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01. 개요

로드와 MTB만 열심히 타던 자덕이 갑자기 미니벨로에 관심을 갖고 열심히 가지고 놀고 있다. 로드와 MTB는 운동용 혹은 생활용이었지만, 미니벨로는 오히려 장난감에 가까운 듯....

사람들은 생각한다. 그리고 주장한다. 미니벨로는 바퀴가 작아 속도를 못낸다고... 나 역시도 그러한 줄 알았다. 과연 그럴까? 라는 생각이 문득 스쳐지나갔고 일단 몸으로 체험을 해 본다.

미니벨로를 처음 타보면 생각보다 잘 달리는 것에 깜짝 놀란다. 한번 타보면 무슨 말인지 이해가 될 것이다.

그래서, 미니벨로는 진짜 느린지 아니면 로드나 혹은 MTB와 함께 달릴 수 있는지 이론적으로 계산을 해 보려고 한다.

02. 표기에 대한 이해

로드 자전거를 열심히 타면서 동호회 활동을 해 보면, 이번에 25C 타이어에서 28C 타이어로 변경했더니 두꺼워져서 잘 안나가는 것 같아요.. 라는 얘기를 종종 듣는다. 림폭이 넓은 휠들이 나오면서 타이어 유행도 23C -> 25C -> 28C 로 점점 변해가고 있는데 사실 28C 여서 두꺼워지니 잘 안나간다고 하는 자덕들은 타이어에 대한 이해를 잘 못하고 있는 것이다.

로드 혹은 그래블, 하이브리드 자전거 휠의 표기법을 살펴 보면 700C, 650C, 650B 등이 있다. 휠의 직경을 나타내는 표기법인데, French 표기법이라 한다. French 표기법을 mm 단위로 환산을 하면 다음과 같다

- 700C = 622mm
- 650C = 571mm
- 650B = 584mm

여기서 또 문제는 일부 그래블 및 MTB 그리고 미니벨로 휠의 표기가 인치로 표기되어 있어 수 많은 혼돈에 빠지게 된다. 휠 인치별 직경은 mm 단위로 환산을 하게 되면 다음과 같다.

- 16인치 = 305mm
- 18인치 = 355mm
- 20인치(406) = 406mm
- 20인치(451) = 451mm
- 24인치 = 507mm
- 26인치 = 559mm
- 27.5인치 = 584mm
- 29인치 = 622mm

French 표기와 인치 표기로 된 알기 힘든 규격을 mm 로 환산하여 보면 좀 더 직관적이다. 이를 Etrto 표기법이라 한다. 위의 mm 단위의 숫자들을 보고 있으면 겹치는 사이즈가 있다. 로드의 700C 규격은 MTB의 29인치 규격과 휠의 직경이 동일하다. 그리고, 로드의 650B 규격은 MTB의 27.5인치 규격과 휠의 직경이 동일하다. 이러한 이유로 MTB 휠에 그래블 700C 타이어를 장착할 수 있고, 로드 700C 휠에 작은 29인치 MTB 타이어를 장착할 수 있는 것이다.(단, 로드에서는 프레임 및 포크의 클리어런스 문제로 29인치의 모든 MTB 타이어를 장착할 수 있는 것은 아니다.)

휠에 대한 규격을 알았다면, 타이어에 대한 규격을 알아야 하는데 인치 혹은 French 표기법을 많이 따른다.

예를 들어 로드 타이어 규격을 살펴보면, 700 x 25C 라고 표기되어 있다. 여기서 700은 휠의 직경을 나타내는 수치이고, 25C는 공기압을 넣었을 때의 타이어 폭이 된다. 타이어 폭이 늘어난 만큼 타이어 둘레도 늘어나게 되는데, 같은 700 규격 타이어라고 하더라도 23C, 25C, 28C 외경 이 달라진다.

자동차 타이어인 경우 편평비라는 수치를 표기하여 단면폭을 단면 높이 로 나눈 값에 100을 곱하게 되면 편평비가 나와 정확한 수치가 표기되지만, 자전거는 그렇지 않아 혼돈이 발생된다.

위는 자전거 타이어 사이즈를 나타낸 표 이다. 맨 오른쪽 700 x 23C 부터 700 x 40C 까지 외경을 살펴보면 타이어 폭이 커질 수록 외경이 늘어나는 것을 볼 수 있다. 즉 우리가 알고있는 700mm 규격의 휠이 완성되려면 40C 타이어를 장착해야 진정한 700mm 규격이 완성되는 것이다.

따라서, 25C 에서 28C로 타이어를 변경하였을 때, 바퀴의 전체 직경은 더 커지게 되어 같은 케이던스에서는 더 많은 힘이 들어가지만, 속도는 빨라지게 되는 것이다.

