊이가 1센티미터당 길이가 최대 3센티미터까지 늘어날 수 있습니다.
이 튜브는 끝이 가늘어지고 꼬리가 조각되어 바람을 가르도록 설계되었습니다. 때로는 튜브 '꼬리'를 잘라 다양한 바람 각도로 조각된 꼬리를 시뮬레이션하기도 합니다.
이 자전거의 프레임 모양은 눈에 띄게 공격적이고 각진 것이 특징입니다. 가볍고 내구성이 뛰어난 자전거에서 볼 수 있는 경사진 탑 튜브와 달리 공기역학적 자전거는 곧고 평평한 탑 튜브가 특징인 경우가 많습니다.
이 디자인은 시트 튜브 접합부에서 시트까지의 거리를 단축하여 강성을 향상시키고 정면 프로파일을 줄입니다.
그러나 이러한 공기역학적 형태에 필요한 추가 재료는 일반적으로 유사한 기하학적 구조와 사양에도 불구하고 가벼운 자전거보다 무겁게 만듭니다.
타임 트라이얼 자전거는 가장 공기역학적인 자전거이지만 일반 레이싱이 아닌 타임 트라이얼 단계에서만 합법적으로 사용할 수 있습니다.
경량 자전거란 무엇인가요?
경량 자전거는 성능 기능의 균형을 유지하면서 최대한 가벼운 것을 목표로 합니다.
에어로 자전거와 내구성 바이크의 특정 특성 사이에 위치한 경량 자전거는 일반 분류 라이더와 팀장이 선호하는 선택인 경우가 많습니다. 편안함, 뻣뻣함, 핸들링에서 균형을 잡습니다.
내구성 자전거만큼 편안하지는 않지만 일반적으로 에어로바이크보다 더 편안합니다.
핸들링 측면에서는 에어로 자전거와 비슷하지만 무게가 줄어들어 민첩성이 더 뛰어납니다.
경량 자전거의 디자인은 불필요한 무게를 추가하지 않고도 강성과 내구성의 균형을 맞추는 슬림한 튜브 프로파일에 중점을 둡니다. 이러한 슬림함으로 인해 어느 정도 유연성을 확보하여 도로의 진동을 흡수하여 부드러운 승차감을 제공합니다.
가벼움과 강도 사이의 균형을 최적화하기 위해 이 자전거는 바닥 브래킷, 시트 튜브, 헤드 튜브 및 체인 스테이와 같은 주요 부위에서 특정 탄소 유형 또는 추가 섬유 층을 통해 향상된 강성을 특징으로 하는 경우가 많습니다.
경량 자전거는 에어로 바이크만큼 단단하지는 않지만, 무게 대비 강성 비율이 더 유리합니다.
두꺼운 튜브가 있는 에어로 자전거는 더 튼튼하지만 더 무겁습니다. 가벼운 자전거는 약간 적은 무게로 비슷한 강도를 제공합니다.
경량 자전거의 기하학적 구조는 모델 범위에 따라 제조업체마다 다릅니다.
에어로, 내구성, 경량 자전거를 위한 별도의 라인이 있는 일부 자전거는 경량 모델에 대해 보다 공격적인 기하학적 구조로 기울어질 수 있습니다. 특히 전용 내구성 자전거가 라인업에 없는 경우 더 편안한 기하학적 구조를 제공하는 분들도 계실 것입니다.
현대의 만능 자전거로서 경량 자전거의 기하학적 구조는 매우 다양할 수 있습니다.
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