로드 바이크 경량화에 대한 정리

경량 덕후라는 말이 나올정도로 로드 바이크는 경량화에 대한 말이 많다. 일단 결론부터 말하자면 경량화에 돈써봤자 인간은 물리법칙에 벗어나지 못한다는 얘기가 나오지만 그것에 대한 연구를 독자적으로 해보도록 하겠다.

인터넷에 찾아본 어떤 7kg대 자전거의 경량화 실측 무게를 가지고 백분률을 내봤더니 프레임이 31%, 구동계 32%, 휠셋 21%에 무게를 차지하고 있었다. 셋을 합치면 84%를 차지하게 되고 결국 자전거의 대부분의 무게가 이 3개로 나눠진다고 볼수있다. 이 중 프레임이나 휠셋은 차지하는 부피에 비해 생각보다 무게가 가볍다는걸 알수있고 구동계가 엄청나게 무겁다. 사실 크랭크나 스프라켓은 그야말로 속이 꽉찬 쇳덩이이기 때문에 무거운 무게를 가질수밖에 없다. 

그럼 이 결과를 가지고 3가지에 대한 분석을 시작해보겠다.

1. 구동계

구동계에 대한 무게표이다. 듀라에이스(9천번대), 울테그라(6천번대), 105(5천번대), 소라(3천번대) 급에 대한 비교이다. 소라급과 듀라에이스급 무게를 비교하자면 25%감소이다. 실제 무게는 663g 감소하였다. 663g이라는 무게는 사실 굉장히 빈약하다. 저가형 낱개 페달 4개의 무게정도 밖에 안된다. 또한 만약 여러분이 소라급에서 울테그라급으로 업그레이드를 했는데 500ml 물 한병을 가지고 탔다고 하면 +500g이므로 사실상 굉장히 의미가 없는 수치이기도 하다. 결국 경량화에 있어서 구동계는 효과가 거의 없으며 구동계는 정말로 구동을 하는데 쓰일뿐이다. 말 그대로 자전거를 굴러가게 하는 장치이지 경량화를 기대하지 말자.

2. 휠셋

사진은 저가형 휠셋의 측정치이다. 휠셋의 무게는 3,619g 그리고 3,857g로 3.6kg이상이다. 보통 입문형 자전거 무게가 12kg정도 되는데 그중 30% 이상을 차지한다.  위의 경량화 자전거에 비해 10%나 무게가 상승했다. 이 말은 자전거 경량화의 핵심이 바로 휠이라는 이야기이다.

지난번에 필자의 친구중 한명의 삼천리 아팔란치아 XRS16의 휠을 교체하였는데 시마노 R500으로 교체하였고 1880g 이었다. 아팔란치아 XRS16의 기본휠이 대충 2.9kg정도 된다고 하니까 1kg의 휠 교체만으로 1kg의 무게 감소를 한것이다. 자전거 경량화에 대한 논의 들을 보면 1kg을 줄이려면 100만원 이상의 돈이 들어간다라고 그런식으로 얘기가 되는데 입문형 휠로 1kg 감소하였다는것은 소라급 이하의 로드바이크의 부품에 대해서 굉장히 원가절감을 많이하기때문에 무게가 많이 나간다는 얘기가 되는 샘이다.

아무튼 이렇게 휠교체는 굉장히 무게감소에 탁월한 효과를 낸다. 아 물론 시마노 R500 제품의 특성상 스포크 수가 적어서 동급 휠에 비해서 조금 가벼운 특징이 있긴하다. 현재는 R501라는 후기형이 나왔고 대충 최저가 12만원 정도하는데 해외 실측 자료 기준 1940g이라고 한다. 여전히 입문형 휠치고는 가격도 싼편이고 무게도 가벼운 제품이다. 그럼 고가형 제품에 대해서 다뤄보겠다. 참고로 위에서 사용된 7kg대 로드바이크에서는 휠셋 무게가 1.5kg정도 되었다.

참고 자료 시마노 R500 실측 무게	비교용 시마노 WH-9000-C24-TU 2,970,000원

비교대상은 시마노 WH-9000-C24-TU이다. 시마노 공식 대리점가격 기준으로 297만원인 고가형 카본 제품이다. 앞, 뒤 휠셋의 무게는 1420g이다. R501의 무게가 1940g이니 520g 감소시키는데 285만원이란 돈이 들었다. 그리고 520g이라는 무게는 500ml 물 한병 무게이다. 물과 물병을 합치면 딱 그 무게가 나오지 않을까 싶다. 자전거를 타다가 목이 말라서 편의점에 가서 500ml 물을 원샷하고 자전거에 올라탔다면 이미 여러분의 체내에는 500g의 무게가 더해진 샘이다. 반대로 자전거를 타다가 화장실에 들려서 200ml정도의 소변을 보면 200g정도의 무게 감소가 있다는 말이다. 왜 갑자기 200ml냐면 소변을 500ml나 볼리는 없잖아 정상인이.....

