[스크랩] 자전거 기어변속의 이해(1)

자전거의 기어변속은 아직 성공적인 자동 변속기가 존재하지 않아서 정확한 이론을 이해하지 못하면 적당한 기어 비율을 사용하기 어렵고, 효율이 떨어지는 라이딩으로 이어질 수밖에 없다.

3개의 체인링

9개의 스프라켓

기어 단수의 계산
기어 단수는 앞 체인링의 개수와 뒤 스프라켓의 개수를 곱하여 계산한다.
산악자전거의 경우는 보통 앞 체인링의 개수가 3개를 사용하고 있고, 로드사이클의 경우는 체인링의 개수를 2개 또는 3개 사용한다.
뒤 스프라켓은 산악자전거의 경우 보통 8~9개를 사용하는 것이 많고, 로드사이클의 경우는 10개가 많은데, 최근에는 11개 짜리도 개발이 되었다.
기어 단수 = 앞 체인링의 수 X 뒤 스프라켓의 수
그래서 우리나라에 많이 사용되는 기어단수는
산악자전거 : 앞 체인링의 수(3) X 뒤 스프라켓의 수(9) = 27단
로스사이클 : 앞 체인링의 수(2) X 뒤 스프라켓의 수(10) = 20단
과 같이 계산할 수 있다.

T수는 톱니수를 의미한다.

체인링(체인휠이라고도 함)의 T수
T수라 함은 체인링 또는 스프라켓의 톱니(tooth) 개수를 말한다.
산악용 자전거와 로드용 자전거는 기본적으로 기어 T수가 차이가 난다. 산악용은 험한 언덕길을 달리기 쉽도록 체인링의 T수가 적은 편이며, 로드용은 도로에서 빠른 주행을 위해 T수가 많은 편이다.
산악용은 3개의 T수가 44-32-22T를 사용하는 경우가 가장 일반적이며, 로드용은  50-34T(컴팩트 사이즈) 또는 53(54)-39T 두개의 체인링을 사용하는 경우가 많다.

스프라켓의 T수
산악용은 로드용에 비해 T수가 더 많은 스프라켓을 사용하여 갑작스런 길의 변화에 대응하도록 만들어졌다. 산악용 스프라켓의 T수는 보통 가장 작은 것이 11T, 가장 큰 것이 34T 정도로 되어 있다. 로드용은 가장 작은 것이 11T, 가장 큰 것이 27T 정도로 되어 있어 도로에서 고속 주행 시 편리하도록 되어 있다.


기어변속에 따른 힘과 이동 거리의 차이
체인링은 다리의 회전과 동일하게 회전하며, 그 힘은 체인을 통해 스프라켓으로 전달된다. 그리고 스프라켓의 회전 수는 뒤 바퀴의 회전수와 동일하다.
먼저 체인링을 가장 작은 22T에 놓고, 스프라켓을 22T 놓으면 페달링을 한 바퀴할 때 자전거 바퀴는 한 바퀴 회전하게 된다. 이것의 힘을 "22T / 22T = 1"이라고 하자.
체인링을 44T에 놓고, 스프라켓을 11T에 놓고 페달링을 하면 페달링 1바퀴에 뒤 바퀴는 4바퀴 회전하게 된다. 그러면 4배의 거리를 움직이게 되어 "44T / 11T = 4"의 힘이 들어가게 된다.
체인링을 22T에 놓고, 스프라켓을 34T에 놓으면 "22T / 34T = 0.65"의 힘이 들어가게 된다.
같은 환경에서 힘과 이동거리는 서로 비례하게 되어 같은 회전력에 이동거리가 짧아지면 힘이 덜 들어가게 되는 것이다.

큰 체인링과 작은 스프라켓을 사용할 수록 힘은 더 많이 들지만 한번 페달링으로 더 많이 갈 수 있다.

