자전거/지오메트리

< 자전거

1 개 요

자전거 프레임의 치수. 어원은 기하학(Geometry)에서 왔으며 자전거 프레임 각 부분간 길이, 각도, 형상을 뜻하는 말.

자전거의 용도 별 그에 알맞은 각 부품의 크기, 길이, 각도 등이 결정되며, 대표적으로는 과거에서부터 다양한 실험이 행해져서 거의 하나의 지오메트리로 완성단계에 이르른 로드바이크의 프레임과 현재에도 계속 발전하고있고 앞으로도 게속 발전할 MTB의 지오메트리가 있다.
이 외에 각 경기에 알맞는 휠베이스, 타이어 직경, 부품의 형상에 따른 다양한 프레임의 지오메트리가 설계되고 있다.

2 로드바이크의 지오메트리

width=100%

메리다의 여자사람용 프레임과 아래는 그 치수[1]

Frame size (CT)XSSS/MM/LLXL
Top tube mm (A)[2]518530545560575590
Seat tube mm (C)[3]470500520540560590
Chain stays mm (D)405405405405405405
Head tube angle (Q1)71°72°73°73°73°73°
Seat tube angle (Q7)[4]74°74°74°73,5°73°73°
Bottom bracket dropout (H)616161616161
Wheel base (W)97497898499410041019
Fork offset (F)454545454545
Head tube length (L)120130140160180205
Fork length (G)366366366366366366

다이아몬드 프레임을[5] 기준으로 하여 유효탑튜브, 싯튜브, 싯스테이, 체인스테이, 헤드튜브의 길이와 각 튜브 간 각도, 휠베이스[6] 등의 치수를 말한다.

자전거 프레임 혹은 완차 매이커의 경우 각자 자신만 노하우로 만들어진 고유 지오메트리를 갖고 있으나[* 대만의 자이안트나 메리다의 경우 탑튜브가 타 회사 대비 1~2치수 정도 길고 아름다운 독특한 지오메트리를 갖고 있다. 다리 짧고 허리 긴 동양인의 체격에 잘 맞는다고 하지만 실제로는 2010년 모델들의 경우 이 브랜드의 로드를 탈려면 스템을 짧은 것으로 사용하든가, 한치수 작은 놈으로 선택해야된다. 참고로 대표적인 유럽의 제조사인 코냐고의 경우 싯튜브/유효탑튜브가 420/510mm인 반면 메리다의 그것은 420/530mm 콜나고 기준으로 볼 때 싯튜브 대비 탑튜브는 딱 한치수 차이 이다. 회사에서도 이런 문제를 인식했는지, 메리다의 경우 탑튜브가 사이즈 대비 상식적인 길이를 갖는 프레임인 쥴리엣(Juliet) 만들고 여성용이라고 신나게 팔아먹었다. 2010년 입문등급인 901 시리즈로 나왔는데, 여성용으로 좀 짭짤 했는지, 메리다의 최상급 로드군인 스컬트라(SKULTURA Evo Juliet) 904 그레이드로 2011년 출시했다.'
다행인지, 불행인지 지금은 줄리엣 시리즈와 수치상에서 차이는 없는 상태. 칼라 차이만. 어쨌든 2011년 모델들 부터는 거의 유럽형 지오메트리와 유사한 형태로 나오고 있다. 사실 100여년 정도 울겨먹다보니 최적화가 되어버려 각 제조사에서 만들어지는 프레임이 죄다 거의 유사한 지오메트리를 갖게 되어버렸다.[7]

본격적으로 자덕질을 할 때 매우 중요한 수치들로, 입문용은 닥치고 M 자전거에 몸을 맞춰준다 중급 이상 자전거의 경우 자전거 탑승자의 신체에 맞추어 탈 수 있도록 최소 3개에서부터 보통 5~7개의 다른 크기를 갖는 프레임을 만들어낸다.

