자전거, 특히 프레임에 대한 생산은 시대를 지나면서 많은 변화를 가져왔다. 과거 나무로 만들던 시대는 무시하더라도, 금속으로 자전거를 만들면서 금속 가공과 용접 기술이 생산의 중심이 되어 지금까지도 그 명맥을 이어가고 있다. 하지만, 최근에는 금속이 아닌 카본(carbon) 복합재라는 신소재가 퍼포먼스 바이크의 주축이 되며 생산지의 큰 변화를 만들어냈다.
세계 최대의 카본 프레임 생산지는 현재 중국, 참좋은레져의 첼로(CELLO) 개발팀과 함께 중국 카본 및 알루미늄 프레임 생산 공장을 다녀왔다.

	참좋은레져 첼로(CELLO) 담당자들과 함께, 세계 최대의 자전거 프레임 생산지인 중국 프레임 제조 공장을 다녀왔다.

카본 프레임, 개인의 기술력이 아닌 시스템이 중요하다.

최근 많은 사람들이 카본 프레임의 자전거를 타면서도 그 생산 방법에 대해서는 정확히 모르는 경우가 많다.
특히, 과거의 카본 파이프를 잘라서 알루미늄 러그에 끼우던 시절 만 기억한다면 더욱이나 카본 프레임 생산 공정을 이해할 수 없을 것이다.
카본 프레임은 금속처럼 용접이나 포밍에 의한 가공으로 만들어지지 않고, 마치 옷을 만들 듯 재단한 후 적층(레이어)을 통한 설계, 그리고 고온/고압과 몰드를 이용한 성형으로 만들어진다.
그런 이유로 작은 공방에서 개인의 뛰어난 실력으로 품질 좋은 카본 프레임을 만드는 것은 불가능하며, 거대한 시스템과 막대한 자본이 필수로 되는 산업이다. 또한 그 때문에 중국이라는 막대한 자본과 노동력을 갖춘 나라가 세계적인 강자가 되는 것은 당연한 것이다.

	프레임 몰드와 카본 시트 가공 등, 카본 프레임은 단순한 개인의 기술력으로 만들 수 있는 것이 아니라, 막대한 자본과 시스템이 필요한 분야이다.

풀카본과 카본 복합재의 차이?

이왕 카본에 대해 이야기를 시작했으니, 한가지 더 카본에 대해 이야기를 하고 공장 견학을 가보기로 하자.
우리가 흔히 카본이라고 부르는 것은 풀카본과 카본 복합재로 나뉘게 된다.
카본이라는 소재의 원가를 따지다보면 사실 그렇게 비싼 편은 아니지만, 그래도 자전거 전체에 사용되는 카본의 양을 생각하면 무시할 것은 못 된다. 그래서 저가의 카본 프레임의 경우는 프레임 전체를 카본으로 하지 못하고, 카본과 거의 비슷한 성격을 가진 복합재를 함께 사용해 단가를 떨어뜨리는 경우가 많다. 물론 복합재를 많이 쓸 수록 무게나 강성에서 강점을 가져가기에는 어려워지기 마련이다.
이와 같이 소재에 따른 가격을 보면 10만원 내외의 차이라 하더라도, 소비자가 구매할 때는 30~50만원 정도의 차이를 만들 수 있으니 무시할 것은 못 된다.
물론, 풀카본 소재라 하더라도 카본 원사의 차이, 직조한 원단의 품질 차이, 사용한 레진의 차이 등 다양한 이유로 가격 차이가 발생된다.
첼로(CELLO)는 레퍼런스, 엘리엇, 케인, 크로노 등의 카본 프레임을 출시하고 있는데, 모든 프레임이 풀카본으로 제조되어지고 있다는 것을 강조하곤 한다. 위와 같은 내용을 알고 있다면 풀카본 프레임이 어떤 것을 의미하는지 이해할 수 있을 것이다.

	이번 취재에 도움을 준 ADK 창립 9년차를 맞은 신생 기업이지만, 뛰어난 기술력을 인정받아 빠르게 성장하여 현재 2000명의 직원과 3개의 공장을 둔 업체가 되었다. 현재는 펠트(FELT) 등의 유명 카본 프레임을 제작하고 있으며, 시마노와 스램 등의 새로운 부품 개발시 프레임 기본 프로토타입 작업을 하는 등 그 기술력에서 세계적인 인정을 받은 곳이다. 이곳에서는 첼로의 크로노 프레임을 생산하고 있으며, 2014년부터는 최상급 라인업인 레퍼런스 프레임도 생산할 예정이다.

