공기저항, 트래프팅, 로테이션 (Drag, Drafting, Rotation)

[이우진]

도로에서의 단체라이딩을 처음 경험했을때의 느낌은 환상적입니다.
흔히들 도로뽕, 그룹뽕 이라고 칭할 정도이니까요.

로드주행의 가장 큰 적(敵)은 무엇일까요?
체중과 잔차무게? 구동계 효율? 휠의 구름성? 프레임의 강직성? 타이어 접지력과 노면과의 관계?
모두모두 주행효율에 영향을 주기는 합니다. 여기에 대해서는 전에 글을 올린적이 있지요.
요기를 클릭. 장비를 업글하면 평속이 올라갈까요?

공기저항과 속도

결론부터 말하면, 주행에 있어서 가장 큰 적(敵)은 공기저항입니다.
35km/h의 속도에서 Drivetrain(기계저항, 구동계 저항)에 의한 에너지 소모는 약 5%, Roll(타이어와 노면의 구름저항)에
의한 에너지 소모는 약 10% 이지만, 공기저항에 의한 에너지 소모는 약 85% 나 됩니다.

생각보다 공기저항이 엄청 크죠?

공기저항은 공기밀도, 면적등에는 비례하지만, 속도에는 제곱에 비례합니다.
10km/h로 달릴때 공기저항을 1 이라고 가정하면
20km/h로 달릴때의 공기저항은 4,
40km/h로 달릴때의 공기저항은 16 이 되기 때문입니다.

나는 30km/h를 유지하고 달릴수 있는데 양x님이나 싱x님이 40km/h의 속도를 유지한다고 가정하면
40 ¸ 30 = 1.33
"아하~ 나보다 33% 힘이 좋구나~" 이거슨 오답이 되시겠습니다.

40² ¸ 30² = 1.78
이거시 정답이 되시겠습니다. ^^
"즉 사람과 짐승은 두배 가까이 차이가 난다." 라는 이야깁니다.

공기저항과 기온

지난주 동부 쫑라이딩에 35명 정도가 참석했는데 둘러보니 정회원은 몇분 안되더군요.
할수없이 럭xx님과 함께 선두를 잡았습니다.
덕소 지나고 한참을 달리면서 둘이 거의 동시에 하는 말...
"오늘따라 팔당이 왜이리 멀게 느껴지죠?"

팔당을 지나서도 선두 잡은것을 내내 후회하며 달렸습니다. 2열에는 담소를 즐기며 라이딩 합니다.
겨울에는 라이딩이 많이 힘듭니다. 왜 그럴까요?

일단 겨울에는 바람(계절풍)이 많이 붑니다. 그리고 복장도 둔하죠.
게다가 공기밀도의 차이도 한몫 합니다.

과학, 특히 공학은 반복실험의 결과가 항상 같아야만 하며, 수학으로 풀어서 답을 제시해야만 합니다.
숫자만 나오면 머리에 쥐가 난다고요? 뭐 미적분 그런건 아니고 걍 + - * ¸ 정도입니다. ^^

섭씨 0도와 섭씨30도의 공기밀도 차이는 11% 정도 됩니다.
공기저항은 밀도에 비례하기 때문에 공기저항 역시 11% 증가하게 되죠.
11%는 충분히 체감하고도 남을 만한 수치입니다.

보잉 747-400 여객기의 이륙시 활주거리가 약 3km인데 더운 여름에는 경우가 달라지죠.
기온이 20도 상승하면, 활주거리가 300m 늘어난다고 합니다.

공기저항과 면적

공기저항과 면적은 비례관계 입니다.
형상에 의한 저항(Form drag, profile drag, pressure drag), 간섭저항(Interference drag), 표면저항(Skin friction)등도
있지만 이는 너무 전문적이라 통과~ (나중에...)

면적을 줄인다? 이거이 거의 불가능합니다.
하지만 자세를 바꾸어 면적을 줄이는 방법이 있지요.
바로 이런겁니다. 에어로 자세.

만화에 나오는 자세만은 아닙니다.
실제로 로드(포장도로)에서 대회할때 MTB 출전자들이 종종 사용합니다.

다행히도 로드바이크에는 드롭바가 있어서 샥을 잡고 달릴 필요가 없죠.
경험적으로 32km/h의 속도에서 드롭바를 잡으면 2km/h정도 속도가 더 나더군요.
아~ 이것도 수학으로 풀어서 그 근거를 대야겠죠?


면적이 17% 줄었습니다. 속도와 공기저항을 대입하면(단위는 무시)
32² x 0.48 ≒ 35² x 0.40
거의 같은 결과 입니다.
물론 형상저항, 간섭저항, 표면저항등도 고려해야 하겠지만 이는 컴퓨터 시뮬레이션이나 풍동실험을 해야겠죠.

트래프팅

앞의 라이더가 공기를 가르며 나아갈때 그 뒤를 뒤따르며 공기저항을 줄이는 것을 트래프팅(Drafting)이라 합니다.
한명의 앞 라이더를 뒤따르면 약 26%,
1열의 여러명의 라이더를 뒤따르면 약 27%,
여러열의 펠로톤(Peloton)의 중앙에서는 약 39%의 에너지가 절감된다고 합니다.
트럭이나 버스가 끌어주면 62%까지도 에너지가 절감된다고 하지요.

32² x 100% ≒ 41² x 61%
저도 펠로톤 한가운데 묻어가면 41km/h의 속도로 평지를 줄곧 달릴수 있다는 말이 됩니다.
하지만 라이더 간격이 ㅎㄷㄷ 입니다. 무지막지하게 달리면서도 거의 어깨가 맞닿는다능...



그룹라이딩은 로드의 또하나의 매력입니다. 서로를 신뢰하고 교대로 끌어주며 함께 땀흘리는 맛이죠.
반면 독주를 해야만 하는 철인경기에서는 선행라이더의 폭 3m, 길이 7m의 구역에 15초 이상 머무는것을 금지하고 있습니다.



로테이션

선두에 서면 더 힘이 듭니다.
서로 힘을 아끼고 나누기위해 교대로 선두를 바꾸어 가며 팀라이딩 하는것을 로테이션(Rotation)이라고 합니다.
대회에서 치열한 신경전을 벌이는 선두그룹에서 경쟁상대인데도 서로 로테이션을 합니다.
상대방을 밀어주기도 하며, 어깨나 엉덩이를 툭 치기도 합니다. "당신 순서야!" 라는 뜻이죠.