3 MTB의 지오메트리

MTB의 경우 로드와 달리 독특한 지오메트리를 갖는 경우가 많은데, 이는 다양한 주행환경에 맞게 지오메트리를 만드는 이유가 가장 크며, 그 역사가 짧은 관계로[8] 어떤 지오메트리가 가장 우수한지에 대한 실험이 계속되고 있기 때문이다.[9]
지오메트리가 다양하게 변하는 이유로는 아래와 같은 것들이 있다.

  • XC, 올 마운틴, 업힐, 다운힐 등의 다양한 라이딩 조건
  • 샥의 재질, 길이, 장착위치에 따른 프레임의 변화
  • 기타 므틉을 타는 자덕은 추가바람

초기 MTB들의 경우 1950~60년 사이에 미국에서 발전한 내구성이 우수한 자전거 프레임[10] 등은 다이아몬드 프레임의 개량/개조형이였다. 여기에 충격을 완화시켜줄 수 있는 쇽 업소버의 추가 및 이를 위한 지오메트리의 변화, 이후 소재의 발달로 알루미늄, 카본 등 프레임의 형상에서 비교적 자유로운 소재를 사용함에 따라[11] MTB에서는 지오메트리라는 것 자체가 유효탑튜브의 길이, 싯튜브의 길이, 휠베이스 세 가지만 공통적인 표현이 가능할 정도로 정말 다양한 지오메트리를 갖는 제품들이 나오고 있는 상황이다.[12]

4 지오메트리의 선택

자전거 프레임이 갖는 지오메트리의 선택은 기본적으로 탑승자의 신체 각 치수를 측정하여 선택하게 된다. 로드바이크와 MTB의 지오메트리를 선택할 때 기준이 되는 치수는 예시되어 있는 아래와 같다.[13] 반드시 저 값들이 정답인 것은 아니며, 추천되는 지오메트리를 갖는 자전거를 선택할 경우 자신에게 가장 잘 맞을 확율이 그만큼 올라가는 것일 뿐이다.
그리고, 최적의 피팅은 자신에게 최적인 한가지 값만 있는 것이 아니라 아래의 예시에서처럼 제시하는 값을 기준으로 하여 조금씩 불편한 점들을 보완하거나 조금 더 공기역학적인 자세로 바꾼다든지 등 꾸준히 스스로 연구하고 만들어나가야 된다.

[예시] 라이더의 신체치수

RaceHobbit
GenderM
Inseam71 cm
Trunk[14]64 cm
Forearm[15]36.5 cm
Arm[16]66.5 cm
Thigh[17]56 cm
Lower Leg[18]54.5 cm
Sternal Notch[19]141 cm
Total Body Height[20]163 cm

[예시]의 신체치수에 적절한 로드바이크의 지오메트리

TypeThe Competitive Fit[21]The Eddy Fit[22]The French Fit[23]
Seat tube range c-c[24]45.9 ~ 46.447.1 ~ 47.648.8 ~ 49.3
Seat tube range c-t[25]47.4 ~ 47.948.6 ~ 49.150.3 ~ 50.8
Top tube length[26]56.9 ~ 57.356.9 ~ 57.358.1 ~ 58.5
Stem Length[27]11.2 ~ 11.810.1 ~ 10.710.3 ~ 10.9
BB-Saddle Position[28]67.3 ~ 69.366.5 ~ 68.564.8 ~ 66.8
Saddle-Handlebar[29]52.9 ~ 53.553.7 ~ 54.355.4 ~ 56.0
Saddle Setback[30]-0.1 ~ 0.31.1 ~ 1.50.6 ~ 1.0

[예시]의 신체치수에 적절한 MTB 지오메트리[31]