	이번 취재에 도움을 준 또 다른 공장 XDS. 이곳은 중국에서 2번째로 꼽히는 대형 카본 프레임 공장이다. 입구부터 규모가 남다르지만 실제 공장의 끝이 어디인지 알 수 없을 만큼 엄청난 규모와 운동장, 식당, 휴게시설, 기숙사, 은행ATM까지 갖추어진 시설에서 그 규모를 실감하기 어려울 지경이다. 첼로는 이곳에서 엘리엇 프레임과 새롭게 개발된 케인 프레임을 생산하고 있다.

	XDS는 트렉과의 카본 파트너 업체로 2008년부터 지금까지 일하고 있는 곳이다.

카본 프레임, 어떻게 만들어지는지 살펴보자.

이제부터 카본 프레임의 공정에 대해 살펴보기로 하자. 카본 프레임 공정은 대외적으로 잘 공개되지 않고 있다보니, 이번 기사는 소중한 자료가 될 수 있을 것이다.
이번 취재는 첼로 크로노를 생산하는 ADK, 엘리엇과 케인을 생산하는 XDS의 도움을 받았다. 두 업체 모두 중국에서 3위 안에 들어가는 곳으로 기술력과 생산력, 품질로 세계적인 인정을 받은 곳이다.
사진을 보면서 카본 프레임 생산을 살펴보자.

	카본 원사로 UD카본 원판을 만들기 위해 작업 기계로 원사가 이동되고 있다. UD카본은 3K와 같이 엮어서 만든 원판과 달리 일렬로 배열되기 때문에 직조 공정이 단순하고 가격도 상대적으로 저렴해진다. 하지만 레이업 작업을 이용한 강성 설계가 용이한 특징도 있다.

	카본 원사는 레진이 포함된 커팅시트와 같은 형태로 가공이 진행된다.

	가공이 끝난 UD카본 원판은 마치 스티커처럼 사용할 수 있는 커팅시트처럼 만들어져 직조가 마무리된다.

	위와 같이 직조된 카본 원판을 컴퓨터 CAM 작업을 이용해 재단에 들어간다.

	카본 원판을 재단 중인 CAM 커터

	고급 카본 프레임은 EPS라는 가공 기술을 이용하는데, 이것은 단순한 블래더가 아닌 정확한 형태를 갖춘 곳에 카본을 입혀 보이지 않는 내부 구조까지 깔끔하게 성형시키는 방법이다. 포크와 같이 단순한 형태는 스티로폼이 사용되며, 모두 일회용이다.

	모양이 복잡한 헤드튜브, BB쉘 등은 이와같은 복합수지를 이용해 EPS 뼈대를 만든다. 첼로는 헤드튜브와 BB쉘에 EPS 뼈대를 사용하는 프레임과, 탑튜브와 다운튜브까지 포함된 EPS 가공법 2가지를 프레임에 적용시키고 있다. 현재 작업 중인 헤드튜브는 첼로 크로노(Chrono) 모델이다. 단단한 플라스틱처럼 보이지만, 이것 또한 일회용으로 프레임 하나마다 한개씩 소모된다.

	재단된 카본 시트를 붙이는 방법은 상세한 작업공정표로 구분되고, 각 카본 시트들도 번호에 맞게 작업대에 정리되어 정확하게 작업할 수 있도록 하고 있다. 카본 시트는 이미 레진이 포함되어 스티커처럼 붙일 수 있도록 되어 있다. 그래서 작업자에 따라 레진의 사용량이 달라 무게가 바뀌는 일은 과거의 이야기가 되었다.

	1차 가공된 형상들을 비닐로 만들어진 블래더를 이용해 합쳐서 하나의 프레임으로 조립한다. 블래더 또한 1회용이기 때문에 비닐과 같은 가공성이 좋고 저렴한 제품을 주로 활용하게 된다.

	프레임의 사이즈에 따라 각각의 틀이 있고, 그 틀에 맞추어 블래더와 함께 기본적인 카본 시트 레이업 작업을 완료한다.

	몰드를 이용해 열처리하는 것이 카본 가공에서 매우 중요한 부분이다. 먼저 몰드 안쪽에 프레임 외부에 보여지게 될 레이어 부분의 카본 시트를 붙여 준비한다. 첼로는 주로 3K 카본을 외부 레이어에 사용하는 편이다. 내년부터는 텍스트림(TeXtreme)이라는 최고급 소재의 카본 시트도 상급 프레임에 사용할 예정이라고 전했다.