MTB를 타는 자덕들은 인치표기법에 익숙해져 있고, 로드를 타는 자덕들은 French 표기법에 익숙해져 있는데, 정확한 타이어 사이즈를 알고 싶다면 mm 표기법인 Etrto 표기법을 읽으면 된다. 정말 다행스럽게도, 인치표기 혹은 French 표기를 하고 있는 대부분의 타이어에는 Etrto 표기법으로 함께 표기되어 있다.

03. 타이어 외경에 따른 속도 이해

그렇다면, 자전거 바퀴(휠 + 타이어) 의 사이즈는 타이어의 외경이 되는 것을 이해 했을 것이다.

로드 자전거 700 x 28C 타이어의 총 둘레(외경)가 2136mm 이다.
미니벨로에서 많이 사용하는 20인치 406사이즈 휠에 28C 타이어의 총 둘레(외경)은 1451mm 이다.

위 표에 표기되어 있지 않으면 아래와 같이 계산하면 된다.

자전거 바퀴 사이즈 = ( 휠 외경 + (타이어폭 x 2) ) * 3.14(원주율)

( 406mm + ( 28mm * 2 ) ) * 3.14 = 1451mm

즉, 바퀴가 한바퀴 구르면 로드는 2.136m 를 간다는 것이고, 미니벨로는 1.451m 를 가게 되는 것이다.

1km 의 거리를 가는데 로드는 약 468 회전을 해야하고, 미니벨로는 약 689 회전을 해야한다는 것이다.

단순히 바퀴 회전수로만 계산을 해 보면 1km의 거리를 가는데 29인치 사이즈인 로드에 비해 20인치 미니벨로는 221 회전을 더 해야한다는 것이다.

여기 까지만 보면 로드가 더 빠르다고 할 수 있다. 하지만, 현대 문명의 혜택을 받고 있는 우리의 자전거에는 기어라는 것이 존재한다. 생활형 자전거 6~7 단 부터 최근엔 13단 까지.. 물론 앞 기어 2단 혹은 3단 조합을 하면 최대 33단(3*11) 도 구성할 수 있다.

기어비의 계산 공식은 아래와 같다.

기어비 = 체인링 t / 스프라켓 t

체인링t 는 앞 기어의 이빨 갯수를 말하며, 스프라켓t는 뒷 기어의 이빨 갯수를 말한다. 카세트(뒷기어)에서 제일 작은 스프라켓의 t 는 대부분 11t 이다. (참고로 뒷 기어 톱니바퀴 한장 한장을 스프라켓이라 하며, 스프라켓의 집합을 카세트라 한다.)  앞 체인링인 경우 로드의 경우 제일 큰 체인링이 50t 또는 52t 를 주로 사용한다. 미니벨로에서는 50t ~ 58t 까지 다양한 체인링을 사용한다.

그렇다면, 52t 체인링과 11t 스프라켓 조합을 기준으로 설명을 하려고 한다.

52t / 11t = 4.727 정도의 기어비가 나온다.(로드나, 미니벨로나 스프라켓과 체인링의 관계이기 때문에 기어비는 바퀴사이즈에 상관 없이 동일하다.)

4.727 이라는 기어비는 라이더가 페달을 1회전 하였을 때, 뒷바퀴는 4.727회전을 한다는 의미이다.

그렇다면, 로드인 경우 바퀴 1회전에 2.136m 를 갔었고, 미니벨로인 경우 1.451m 를 갔으니 페달 1회전 당 계산을 해 보면 아래와 같다.

로드 => 2.136 * 4.727 = 10.096872 m(약 10.1m)
미벨 => 1.451 * 4.727 = 6.858877 m(약 6.9m)

90케이던스(분당 페달링 수/RPM 으로 표기) 로 달려보면 아래와 같다.

로드 => 10.1 * 90 = 909m
미벨 => 6.9 * 90 = 621m

1분에 로드는 909m 를 가고, 미벨은 621m 를 간다. 흠.. 분당 약 288m 가 차이나는 엄청난 숫자이다.

여기 까지만 보면 로드가 당연히 빠른 것 처럼 보이겠지만, 함정이 있다. 바로 파워 계산을 하지 않은 것이다. 파워 계산을 해 보면 미벨이 짧은 거리를 가지만 동일 거리로 환산을 해 보면 동일 파워를 사용한다는 것을 확인할 수 있다.

일단 파워의 계산 공식은 아래와 같다.