TypeXC[32]All Mountain Fit[33]Gravity Fit[34]
Standover Height Range[35]27.1 ~ 27.6 in27.1 ~ 27.6 in27.1 ~ 27.6 in
Virtual Top Tube Length101.7 ~ 102.1 in99.7 ~ 100.1 in98.6 ~ 99.0 in
Stem Length9.2 ~ 10.8 cm6.7 ~ 9.1 cm3.5 ~ 6.6 cm
BB-Saddle Position381.8 - 383.3cm377.3 ~ 383.3 cmN/A
Saddle-Handleba51.4 ~ 53.0 cm49.5 ~ 51.3 cmN/A

MTB쪽에서의 지오메트리가 적은 이유는 상기한 대로 다양한 환경에 따른 이유와 공통적으로 표현할 수 있는 지오메트리라는 것 자체가 저정도가 한계이기 때문이다. 당장 저 상태에서도 매우 특이한 경우이긴 하지만 다운힐용 지오메트리의 경우 앞으로 길게 뻗은 포크로 인해 휠 베이스가 매우 길고 아름답기도 하고. 동일한 올마운틴용 자전거라고 하더라도 각 제조사 별 이것이 최적이다라고 내 놓는 기술들이나 지오메트리들이 다 제각각이기 때문이다.

참고로 상기 신체치수를 갖고 있는 사람의 프레임은 각 회사별 치수를 비교해 본다면 xxs/xs 사이즈 중 선택하여 필요한 경우 스템을 갈아주면 된다.