	외부 레이어 카본 작업이 마무리되면, 기본 작업이 완료된 카본 프레임을 몰드에 끼운다. 이 몰드는 프레임 사이즈별로 하나씩 필요하며, 1개의 몰드로 하루에 작업할 수 있는 프레임 수는 8개 밖에 되지 않는다.

	몰드의 위아래 부분을 합체시켜 열처리 작업을 준비한다.

	열처리는 작업대로 이동

	열처리 작업은 150도에서 45분 간 진행되는데, 강한 압력으로 몰드를 누르고, 블래더 내부에 고압의 공기를 불어넣어 카본 프레임의 형태가 완전하게 만들어지도록 한다.

	이렇게 프레임의 앞삼각과 뒤 스테이 부분이 따로 작업되어 만들어지고, 이것을 붙이는 작업이 필요하다.

	스테이에 레진을 발라 프레임에 붙인다.

	레진으로 접합하였으면 다음 공정으로 이동

	접합된 부분이 정확한 위치에 고정되도록 지그에 넣어 고정시킨다.

	각 부분의 사이즈가 정확한지 최종 확인하는 절차가 이곳에서 이루어진다.

	지그에 고정된 상태로 두번째 열처리에 들어가 앞삼각과 스테이 부분이 완전히 접합되도록 처리한다.

	프레임의 기본 형상이 이제 완료되었다. 모든 프레임은 이 상태에서 강성 테스트를 거쳐 제대로 프레임이 가공되고 접합되었는지 확인한다.

	카본 프레임 작업 중 가장 어려운 것 중에 하나인 샌딩 작업이 이어진다.

	세척 작업을 통해 카본 가공 완료

	각종 피로누적 테스트 실험실. 안전검사 기준에 필요한 내구성을 가졌는지 샘플을 통해 이곳에서 테스트하는데, 사실 피로누적이 거의 없는 카본 프레임이 내구성 테스트에서 불합격되는 일은 거의 없다.

	프레임 테스트 영상 영상 원본 : https://vimeo.com/81109291

	카본 프레임이 만들어지면 그 뒤로 그래픽 작업이 이어진다.

	데칼이라 부르는 수용성 잉크 접합 작업은 고급 프레임에 주로 사용되며, 다소 복잡한 프레임의 경우 1인 작업자가 1개의 프레임을 작업하는데 1시간 정도 소요된다고 한다.

	그래픽 초기 작업 후 열처리를 한번 거치면 잉크가 프레임에 접착되고, 겉에 남은 것을 떼어내면 그래픽 작업이 완료된다.

	최종 프레임 마감을 위한 마스터 피니쉬 페인트 작업. 이 작업 후 최종 열처리가 끝나면 사용자가 사용할 수 있는 프레임이 완성되는 것이다.

	마스터 피니쉬 작업을 마친 엘리엇 프레임

	마감을 한 후 물통케이지 볼트 등의 작업을 하고, BB쉘의 최종 확인 작업 등이 이어진다.

	완성된 첼로 엘리엇 시그니쳐

	2014년부터 선보일 새로운 카본 프레임 케인(CAYIN)

	케인은 원형 시트튜브와 직선 시트스테이를 사용해 가공성과 호환성을 높인 풀카본 모델이다.

알루미늄 프레임, 최근 다시 각광을 받기 시작하다.

2010년을 지나면서 알루미늄 프레임은 보급형으로 취급받으며 더 이상 개발을 하려는 노력을 보이지 않는 듯 했다.
하지만, 최근 알루미늄 프레임의 포밍 성형과 용접 및 설계 디자인이 변경되며 새롭게 각광 받기 시작했다. 그렇게 출시한 최근 알루미늄 제품들은 저가형 카본 프레임보다 오히려 성능면에서 좋은 평가를 받고 가격 또한 저렴한 편이어서, 2014년 알루미늄 프레임을 눈여겨 볼 만하다.
이런 시점에서 세계 최대의 전문적인 알루미늄 프레임 공장으로 알려진 키네시스(Kinesis)를 방문할 수 있는 기회가 생겼다. 이곳은 첼로의 XC 및 솔레이어 프레임을 만드는 곳이기도 하다.
알루미늄 자전거 프레임은 이렇듯 퍼포먼스 바이크에서 새롭게 주목을 받고 있지만, 새롭게 주목받는 분야는 바로 '전기 자전거' 프레임이기도 하다.
키네시스는 보쉬를 포함한 세계 유명 전기 자전거 제조업체들과 협력하여 전기 구동계 케이스를 납품하고 있고, 전기 자전거 프레임의 프로토타입을 같이 개발하기도 하는 곳이다.
알루미늄 프레임 제조에 대해서는 이미 우리가 예상한 것과 비슷하기 때문에 자세한 설명보다는 사진을 통해 분위기를 이해하는 것이 좋을 듯 하다.