파워 = 토크 * 케이던스

일단, 라이더가 200와트의 고정된 파워로 케이던스 90rpm 을 맞춰 라이딩을 한다면 토크는 2.22 정도가 된다. 위의 분당 거리 계산을 한 내용을 잠깐 살펴보면 미니벨로가 로드와 동일하게 909m 를 가려면 약 132rpm 의 케이던스를 내야 한다.(132 rpm 은 훈련되지 않은 일반 사람들에겐 엄청나게 힘든 수준....)

132rpm 으로 파워 200와트로 꾸준히 달린다면, 라이더에게 걸리는 토크는 1.5152 정도가 된다. 즉 케이던스가 보상을 해주게 되어 토크는 낮아지고 총 파워는 동일해진다는 계산 !!

자전거 훈련을 해 보면 토크형으로 라이딩 할 경우 근육의 피로도가 빨리 쌓이게 되고, 케이던스형으로 라이딩 할 경우 심폐지구력이 많이 필요하게 된다.

현실적으로 132rpm 으로 라이딩 하는 것은 불가능하기에 케이던스를 90~100rpm 으로 낮추고 토크에 분배를 해 주는 라이딩을 했을 때, 로드와 미니벨로의 기어비 대비 속도차를 구하면 로드와 함께 달릴 수 있는지 없는지를 확인할 수 있다.

여기서는 11t 스프라켓과 52t 체인링 기준인 가장 고단으로 계산을 했기에 더이상 로드를 따라갈 수 있는 기어비는 없다.(미니벨로의 체인링이 52t 보다 많이 커지거나, 10t 혹은 9t 스프라켓을 장착하면 고속 기어비에서의 로드와 비빌 수 있는 속도를 만들 수 있긴하다.)

하지만 낙심할 필요는 없다. 52t 체인링과 11t 스프라켓의 조합으로 90rpm 으로 달렸을 때의 속도를 계산해 보면 60.6 km/h 속도가 나온다.(프로선수가 아니고서야... 평지에서 속도 60km/h 를?? ㅋㅋ)

즉, 일반인이 낼 수 없는 속도 이다. 그렇다면 현실적으로 계산을 해본다면 로드에 대응할 수 있는 미벨의 기어비를 찾아 보는 것이다.

2136mm (로드 바퀴사이즈)  :  1450mm (미벨 바퀴사이즈) = 4.727 (52t/11t 계산기어비)  :  X

X = 3.209

로드에서 3.209 기어비가 나오는 조합을 찾아 보면 되는 것이다.

로드에서 3.209 기어비는 52t 체인링과 16t 스프라켓 조합이다.(52/16 = 3.25)

즉, 로드의 52t 체인링에 16t 스프라켓 조합에서의 페달 1회전 시 갈 수 있는 거리는 아래와 같다

로드(52t / 16t 조합) =>  2.136 * 3.25 = 6.942m
미벨(52t / 11t 조합) => 1.451 * 4.727 = 6.858877 m(약 6.9m)

케이던스 90rpm 으로 계산을 해 보면 속도가 약 37.26km/h 정도 된다. 지속주 로드 팩을 37.26km/h 로 1시간을 따라가는 것은 훈련을 좀 해보면 가능한 일이다.

04. 결론

미니벨로의 바퀴가 작다고 결코 느린 것은 아니다. 그리고 로드나 MTB를 절대 못따라가는 것도 아니다. 이론적으로 기어비와 파워, 토크 등을 계산해 보면 변수 조정을 통해 충분히 타협을 할 수 있는 부분이 존재한다. 일반적인 지속주 로드 팩은 충분히 따라갈 수 있으며, 케이던스 훈련이 조금 더 되어 있고 미니벨로 체인링의 t 수를 충분히 확보, 그리고 XD 혹은 XDR 바디를 장착할 수 있는 휠에 9t 혹은 10t 를 확보한다면 웬만한 로드팩은 따라다닐 정도는 된다.

여기서 고려하지 않은 부분이 있는데.... 미벨을 구입할 때, 꼭!!! 8단 이상으로 구입을 해야 한다. 혹은 확인할 수 있다면 7단이라도 프리휠 방식인지 프리허브 방식인지를 확인하여 프리허브 방식이면 OK !!.

이유는 프리휠 방식의 휠인 경우 대부분 6단 ~ 7단인데 제일 작은 스프라켓이 14t 부터 시작된다.(이러면 진짜 로드 못 따라가는 미벨이 된다....) 8단 이상이 미벨 부터는 프리허브를 사용하게 되는데 HG 바디 기준 11t 스프라켓 부터 시작된다.

암튼... 미벨은 감성으로 타는 것이긴 하지만 속도로 무시당할 자전거도 아니다... 그러니 무시하지말고... 미벨 타시는 분들은 기 죽지 마시고... 자전거는 뭐다 ?? 엔진이다 ~~~!! 흐흐

오늘은 여기까지...

2022년 12월 21일
Kunttang