5 관련항목

  1. ↑ 2011년 모델들은 남/녀 프레임의 차이는 없어진 상태
  2. ↑ 유효탑튜브 길이. 현재 생산되는 대부분의 자전거에서 휠베이스 기준 평행에서 경사가 져 있는 슬로핑타입을 사용하고 있기 때문에 실제 탑 튜브의 길이는 피팅용 치수로 의미가 거의 없는 상태. 따라서 휠베이스 기준 수평이 되는 선을 기준으로 하여 헤드튜브와 싯튜브의 연장선이 만나는 지점의 길이로 표기한다. 유효탑튜브 길이의 선택은 탑승자의 상체길이 및 하박의 길이로 결정.
  3. ↑ 각 회사가 표기하는 방식이 다르기는 하나 대체로 바텀 브라켓(BB) 중심에서부터 프레임상에서의 실질적인 싯튜브 끝까지의 길이를 주로 표기한다. 그 이하로 낮출 수 없기 때문. 싯튜브 길이는 인심의 길이로 결정
  4. ↑ 로드 기준 통상적으로 72~75°를 사용한다. TT나 철인용의 경우 거의 수직에 가까운 싯튜브 각도도 존재하며, 보통은 80°내외. 로드용이 장거리를 기준으로 설계를 하는 반면 TT용의 경우 보다 짧은 거리를 단시간으로 달리는 관계로 패달링과 힘전달에 유리한 조건으로 만들어져 있으며, 전문적인 트라이에슬론용의 경우 사이클링 이후 마라톤에서 사용할 근육을 최대한 아낄 수 있도록 설계되어있기 때문.
  5. ↑ 평형사변형의 짧은 대각선 부분에 싯튜브가 위치하는 프레임 형상. 기본적으로는 2차원의 트러스 구조를 갖고 있어 자전거 축방향으로 가해지는 힘에 대해 매우 강한 특성을 보인다. 프레임의 최종진화형. 프레임 설계의 알파이자 오메가. 무게대비 강성이 최고인 형상이기 때문에 여타 프레임도 기본적으로는 다이아몬드 프레임에서 이것 저것 붙였다 떼었다 하는 정도이다.
  6. ↑ 타이어 중심축 간격. 간격이 넓으면 주행안정성이 좋아지는 반면 반응성과 조향성은 살짝 떨어진다. 반응성과 조향성이 좋아야 되는 아티스틱 사이클링(Artistic Cycling)용이나 BMX류, 사이클 볼(Cycle-Ball) 등에서 사용하는 자전거의 경우 이 휠 베이스가 극단적으로 짧다.
  7. ↑ 실제는 다소간의 차이가 있으나 그 차이는 미미한 정도. 현재 프레임 제조사의 기술력은 이 지오메트리보다는 프레임의 형상과 구조에 따른 강성, 힘전달에서의 손실여부, 경량화, 양산성 등에 촛점이 맞춰져 있는 상태. 피나넬로의 경우 드라이버측과 넌 드라이버측의 비대칭 설계로 힘 손실을 최소화한 카본인 주제에 알루미늄 무게를 갖는 걸로 유명하다. 물론 이게 지오메트리를 결정하는 요소이기는 하다.
  8. ↑ 1910년대 부터 시작된 로드경기에 비해 1970년대 미국에서 시작된 MTB 경기들은 상대적으로 그 역사가 짧다. 어떤 면에서는 계속 발전하고 있다고 보는 것이 옳다.
  9. ↑ MTB의 시조이신 게리피셔옹이 만든 게리피셔의 경우 일반적인 MTB보다 짧은 탑튜브 길이를 가짐에도 불구하고 휠베이스는 동일한 독특한 지오메트리를 갖고 있다. 휠베이스에 근거한 주행안정성의 손실은 없으면서 핸들바의 위치는 좀 더 당겨 저속에서 자연스러운 핸들링을 구사할 수 있다고. 근데, 이게 또 의외로 경기에서 꽤 힘을 발하고 있는 편. 게다가 최근에는 29인치 타이어를 꼽을 수 있도록 프레임을 찍어내고 있다. 다양한 노면각도와 접지력을 올려 경기력향상할 수 있다고 한다.
  10. ↑ 1930년대 슈윈(Swchwinn)사의 엑셀시어(Excelsior) 등 MTB의 모태가 된 프레임들은 기본적으로 다이아몬드 프레임에 보강재를 덧대어 내구성을 향상시킨 것들을 가져다 썼었다.
  11. ↑ 티타늄의 경우 우수한 강성과 가벼운 무게를 가지는 반면 가공성의 한계로 알루미늄이나 카본만큼 다양한 프레임의 변형이 불가능하다. 뭐 티타늄이 남아돌아 군바리 티타늄 헬멧부터 티타늄 잠수함까지 만들어대는 불곰아저씨들이 어느날 갑자기 심심한데 티타늄 자전거나 한번 만들어볼까? 하면 이야기가 달라지겠지만(…)