	알루미늄 프레임 제조에 대한 취재에 도움을 준 키네시스(Kinesis) 이곳은 세계 최대의 알루미늄 전문 프레임 공장이기도 하며, 첼로의 알루미늄 프레임을 생산하는 곳이다. 이곳에서 생산되는 프레임은 우리가 알고 있는 대부분의 유명 브랜드가 포함되며, 보쉬 등 유명 전기자전거 업체의 개발을 함께 하는 곳이기도 하다.

	키네시스 공장은 중국과 대만에서 모두 연구 개발에 많은 투자를 하고 있다. 그 이유로 에어 포밍, 원피스 포크 등 그들 만의 기술력을 다수 보유하고 있는 회사이기도 하다.

	키네시스의 독보적인 기술인 원피스 포크. 위의 튜브를 차례대로 성형하여 아래의 포크 모양을 만드는 것이다.

	포밍 가공을 마친 알루미늄 튜브들. 최근 알루미늄은 전기자전거의 인기로 더욱 각광받는 산업이기도 하다.

	매우 복잡하고 많은 작업이 이루어지는 곳이지만, 쓰레기 하나 없이 깔끔하고 시스템공학에 의해 잘 관리된 곳이라는 것을 알 수 있었다.

	케이블 가이드 용접.

	수 많은 지그들, 하지만 번호와 표를 통해 잘 정리되고 있었다.

	고급 자전거 프레임의 용접은 매우 복잡하기 때문에 여전히 대부분 수작업으로 이루어진다.

	단순한 용접 부분의 경우는 기계의 힘을 빌어 빠르게 처리하기도 한다.

	용접을 마친 프레임은 지그에 넣고, 정확한 형태를 잡는 것으로 기본 작업이 마무리된다. 이후 열처리를 통해 내구성과 강성을 높이는 작업이 이어진다.

	기계식 샌딩 작업

	기계식 샌딩을 마친 프레임의 표면

	첼로 솔레이어 그래픽 작업 라인

	이곳에서는 한 작업자가 한 종류의 그래픽 작업을 하는 방식으로 효율을 높이고 있다.

	그래픽 작업을 마친 첼로 솔레이어

	작업 시 필요한 지그를 직접 만든다. 그 만큼 새로운 프레임 개발에 앞장선 곳이기도 하다.

	보쉬 전기자전거 모터를 위한 케이스 작업

	알루미늄 피로누적 테스트는 매우 중요한 편이다. 프레임이 새롭게 개발되었을 때 테스트를 통해 피로누적 내구성을 검사한다.

프레임 제조, 중국과 대만을 중심으로 세계 일류가 되다.

과거 금속 프레임이 주를 이루었을 때는 용접 기술이 발달된 유럽과 미국을 중심으로, 중국과 대만은 비교적 보급형 모델에 치중하는 경향을 보였다. 하지만 카본 프레임은 개발 초기부터 막대한 노동력을 필요했기 때문에 대만과 중국을 중심으로 한 시장이 형성될 수 밖에 없었다.
게다가 요즘처럼 카본 프레임의 수요가 빠른 속도로 늘어나는 시점에는, 대만의 비즈니스 능력과 중국의 노동력이 만나서 이루어진 시너지 효과가 세계 일류를 만들어내고 있는 것이다.
또한, 대만과 중국인들의 독특한 비즈니스 마인드는, 새로운 개발 기술을 누군가 만들었을 때 그것을 특허로 하여 자신 만의 강점을 만들기보다 서로 나누며 중국 및 대만의 강점으로 만드는 특성을 지니기도 했다. 이런 이유로 자전거 프레임 최신 기술인 카본 개발에 있어 점점 강한 네트워크를 만드는 듯 하다.
물론, 모든 이탈리아 프레임이 고급이 아니 듯, 중국의 품질은 더욱 들쑥날쑥한데, 중국은 빈부격차가 큰 만큼 프레임 생산 품질 또한 고급과 저급의 차이가 크다. 하지만 최소한 우리가 익히 알고 있는 브랜드의 제품들은 최고의 기술력과 품질로 개발되고 있으며, 그 중심이 중국과 대만이라는 점은 해가 갈 수록 더욱 강해지는 듯 하다.

	중국 키네시스 공장의 개발 인력은 80명이 넘는다. 이제 중국은 단순한 제조국이 아님을 이번 취재를 통해 깨닫게 되었다.