자전거 프레임은 꾸준한 변화와 발전을 통해 더 좋은 성능으로 개발되고 있다. 특히 과거의 소재에 대한 개발 경쟁이 어느정도 막을 내리고, 카본이라는 소재로 집중되고 있으며, 카본(carbon)이라는 소재는 특징상 미묘하면서도 세밀한 성격을 프레임에 입힐 수 있다.
그래서, 이번에는 최근 프레임 트랜드의 정점에 있는 카본과 그에 따른 변화를 이야기해 보고자 한다. 물론 필자보다 더 많은 지식을 가지고 있는 분들이 많을 것으로 생각되며, 이견이 있을 때는 주저없이 댓글로 의견을 제시해 주길 바란다.

실과 비슷한 카본원사를 직조하면 이런 원단과 비슷하게 된다. 이와같은 카본이 자전거 고급 소재의 정점을 찍고 있다.

카본(carbon), 이것은 정말 최상의 소재인가?
먼저 카본이라는 것에 대해 간단하게 이해를 해보자. 카본 화이버(carbon fiber)라는 소재는 우리말로 '탄소섬유'라는 뜻으로 금속이 아니다. 탄소라는 화학적 물질을 활용해 만든 실과 같은 소재로 원단을 짜듯 서로 엮으면, 얇은 종이처럼 가공이 된다.
이것을 '레진'이라고 불리는 접착제와 함께 붙이면 형태 가공이 되고, 자전거 프레임이든 비행기 날개든 만들 수 있게 되는 것이다.
이와같은 공법을 누가 더 좋은 소재와 효과적인 방법으로 제조하느냐에 따라 '소재'에 대한 승부는 갈라지게 된다.
다시 원점으로 돌아가서, '카본이 정말 최상의 소재인가?'라는 질문에 답해보자.
현재 시점에서 보았을 때, 카본보다 가볍고 강하며 가공이 쉬운 소재는 없다. 그 결과 모든 업체의 퍼포먼스 자전거의 최상급은 모두 '카본'으로 제조되고 있는 것이다.
하지만, 카본에도 단점이 없을리가 있는가?
노동집약적인 가공 방법 탓에 선진국에서 완성품을 만들기 어렵다는 것, 재활용이 불가능하여 친환경과는 거리가 먼 제품이라는 점, 완성 제품의 성능을 유지하는 수명에 한계가 있다는 것 등이 단점이라고 볼 수 있다.

테이퍼 헤드튜브, 이것은 이제 기본이 되었다.
헤드셋 베어링의 직경을 위와 아래를 다르게 만든 테이퍼 헤드튜브는 이제 트랜드라고 말하기에도 민망한 오래된 기술이다.
사실 이와같이 직경의 변화를 주면서도 강한 튜브를 만드는 방법은 카본이라는 소재의 특성을 제대로 활용한 부분이다. 그런데, 테이퍼 헤드튜브는 왜 좋은 걸까?
자전거 프레임에 있어서 가장 큰 충격을 받는 부분은 바로 헤드튜브 용접 부분이다. 다른 부분은 다이아몬드 형태를 가지며 서로 강도를 보완하여 주지만, 헤드튜브는 짧은 반면 긴 포크와 앞 바퀴를 잡고 있어야 하는 중대한 업무를 담당하고 있다. 게다가 앞바퀴는 자전거 몸체 중 유일하게 움직일 수 있는 부분이기도 하여 충격이 이만저만 큰 것이 아니다.
이런 헤드튜브를 강하게 한다고 무조건 직경이 큰 튜브를 사용할 수 있는 것도 아니고, 그것에 대한 해결 방법으로 제시된 것이 '테이퍼 헤드튜브(tapered headtube)' 기법이다.
헤드튜브의 위 부분은 기본 사이즈로 하고, 아래 부분을 오버 사이즈로 사용하여 무게 증가를 최소화하면서도 전체를 오버사이즈로 한 것보다 크게 떨어지지 않는 강성을 만든 것이 바로 이 공법이다.
최근에는 이런 공법에 이어 '코브라 헤드튜브'를 선보이며 가운데 부분을 잘록하게 만들어 무게를 줄이면서 공기저항에 대한 잇점도 가져간 모델을 출시하였다.

헤드튜브의 위와 아래 부분의 직경이 다른 '테이퍼 헤드튜브'는 고급 프레임의 기본이 되고 있다.

헤드튜브의 가운데를 잘록하게 만들어 무게를 줄이고 공기저항에 대한 잇점도 살린 '코브라 헤드튜브'

BB쉘과 체인스테이를 더욱 강하게
페달링 효율에 있어서 최근 가장 크게 화두가 되고 있는 것은 바로 BB쉘과 체인스테이의 가공이다. 바로 그 부분이 체인이 힘을 뒷바퀴로 전달하는 기둥 역할을 하고 있기 때문이다.
BB쉘에 BB가 연결되고 그곳에 크랭크와 체인링이 결합되며, 체인이 그곳에 걸려 뒷바퀴의 스프라켓으로 힘을 전달하게 된다. 그리고 뒷바퀴는 체인스테이 끝 부분 '드롭아웃'에 연결된다.
그래서 BB쉘과 체인스테이가 강해야만 페달링을 할 때 그 힘을 손실없이 뒷바퀴로 전달할 수 있게 된다.
그렇다면 어떻게 BB쉘과 체인스테이를 강하게 만들 것인가?
쉽게 생각해서 크게 만들면 간단히 해결된다. 그 이유로 오버 사이즈 BB쉘과 BB30과 같은 새로운 기준이 개발되었고, 큰 BB쉘에 굵은 체인링을 만들어 연결하는 것은 조금 더 쉬워졌다.
또한 BB쉘과 체인스테이의 연결 공법에도 변화가 있었는데, 과거 간단하게 두 부분을 접합하는 방식이 아니라, 접합 후 일체형 레이어를 덧씌우거나 아예 처음부터 BB쉘과 체인스테이를 하나로 만드는 등의 방법을 선택하여, 그 강성을 높이고 있다.