작은 체인링과 큰 스프라켓을 사용하면 힘이 적게 들어 언덕을 오를 때 편리하다.

기어변속의 필요성
왜 기어 변속같은 복잡하고, 고장나기 쉬운 시스템을 자전거에 넣은 것일까?
위에서 힘의 차이를 이야기한 것 같이 언덕을 올라가고자 할 때는 힘이 많이 들어가는 기어비율을 사용하면 올라가기 어려워진다. 페달링 한번에 0.65의 힘을 써도 될 것을 4의 힘을 사용하여 올라간다면 쉽게 피로해지고, 때로는 내 몸에 4라는 힘을 쓸 기운이 없을 때도 있다.
힘이 적게 들어가는 기어비율을 사용하면 같은 페달링으로 속도는 느리지만, 힘도 적게 들게 되므로 언덕을 타고 오를 수 있게 된다.
그리고, 언덕을 내려가거나 평지에서 이미 속도가 붙어있는 상황이라면 4라는 힘을 관성의 힘과 중력의 힘이 도와주어 쉽게 전달할 수 있게 된다. 그러므로 같은 페달링에 빠른 속도를 낼 수 있게 되는 것이다.

3개의 체인링을 사용할 때는 위의 사항을 주의해야 한다. 그렇지 않으면, 체인이 끊어지거나 디레일러가 고장날 수 있다.

기어 변속 시 주의할 것들
체인링이 2개인 로드용의 경우는 아래 주의 사항을 많이 무시해도 되도록 설계되어 있지만, 3개의 체인링을 사용하는 산악용은 반드시 주의해서 사용해야 한다.
체인링의 변속은 왼쪽의 변속레버에 있고, 스프라켓의 변속은 오른쪽 변속레버에 위치하고 있다. 각자 따로 위치하고 있어 마음대로 변속이 가능한데, 몇가지 주의해서 사용할 기어변속 비율이 있다.
간단하게 이야기하면, "가장 큰 것들끼리 사용하지 말고, 가장 작은 것들끼리 사용하지 말자."이다.
가장 큰 체인링과 가장 큰 스프라켓을 사용하게 되면 체인 길이의 한계에 오게 되고, 또한 뒤 디레일러가 완전히 펴 지면서 체인과 디레일러의 수명을 단축시키게 된다. 체인의 길이가 조금 짧은 경우 억지로 변속이 진행되면서 체인이 끊어지거나, 디레일러가 고장나게 된다.
가장 작은 체인링과 가장 작은 스프라켓을 사용하게 되면 체인에 걸리는 텐션이 너무 약하게 되어 체인이 엉키거나 빠지게 된다. 또한 강한 힘을 주었을 경우 정확한 힘 전달이 되지 않아 효율이 많이 떨어질 수 있다.

변속은 조용하게
기어 변속을 할 때 '투두둑'하는 소리가 나면서 변속을 하는 경우를 많이 볼 수 있다. 이 소리가 좋다는 분들도 계시지만 체인과 기어 이빨의 수명을 단축하는 가장 쉬운 방법이다.
기어 변속을 하기 전에 미리 케이던스(페달링 회전수)를 높혀 살짝 헛발 짓는 듯한 기분이 들게 하고 변속을 할 때 페달링 속도를 조금 늦추어 주면 아마 거의 소리없이 변속이 될 것이다. 평상 시 라이딩에서 이런 습관을 만들어 놓으면 변속 시스템의 노화를 막아주고, 체인이 끊어지는 극한의 상황이 잘 발생하지 않는다.


여러가지 지형을 다닐 수 있는 자전거가 나오면서 기어의 변속은 많은 편리함을 주었지만, 나름대로 사용자에게 어려운 숙제를 준 것이기도 하다. 정확한 변속 시스템을 이해하여 더욱 빠르게 더욱 쉽게 자전거를 탈 수 있도록 하자.

출처 : hyundai756-3372

글쓴이 : 불곰 원글보기

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