자전거 피팅의 이론적 배경 - 효율

자전거 피팅의 이론적 배경 -   효율(Efficiency)

 

자전거에서의 효율이란 주어진 체력으로 가장 빠르게 그러면서 가장 멀리 가는 것을 의미합니다. 너무 빠르면 멀리 갈 수 없고 너무 느리면 멀리 가는 의미가 줄어듭니다. 공식은 다음과 같습니다.

 위 공식에 따라 효율을 높이려면 동일한 에너지로 물리적 작용력을 키우거나 동일한 물리적 작용력을 전제로 에너지 소모를 줄이면 효율은 높아진다는 것을 알 수 있습니다.

“0 와트에서 사용된 에너지”란 어떠한 부하도 없이 사이클링을 할 때 소모되는 에너지(자전거 위에 앉고 팔로 상체를 지탱하고 페달링 등에 소모되는 에너지)를 말하는데 이 부분을 전체 소모된 에너지에서 빼 주어 순수하게 자전거를 타면서 추가로 소모되는 에너지에 대해서만 효율을 구합니다. 이럼으로써 근육의 효율을 정확히 구할 수 있습니다. 이 공식이 실제로 어떻게 적용될까? 소모되는 에너지는 실험실에서 흡입산소량을 측정하여 계산될 수 있습니다. 흡입산소량(공기가 아님) 1리터는 5kcal의 에너지를 소모한 것과 같습니다. 다르게 말하면 저항 없이 자전거를 출발시키고 이후 특정한 저항을 가합니다. 그러면서 저항 없는 상태에서의 흡입산소량과 저항을 가한 후의 흡입산소량을 각각 측정하고 에너지값으로 변환하여 위 공식에 대입합니다. 물리적 작용력은 J(joule)로 표시되는데 이를 4.19로 나누면 Kcal로 변환됩니다. 즉, 1J/4.19 = 1Kcal.

 효율은 비용함수(Cost Function)을 사용하여 구할 수도 있습니다. 이는 특정한 물리적 작용력을 수치로 표현하는 수학적인 방법입니다. 더 쉽게 말하면 하나의 수치를 가지고 운동의 상대적 효율을 표현하는 것입니다. 비용함수는 자전거를 타는 동안 관절의 움직임에 따르고 있습니다. 이러한 움직임은 근육의 장력에 의한 것이며 결과적으로 근육의 장력은 근육수축의 효율에 대한 기준이 됩니다. 발목, 무릎, 엉덩이 근육들의 움직임의 합이 최소가 되면 그 때의 자세가 가장 효율적이 되는 것입니다.

하지만 위의 공식은 스포츠에 있어서 하나의 중요한 요소를 간과하고 있습니다. 바로 경쟁 상황입니다. 경쟁을 통해 일정 거리를 더 빠른 속도로 달리게 됩니다. 위 공식에 시간 요소를 도입하면 물리적 작용력은 더 이상 의미가 없어지고 힘(Power)에 대하여 따져 보아야 합니다. 최고의 사이클리스트는 일정 시간 안에 (남김없이) 최대의 칼로리를 소모하는 이가 될 것입니다. 그래서 모든 사이클리스트들은 전구간을 달리는 동안(또는 정해진 시간 안에서) 최대 칼로리가 소모될 수 있도록 일정 속도로 균일한 양의 에너지로 주행하여야 하는 것을 당연하게 여깁니다. 하지만 실제로는 모든 사이클리스트들이 자전거를 타는데 있어 똑같이 효율적인 자세를 취하지 않기 때문에 이론과는 다릅니다. 일정 속도에 이르기 위해 다른 이들보다 더 많은 에너지를 쏟아 붓는 이들도 있습니다.

 생체공학적인 관점에서 효율성을 결정하는 요소들은 무엇일까? Gonzales와 Hull(1989)은 이러한 문제를 연구했고 자전거를 타는 데 있어 효율성을 결정하는 5가지 요소가 있다고 결론을 지었습니다. 그 요소들은 상관관계가 있어서 최적의 조합을 하기 위해서는 그 요소들을 적절히 맞추어야 한다고 보았습니다. 그래서 다중변수측정방법이란 용어를 사용하게 되었습니다.

5가지 요소는 다음과 같습니다.

     (1)  페달링 회전수(Cadence)

     (2)  크랭크암의 길이

     (3)  Seat Tube의 각도

     (4)  안장의 높이

     (5)  발의 위치