  12. ↑ 이 외에 상기 지오메트리의 예시에서 나오는 스텐드 오버나 BB 쉘 높이 등을 들 수 있다.
  13. ↑ Competitive Cyclist의 피팅 계산기로 뽑아본 결과. MTB의 경우는 동일 사이트에서 MTB를 선택해서 확인해 볼 수 있다.
  14. ↑ 상체길이. 앉은 상태로 바닥에서 어께 승모근이 시작되는 부분까지 높이.
  15. ↑ 하박. 팔꿈치 중간에서 핸들바와 유사한 굵기의 봉을 쥐었을 때 손의 중심까지 거리.
  16. ↑ 팔 길이. 어께에서 부터 팔을 앞으로 쭉 뻗어 핸들바와 유사한 굵기의 봉을 쥐었을 때 손의 중심까지의 거리.
  17. ↑ 상지. 벽에 붙어 앉았을 때 벽에서 부터 무릎 끝 까지의 거리.
  18. ↑ 하지. 앉았을 때 상지와 하지의 각도는 90도인 상태로 바닥에서부터 무릎 윗 부분까지의 거리.
  19. ↑ 흉골높이. 바닥에서 부터 양쪽 쇄골이 흉골과 만나는 가운데 오목한 곳 까지의 높이
  20. ↑ 키. 호빗임을 확인할 수 있다.
  21. ↑ 공격적인 피팅. 레이싱, 클럽라이딩 등에서 보다 빠른 속도로 달리고자 할 때 쓰는 피팅으로 로드바이크 피팅에서 가장 일반적으로 사용하는 것.
    공격적인 라이딩을 위해서 안장을 조금 더 높이고 스템을 좀 더 길게 해 몸을 더 숙이는 에어로 다이나믹형으로 피팅되므로 팔과 어께에 몸무게가 더 실리고(안장 상단과 핸들바의 높이 차이가 10cm 이상 차이가 남) 패달링 시 힘전달보다는 고속회전에 적합하도록 한 피팅이다.
  22. ↑ 전설은 아니고 레전드급인 에디 메르크스(Eddy Merkx)가 주로 했다는 피팅.
    안장과 핸들바의 높이 차이가 수 cm 정도로 적고 전체적으로 다른 피팅에 비하여 작게는 반, 크게는 한사이즈 정도 큰 프레임사이즈를 갖는다. 올라운드형이긴 하지만, 피팅 후 다른 세팅을 추가적으로 하기에는(스템을 더 길게 뽑는다든지, 안장을 민다든지) 조금 무리가 가는 피팅. 올라운드형으로 된 피팅이라 손목과 어께에 부담이 적고 전면을 보기에 컴페터티브 핏 보다 조금 더 편한 감이 있다.
  23. ↑ 렌도너(Randonneur 한국 랜도너 페이지 참조)처럼 장거리 투어링을 위한 피팅.
    프랑스 등지에서 실시한 내구레이스에서 한 피팅이 그 시초로, 장거리 라이딩을 위해서 안장을 조금 더 낮추고 핸들바의 위치를 올려 보다 편하게 오래 탈 수 있도록 한 피팅이다. 핸들바의 드랍 부분을 잡을 경우 컴페터티브 핏에서 핸들바의 탑을 잡은 포지션과 비슷한 정도. 프레임의 크기는 에디 핏 보다 한치수 정도 크며 장거리 라이딩의 경험에 의해서 나온 피팅방법이라 역시 에디 핏 보다 상체를 더 새우기 때문에 손목과 어께가 더 편안해 진다. 현대의 레이싱용 피팅과는 프레임 자체가 한 두 치수 정도 크고 핸들바의 위치가 높아 에어로다이나믹적인 면에서 다소 차이가 나지만, 장거리라이딩에서 보다 편한 자세를 잡을 수 있다. 프레임 사이즈가 큰놈을 선택해서 피팅에 실패했다고 실망하지 말고, 그 프레임 나주라 자신의 라이딩 스타일에 맞게 한번 쯤 피팅을 다시 해 보자.
  24. ↑ 바텀 브라켓 중간에서 부터 싯튜브와 탑튜브가 만나는 곳 중심 까지의 거리
  25. ↑ 바텀 브라켓(BB 쉘) 중간에서 부터 실제 싯튜브의 최 상단까지 높이. 이 부분이 중요한 이유는 안장을 이 높이보다 아래로 낮출 수 없기 때문이다. 뭐, 안장을 그정도로 낮추는 단계에서부터 벌써 간지는 안드로메다로(…) 다행이도 2008년부터 대세는 슬로핑 탑튜브이기 때문에 호빗들도 간지를 포기하는 경우는 드물게 되었다.