카본을 소재로 사용하면서 BB쉘에 강성을 높이는 것이 전보다 쉬워졌다.

캐논데일의 BB30은 BB쉘의 사이즈를 변화시키는데 큰 역할을 했다.

스페셜라이즈드 '벤지'는 BB와 시트스테이의 일체형 가공으로 강성을 높였다.

피나렐로의 비대칭 스테이는 페달링의 힘이 전달되는 오른쪽 스테이 부분을 더욱 강하게 만든 것으로, 최근 많은 제조사들이 채택하고 있는 공법이다.

프레임 뒤틀림을 잡는 다운튜브
프레임이 좌우로 쉽게 뒤틀리게 되면 여러가지 문제를 만든다. 먼저 코너링에 있어 안정성과 정밀성이 떨어지고, 댄싱이나 스프린팅 등의 과격한 페달링을 할 때 힘 손실을 만들게 된다.
이런 것을 방지하고자 다운튜브의 사이즈와 형태를 가공하여 뒤틀림을 막고자 연구하고 있다. 위에서 설명한 테이퍼 헤드튜브와 오버사이즈 BB쉘은, 직경이 크고 형태의 가공이 여유로운 다운튜브를 만드는데 큰 일조를 했다. 다운튜브와 만나는 부분인 헤드튜브와 BB쉘의 사이즈가 커지면서 다운튜브를 가공할 공간적 여유가 크게 늘었기 때문이다.
다운튜브의 형태는 삼각형, 사각형, 타원형 등 다양한 형태로 가공이 되며 각종 테스트를 거쳐 그 프레임에 적당한 형태로 결정된다.

오버사이즈 헤드튜브와 BB쉘의 설계로 다운튜브의 강성을 높이는 것이 쉬워졌다. 헤드튜브, 다운튜브, BB쉘, 체인스테이로 연결되는 강성의 증가로 힘 전달력이 크게 좋아졌다.

승차감을 위한 시트스테이의 개발
사실 위에서 이야기했던 내용들은 과거부터 꾸준하게 연구되어 온 것들이다. 다만 카본이라는 성형이 좋은 소재를 만나며 더욱 다양하고 효과적으로 발전되었을 뿐이다.
그에 반해, 시트스테이는 카본이라는 소재를 만나 새로운 임무를 받게 되었다. 그저 뒷바퀴를 안정적으로 잡고 브레이크 마운트가 접합되었던 시트스테이가 '승차감'이라는 또다른 과제를 만났고, 새롭게 변화되고 있다.
가장 크게 변화된 것은 최근 카본 프레임들에서 자주 보는 얇게 가공된 '시트스테이'다. 옆에서 보면 과연 강도를 더틸 수 있을 지 의심스러울 만큼 얇게 가공된 시트스테이는 뒷바퀴에서 안장으로 전달되는 충격을 효율적으로 흡수하여 승차감을 크게 향상시켰다.
또한 이것은 탑튜브까지 연장되어 프레임의 윗부분은 승차감을 담당하고, 아랫부분은 효율적인 페달링을 담당하는 역할을 하게 되었다.

탑튜브부터 시트스테이로 연결되는 부분은 충격을 흡수할 수 있도록 디자인되어 승차감 향상에 기여한다.

충격을 흡수할 수 있게 제작된 더블플렉스 스테이

순발력, 승차감, 속도유지능력, 어떤 것을 갖고 싶은가?
기존까지 퍼포먼스 바이크는 속도유지능력을 크게 향상 시킨 TT(타임트라이얼) 모델이나 업힐에서 강점을 가진 가볍고 순발력 좋은 모델이 주를 이루었다. 하지만, 어느순간 거친 환경에서도 속도를 유지할 수 있는 승차감에 집중한 모델이 출시되었고, 최근에는 TT의 에어로 디자인과 업힐에 강한 순발력을 합쳐 '스프린팅' 등에 강한 모델도 속속 개발되고 있다.
어떤 모델이든지 자신의 라이딩 스타일에 어울리는 것을 찾는 것이 가장 중요하며, 그것을 위해서는 보다 많은 경험이 어떤 지식보다 중요할 것이다.

에어로 디자인을 첨가하여 속도 유지 능력과 스프린팅을 강화한 프레임 '벤지'

스캇의 '포일'도 에어로 디자인을 채택하여 새롭게 출시되었다.

자전거의 특성은 생각보다 빠르게 변하고 있다. 나에게 맞는 스타일을 고를 수 있는 자전거가 그만큼 더 다양해졌다는 의미이기도 하다.
최근 많은 업체들이 다양한 데모 라이딩 행사를 준비하고 있다. 정말 나에게 맞는 자전거를 원한다면 데모 라이딩 행사처럼 좋은 기회는 없을 것이다.

나에게 맞는 자전거를 찾기 위해서 데모 라이딩 행사처럼 좋은 기회는 없다.