이번 편에는 공기역학(Aerodynamics) 과 회전 저항(Rotational resistance)에 대한, 시마노 로드 휠셋의 성능에 대해 이야기해볼까 합니다.
공기역학(Aerodynamics)
로드 레이싱에서 공기저항과의 싸움이라고 해도 과언이 아닙니다. 사실, 불어오는 바람에 마주하는 라이더의 면적이 가장 크게 차지하지만, 자전거에 있는 각각의 제품들에 있어서도 공기역학적 성능을 높이기 위한 노력들이 계속되고 있습니다. 대표적인 제품이 휠셋이라고 할 수 있습니다.
림 형상의 최적화
AI 를 활용한 림 설계, CFD 분석.
림 프로파일 형상(C36, C50, C60-HR)
림 프로파일 형상(C36, C50, C60-HR)
새로운 시마노 로드 휠셋의 경우, 각 모델별로 최소한의 공기 저항을 갖고, 횡풍에 덜 민감한 림 형상을 찾기 위해 전산유체역학(CFD. Computatioanal Fluid Dynamics) 분석과 AI를 사용하여, 림의 설계를 진행했습니다.
AI가 림 형상을 찾도록 함으로써, 상상할 수 없는 림 모양 등에 대한 대규모 분석을 수행할 수 있었고, 그에 따라 각 모델에 필요한 최고의 에어로 성능을 갖춘 림 형상을 개발할 수 있었습니다.
풍동 터널(Wind Tunnel) 테스트
공기 저항 값(프론트 휠)
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풍동터널(Wind Tunnel) 테스트는 공기역학적 항력을 줄이기 위한 대표적인 분석 방법 중 하나입니다. 바람의 방향이나 제품의 형상에 따라 공기 역학적 성능의 차이가 있습니다. 하여, 실제품을 사용하여 분석의 유효성과 프로토타입의 성능 확인을 위해 풍동 시험 테스트를 진행했습니다.
3~5m/s 풍속 및 라이더가 48km/h 속도로 주행 조건하에, 프론트 휠에서만 생성되는 공기 저항의 값을 측정했습니다. 기존의 C40-TL(튜브리스) 휠과 비교하여, 림 프로파일이 비슷한 C36-TL(튜브리스) 휠은 모든 각도에서 공기저항이 감소했습니다. 실제 주행 조건*하에서 받는 바람의 방향을 고려하는 변환법(풍동 터널 테스트에서 측정된 공기 저항 값에 주행 중 받은 바람의 풍향 비율을 가중 평균) 계산을 통해 항력이 약 3W 감소했습니다. 물론, C50-TL과 C60-HR-TL 휠의 공기 저항은 더욱 크게 감소했습니다.
휠셋 단독 측정 이외에 각기 다른 타이어 조건에서도 그리고 자전거와 라이더를 포함한 측정도 진행했습니다. 이를 통해 광범위한 데이터 수집과 함께 휠 뿐만이 아닌 다른 다양한 부품을 개발하는 데에도 효과적으로 활용했습니다.
회전 저항 (Rotational resistance)
허브 베어링 시스템 구조
회전 저항은 휠이 회전함에 있어서 받게 되는 저항으로, 회전축과 관련된 부품들에 의한 영향이 큽니다. 특히 시마노 휠셋에서 빠질 수 없는 것이 있다면, 그것은 베어링 시스템이라고 할 수 있을 것입니다.
베어링 시스템 성능
베어링 성능에 관해 이야기할 때, 강도와 내구성은 부드러운 구름성 만큼이나 중요합니다. 씰링(방수) 성능을 확보하면서, 모순되는 요소인 회전 저항의 감소를 철저하게 추구했습니다. 실의 형상과 경도, 그리스의 점도와 양 등 다양한 조건에서 테스트를 반복함으로써, 기존 모델과 비교하여 회전 저항을 64%나 낮춰주는, 역사항 최고의 베어링 시스템을 개발했습니다.
베어링 시스템
" 듀라에이스(DURA-ACE)의 타협하지 않는 성능 "
울테그라(ULTEGRA) 시리즈의 베이링 회전 성능은 충분히 높은 수준입니다. 하지만, 듀라에이스(DURA-ACE) 시리즈는 더 높은 성능을 추구했습니다. 듀라에이스 시리즈의 회전 저항을 철저하게 줄이기 위해 구형도가 높은 스테인리스 스틸 볼을 선택했고, 볼 레이스에 필름형의 마감을 적용하여, 최상의 연마 조건을 선택했습니다.
프론트 및 리어 허브에서 회전 저항 값을 측정한 결과, 시마노의 엄격한 기준에 따른 강도와 내구성을 확보하면서, 속도 범위에 상관없이 회전 저항을 64% 이상 감소시켰습니다.
속도에 따른 회전 저항 감소
호환성
듀라에이스 & 울테그라
듀라에이스(DURA-ACE) & 울테그라(ULTEGRA) C50 휠셋
듀라에이스(DURA-ACE) 및 울테그라(ULTEGRA) 12단 구동계의 출시와 함께 새로운 로드 휠셋들도 함께 출시되었습니다.
두 가지 시리즈 휠셋에는 여러 부분에서 차이가 있지만, 사용상에 있어서 가장 크게 다른 점이라고 한다면, 구동계 호환성이지 않을까 생각합니다.
구동계 호환성
듀라에이스(DURA-ACE) 휠 프리바디의 경우, 완전히 새롭게 출시된 것으로, 12단 구동계(카세트 스프라켓)에서만 사용할 수 있고, 울테그라(ULTEGRA)는 11단과 12단 구동계 모두에 사용할 수 있습니다. 다시 말해, 기존의 11단 시마노 구동계를 사용자 분들은 새로운 울테그라(ULTEGRA) R8100 시리즈 휠셋들을 사용할 수 있지만, 듀라에이스(DURA-ACE) R9200 시리즈 휠셋을 사용할 수 없습니다. 아래 링크를 통해 접속하시면, 새로운 휠 라인업들과 함께 그 특징들을 알 수 있습니다.
휠셋을 업그레이드함에 있어, 브랜드, 림 프로파일, 디자인, 성능, A/S, 가격 등 다양한 요소들이 작용합니다. 여러가지의 선택지가 있지만, 공통적인 부분이라고 한다면, 보다 나은 성능을 보여줄 수 있는 더 멋진 자전거로의 변신 그리고 더 빠르고 경쾌한 라이딩을 추구하는 라이더의 마음이지 아닐까요?!
발끝에서 시작하여, 페달링을 통해 그 힘이 고스란히 휠로 전달되면서 자전거가 달려준다면, 더욱더 신나는 기분을 느낄 수 있을 것입니다.
휠의 변신은 무죄!!