참고 : CATEYE
쉘든 브라운-Tire Sizing
목차
1. 개요
2. 기어비
3. 기어비와 속도
4. 기어 선택과 변속
1. 개요
인간은 쉽게 작동할 수 있는 힘의 범위를 가지고 있습니다. 따라서 어떤 일을 할때 힘의 범위를 조절해주면 효율을 더욱 높일 수 있습니다.
예를 들어 어떤 사람이 1분동안 100kg은 한번도 들 수 없고(총 0kg) 50kg은 10번 들 수 있고(즉 총 500kg), 25kg은 25번을 들 수 있으며(625kg), 10kg은 50번 들 수 있다(500kg)고 가정해보면 25kg의 무게일때 가장 효율적임을 알 수 있습니다.
이와 마찬가지로 자전거에서 가장 효율적으로 에너지를 낼 수 있도록 힘의 크기를 조절해주는 장치가 기어라고 할 수 있습니다.
같은 속도로 주행을 하더라도 어떤 기어를 선택하느냐에 따라 페달링의 속도와 페달을 밟는 힘이 달라지게 됩니다.
일반적으로는 도로 주행에서 90~100rpm의 페달링 속도가 권장되고 대부분 이정도의 페달링 속도를 유지하고 있습니다.
주파痔� 단위인 rpm 은 Rotation Per Minute 의 약자로 1분간 회전수를 의미합니다. 즉 90rpm의 페달링 속도라는 것은 1분에 크랭크암이 90번 회전하는 것을 말합니다.
2. 기어비
타이어가 지면을 밀어내는 힘과 사람이 페달을 밟는 힘 사이의 비율을 자전거의 힘 이득이라고 정의할 수 있습니다. 힘 이득은 기어뿐만 아니라 바퀴 크기와 크랭크 길이에 의해서도 달라질 것입니다. 예를 들면 바퀴가 커질수록, 크랭크가 짧아질수록 더 큰 힘이 필요합니다.
기어는 주행중 힘 이득을 조정하여 계속 효율적인 힘의 범위에서 페달링 할 수 있도록 설계된 부분입니다.
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여기서 회전 반지름을 나타내는 c와 s는 이빨수에 그대로 비례하므로 c를 체인링 이빨수, s를 스프라켓 이빨수로 대입하여도 동일합니다. 이빨 수는 T라는 단위를 사용하는데 이는 Teeth의 첫글자 입니다.
이와같이 c/s = (체인링 이빨수/스프라켓 이빨수) 를 기어비로 정의해볼 수 있습니다. 기어비는 힘 이득에 비례하는 동시에 크랭크암이 1회전하는 동안 바퀴가 회전하는 횟수를 나타냅니다.
만약 체인이 체인링의 39T에 걸려있고 스프라켓의 13T에 걸려있다면 체인링이 1회전 하는 동안 스프라켓은 39/13=3, 즉 3회전을 하게 됩니다.
3. 기어비와 속도
기어비와 페달링 주파수가 결정되면 주행속도는 아래와 같은 식으로 계산할 수 있습니다.
(주행속도) = (페달링 주파수)×(기어비)×(바퀴둘레길이)
바퀴의 사이즈에 대해서는 그 단위가 26, 27 혹은 650A, 700C 등으로 통일 되어있지 않아서 혼란스러운 것이 사실입니다.
또한 26,27 등은 인치를, 650,700 등은 밀리미터를 의미하지만 실제 값과는 동떨어진 수치입니다. 한편 타이어 사이즈에 대해서도 ISO 규격이 정해져 있기는 하나 실제로는 거의 쓰이지 않고 있습니다.
타이어와 림의 규격과 유래에 대해서는 아래 홈페이지를 참조하세요.
쉘든 브라운-Tire Sizing
(출처 : CATEYE 매뉴얼)
이상으로부터 타이어가 700×23C이고 페달링 속도가 95rpm 일때 속도와 기어비의 간단한 관계식은 아래와 같습니다.
주행속도 = 11.9472 × (기어비) (km/h)
4. 기어선택과 변속
위의 표를 보면 알 수 있듯이 몇몇 기어조합에서는 기어비가 중복되기 때문에 실제 사용가능한 기어비는 기어단수보다는 줄어들게 됩니다.
예를 들어 18단 기어라고 해도 실제 기어단수는 13단 정도입니다.
이때 중복되는 기어비의 기어조합에서 어떤 것을 선택할 것인지의 문제를 생각해 볼 수 있습니다.
예를 들면 시속 33km/h에서 39-14T를 사용할 것인가 아니면 52-19T를 사용할 것인가 하는 것입니다.
이에 대한 명확한 기준은 없지만 일반적으로는 가능한 위에서 내려보았을때 체인이 차체와 평행하도록 유지해 주는 것이 좋습니다. 이것은 마찰음이 발생하는 것과 체인과 코그에 무리한 힘이 가해지는 것을 피하기 위함입니다.
즉 작은 체인링에 작은 스프라켓을 조합하거나 큰 체인링에 큰 스프라켓을 조합하여 체인이 대각선이 되는것을 가능한 피하도록 하는것입니다.
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사실 여기서는 체인라인을 맞추어 주는 것이 선행되어야 합니다. 체인라인을 정렬해주면 변속이 더욱 부드럽고 클리어런스 확보에 유리하며 기계에 무리가 가지 않도록 도와줍니다.
기어변속의 Tips
(1) 기어는 현재 속도에 따라 민감하게 한단계씩 자주 바꿔 주는 것이 좋습니다.
위의 표에서 보았듯이 한단계의 변속은 시속 3km/h의 차이를 넘지 않는 것이 대부분입니다. 항상 자신의 힘과 페달링 속도를 최적의 상태로 유지하도록 자주 변속을 하는 것이 좋습니다.
(2) 변속시에는 페달링을 계속하는 동시에 페달에 무리한 힘을 주지 않도록 합니다.
현재의 로드바이크는 클러치가 없기 때문에 페달링을 하지 않으면 변속이 불가능하며 페달링을 하지 않은 상태에서의 기어조작은 디레일러에 무리한 힘을 가하게 됩니다.
또한 변속 순간에는 체인이 어중간하게 걸치게 되므로 페달에 힘을 주면서 변속을 하면 기계에 무리한 마찰을 주기 쉽습니다. 변속을 할 때는 순간적으로 페달링의 힘을 약간 약하게 하는 습관을 들입니다.
(3) 변속 상황이 되기 전에 변속합니다. 한단계 빠른 변속은 부드러운 페달링을 유지하는데 좋습니다.
예를 들어 언덕에 들어선 후에 경사가 있는 곳에서 변속하기 위해서는 약간 힘을 줄여야 하는데 그만큼 속도가 떨어질 수 밖에 없습니다. 그러나 미리 변속한 후 언덕에 들어선다면 시작부터 강한 힘으로 부드럽게 페달링할 수 있어서 상대적으로 유리합니다.
또한 어떤 이유로 멈추게 된다면 멈추기 전에 미리 기어를 낮추어 주면 더욱 수월하게 출발 할 수 있습니다.