아무튼 대충 1900g이하에서는 무게감소를 할때 엄청난 돈이 들어간다는 얘기가된다. 결론적으로 만약 고가의 자전거를 타고있는게 아니라면 무거운 에어로휠이나 미들 혹은 하이림 휠을 10만원대 휠셋으로만 교체해줘도 엄청난 무게감소가 있지만 그 이후의 무게감소는 투자하는 돈에 비해 효과가 미비하다는 얘기가 된다. 저가형 하이림이나 에어로 휠같은경우엔 앞뒤 합쳐서 4kg정도 되는것도 있으므로 교체하는것도 좋은 방법이다.

3. 프레임

필자는 프레임을 자전거 부품 판매기준의 프레임이 아니라 포크, 드롭바, 싯클램프등 자전거의 뼈대를 기준으로 무게 백분률을 내었고 이미 경량화된 자전거에서 31%라는 수치가 나왔다. 프레임은 거대한 쇳덩이로 보이기 때문에 상당히 무거워보이나 속이 비어있어서 생각보다 가볍다. 저가형 제품도 생각보다 무겁지 않은 수치를 나타내는 부분이다.

상식적으로 굳이 저가형 자전거를 완전 분해해서 프레임 무게까지 실측하는 사람이 없으므로 정확한 수치를 찾아볼수는 없었지만 흔히 생활자전거에 쓰는 스틸 경 합금 프레임 그러니까 철 프레임이 대충 2kg대 초반이라고 한다. 고급 자전거에 쓰이는 카본 프레임이 대충 1kg대 초반이라고 하며 보통 가격대가 풀카본 100만원 이상이니 정말로 프레임은 1kg줄이는데 100만원돈이 들어간다는 말이 대충 맞아떨어진다.

초 경량 풀 카본 프레임인 비앙키 스페셜리시마CV라는 제품이 소비자가 550만원 정도이고 대충 10%할인해서 500정도에 파는데 780g정도 한다고 한다. 1kg 초반에서 780g까지 줄이는데는 몇백만원이 들어간다는 얘기이다.

알루미늄 합금 프레임은 일반적으로 쓰이는 프레임인데 1kg대 중반정도 한다고 한다. 알루미늄은 원자번호가 13번으로 금속중에서 상당히 가벼운편에 속한다. 또한 가공기술의 발달로 생각보다 값이 저렴한 소재이기도 하다. 카본에 비해 500g 미만으로 차이가 난다고 하니 사실 알루미늄 경량 프레임정도 사용하고 있다면 업그레이드 효과가 체감이 약하다는 결론이 나온다.

결론: 휠을 바꾸는것이 무게 감소에 도움이된다.

추가로 킥스탠드의 무게이다. 킥스탠드 하나만 제거 해도 312g(평균치)의 무게를 감소할수있다.

돈쓰는거야 자유지만 절약하는것도 매우 중요하다.  동호인도 아니고 선수도 아닌데 자전거 경량화에 관심이 있다면 휠을 바꾸도록 하자. 또한 휠을 바꾸면 기본적으로 허브도 바꾸게 되어서 구름성도 좋아지니 주행감이 확 달라진다.

자전거 경량화시 F=ma라는 운동방정식에 의해 같은 힘에 무게가 줄어드니 가속도가 올라간다고 단순하게 생각할수도있지만 우리가 사는 세상의 물리법칙은 그렇게 간단하지 않다. 30km/h 이상 주행시 공기저항이 전체주행저항의 70%를 차지하기 때문에 경량화보다 핸들바의 위치를 조금 낮추는게 오히려 속도향상에 도움이 될수도 있다는 얘기이다. 결국 자신의 주행 방식과 목적에 따라서 연구를 해보고 그에 맞는 부품들로 업그레이드를 하는것이 합리적인 소비가 아닐까 하는 생각을 하며 이 글을 마친다.

2020/09/20 - [칼럼] - [2020] 로드 바이크 경량화에 대한 정리

많은 분들이 경량화 글을 찾아주셔서 위와같이 업데이트한게 있으니 참고하면 좋을듯싶다.