  26. ↑ 유효탑튜브 길이. 상기된 주석 참조
  27. ↑ 포크의 튜브와 핸들바를 연결해 주는 부품의 길이. 통상적으로 5~10˚의 각도를 갖는 놈을 사용.
  28. ↑ 바텀 브라켓(BB 쉘) 중간에서 부터 안장 표면까지의 거리. 실질적으로 인심의 길이와 직결되는 주요 지오메트리 중 하나. 추천되는 값에서 상/하로 5mm 내외로 조정하여 무릎에 통증이 없고 편안한 위치는 각 개인별로 자신에게 가장 알맞은 값을 찾아줘야 한다.
  29. ↑ 안장 코 끝에서 핸들바 중심선까지의 거리. 실질적으로 몸을 당겨 앉을 수 있는 최소한의 위치이며, 라이딩 시 공격적 혹은 빠른 패달링을 이용할 때 앉는 부위이기 때문에 중요한 지오메트리값 중 하나이다.
  30. ↑ 안장 고정용 레일에 붙어있는 가운데 기준점인 0에서 부터 조정하는 범위 (-)(음수)는 뒷 쪽으로, (+)(양수)는 앞 쪽으로 이동하는 것을 말한다.
  31. ↑ 미쿡에서 발달한 놈이다 보니 기본적으로 인치(inch, in.) 단위를 사용한다. 1in = 2.54cm. 스템 길이나 여타 표준적인 단위는 어짜피 유럽에서 넘어온 관계로 그냥 cm를 사용.
  32. ↑ 통상적인 MTB의 피팅.
    크로스컨트리 경기를 상정한 피팅이며 속도위주로 헙힐 및 다운힐에 큰 구애를 받지 않도록 적절한 균형을 잡아놓은 피팅이다. 안장의 높이는 패달링에 가장 적합한 위치가 잡히도록 해 주어 고속주행에 맞도록 되어 있다. 통상적으로 핸들바의 높이는 안장보다 1~2인치 정도 낮고 보다 효율적인 패달링을 위해서 하드테일형태의 지오메트리에서 주로 사용한다.
  33. ↑ XC에 비해 더 거친 환경에 적합하도록 한 피팅.
    거친 환경에서 보다 공격적인 라이딩을 위해 상체를 더 들도록 피팅되고 쇽 업쇼버의 트래블이 5~7인치 정도로 크게 설계한다. 업힐에서도 크게 힘들지 않으나 안장의 높이 범위를 다양하게 설정해서 다운힐에서 보다 효과적으로 라이딩이 가능한 피팅.(안장의 높이를 짧은 시간 내에 조절할 수 있도록 되어있는 특수한 싯 포스트를 사용하기도 함) 긴 트레블을 갖는 포크를 사용하기 때문에 핸들바의 위치가 낮게 되어있고, 역시 이 때문에 짧은 스템을 사용하며, 유효탑튜브 역시 짧은 것이 특징이다.
  34. ↑ 산 꼭데기에 올라가서 내리막 닥돌하기위한 피팅(…) 개돌에 가까울 수도(…)
    다운힐에서 안정적(…)인 라이딩을 위해 앞 쇽 업쇼버는 길고 아름다운 각도를 갖도록 하고, 트레블은 7인치 이상으로 잡는다. 안장의 높이와 안장-핸들바의 길이가 없는 이유는 닥돌이니까 다운힐에서는 패달링이 거의 필요 없으며 안장을 최대한 낮춰잡아 최대한의 조향성을 확보해야 되기 때문. 동일한 이유로 핸들바 역시 매우 길고 아름다운 것을 꼽기도 한다.
  35. ↑ 땅바닥에서 탑튜브 상단까지 높이. MTB의 경우 다리를 땅에 딛어야 되는 경우가 많은 관계로, 스텐드오버가 인심보다 길 경우 라이딩 중 슬립 등으로 급하게 발을 딛을려구 하다가 탑튜브가 영 좋지 않은 곳을 직격해서 내가 고자라니에 준하는 상황을 맞닥뜨리게 되니 MTB에서는 매우 중요한 지오메트리 중 하나. 그리고, 여자라고 안심했다간 큰일난다. 로블로 참조. 뭐, 그렇지만 이 스텐드 오버를 확보하기 위해 탑튜브가 상당한 기울기로 만들어져 있기 때문에 어지간하면 큰 문제가 될 것이 없다. 싯튜브 길이(Seat tube range) 역시 MTB에서는 큰 의미가 없는 지오메트리 중 하나. 큰 슬로핑으로 c-c 길이가 짧기 때문이고, 인심에 따른 안장의 높이조절은 안장과 싯튜브를 연결하는 싯포스트 기럭지로 해결가능하다.