자전거 피팅의 이론적 배경 - 크랭크암의 길이

자전거 피팅의 이론적 배경 - 크랭크암의 길이

  

효율성의 두 번째 변수는 크랭크암의 길이입니다. 크랭크암의 길이는 아래 그림에서 보듯이 비비(Bottom Bracket)축으로부터 페달축까지의 길이를 말합니다. 알다시피 크랭크암의 길이는 페달링하는 동안 변하지 않습니다. (특수한 크랭크는 밟는 위치에서 조금 길어지게 만들어진 것도 있었지만 대중화하는 데는 실패했습니다.)

크랭크암의 길이

          

 

크랭크암의 길이는 자전거 타는 사람의 신체적 특성에 따라 정밀하게 선택되어야 하는 매우 중요한 요소입니다. 게다가 주어진 크랭크암의 길이에 최적인 특정의 패달링 횟수도 유일한 값입니다. 다른 말로 하면 페달링 횟수가 고려되지 않았다면 최적의 크랭크암의 길이에 대한 논의는 무의미합니다. Hull과 Gonzales(1988)는 이 두 변수 사이의 최적의 조합을 연구했습니다. 그들은 페달링 횟수와 크랭크암의 길이가 BB축 상에 가해지는 힘의 영향을 나타내기 위해 다음과 같은 공식을 제안했습니다.

     P = Fn.Lc.I

     P : BB축에 가해진 힘

     Fn : 페달에 가해지는 힘의 유효성분

     Lc : 크랭크암의 길이

     I: 크랭크암의 각속도

크랭크암의 길이는 고정된 상태로 페달에 가하는 유효한 힘이 지속되는 상태에서 페달링 횟수가 증가하면 크랭크축에 가해지는 힘도 증가합니다. 페달링 회전수는 일정한 상태에서 페달에 가해지는 유효한 힘을 증가시켜도 크랭크축에 가해지는 힘이 증가합니다. 이러한 사실을 근거로 페달링 횟수는 되도록 높아야 하고 크랭크암의 길이는 가능한 한 길어야 한다는 결론이 나옵니다. 그러나 앞에서 언급한 것처럼 최적의 페달링 횟수는 특정한 범위 내에 있어야만 합니다. 페달링 횟수와 크랭크암의 길이는 상호 연관되기 때문에 크랭크암의 길이도 특정한 범위 내에 있어야 합니다. 이전의 연구에서 크랭크암의 길이가 길어질수록 최적의 페달링 횟수는 줄어드는 것을 알 수 있었습니다. 이러한 사실에 입각하여 사이클리스트는 개별적으로 선택할 수 있습니다. 하지만 그러기 위해서는 페달링 횟수, 크랭크암의 길이 외에 신체 여러 부위의 치수를 고려해야 합니다. 특히 다리의 길이는 더 많은 고려가 필요합니다. Hull과 Gonzales(1988)는 다리의 길이가 길어지면 최적의 페달링 횟수는 줄어들고 최적의 크랭크암의 길이는 길어져야 한다는 결론을 얻었습니다. 이는 약간의 근육 운동의 원리를 통해 설명할 수 있습니다.

 

왜 긴 다리를 가진 사람은 긴 크랭크암이 사용해야 하는가? 근육이 힘을 가장 크게 발휘하려면 최적의 이완 정도가 있습니다. 근육이 길수록 이완 정도도 확장됩니다. 최적의 근육 이완을 최대로 활용하려면 크랭크암의 길이도 길어져야만 합니다. 그래야 관절이 움직이는 각도가 커지고 근육의 길이가 더 많이 변하게 됩니다. Hull과 Gonzales(1988)는 키가 177cm 인 사람에 대해 이상적인 조합을 찾았는데 페달링 횟수는 110rpm, 크랭크암의 길이는 145mm 였습니다. 이 크랭크암의 길이는 표준 크랭크암의 길이인 170mm 와는 상당한 차이가 있습니다. 두 개의 크랭크암의 길이에 대해 비용함수로 계산하면 그 차이는 2.4% 입니다. 하지만 Hull과 Gonzales(1988)는 위의 결과값을 실험을 통하지 않고 모델을 통해서 구했습니다. 아래의 표는 좀 더 실질적인 예시이며 크랭크암의 길이와 사람의 키가 어떤 연관성이 있는지를 보여줍니다. (사이클 기준. MTB의 경우 사이클보다 5mm 더 긴 크랭크암을 사용하기도 합니다. 아무래도 산에서는 회전수보다 파워페달링이 더 많이 요구되기 때문일 듯싶습니다.)

크랭크암 길이(mm)	키(cm)
160.0	~ 152
165.0~167.5	152 ~ 168
170.0	168 ~ 183
172.5	183 ~ 189
175.0	189 ~ 195
180.0~185.0	195 ~

역주 :

세계적인 사이클 선수들의 경우 상황에 따라 적당한 길이에서 변화를 줍니다. 대개 더 긴 크랭크암을 사용합니다. 특히 오르막에서는 관성을 이용한 빠른 페달링보다 지렛대의 원리로 더 큰 힘을 내려는 것으로 보입니다. 아래 표는 세계적인 사이클 선수들의 크랭크암 길이입니다.

키(cm)	일반(mm)	특별(mm)	선수	목적
172	170	180	Marco Pantani	오르막
175	172.5	175	Tony Rominger	아워레코드
177	175	172.5	Lance Armstrong	개인TT
184	175	177.5	Eddy Merckx	오르막, 개인TT
186	175	180	Alex Zulle	오르막
188	180	190	Miguel Indurain	아워레코드
192	175	180	David Miller	개인TT

          * 아워레코드 : 한 시간 동안 달린 거리를 겨루는 경주.

위 표를 보면 적정 길이보다 5~10mm 이상 큰 것을 사용하기도 하는데 이는 훈련을 통하여 어느 정도는 극복할 수 있음을 보여 줍니다. 랜스 암스트롱의 경우는 특이하게 업힐에서 더 짧은 크랭크암을 채용하고 빠른 페달링(100~115 rpm)으로 주행하여 좋은 결과를 얻었습니다.

크랭크암의 길이는 길게 하고 페달링 횟수를 유지하면 다리의 회전 운동 반경이 커짐에 따라 근육의 수축 거리가 길어질 것입니다. 그런데 근육의 수축이 크랭크암의 길이가 짧았을 때와 같은 시간 간격 동안에 일어나야 하므로 근육의 수축 속도가 빨라지게 됩니다. 근육의 수축 속도가 빨라지면 근육이 낼 수 있는 힘은 작아집니다. (Hill, 1938)

 

크랭크암을 결정하는 변수는 이보다 많습니다. 기준은 관절(특히 무릎) 근육의 최적의 수축.이완을 찾는 것입니다. 단순히 다리의 길이뿐만 아니라 근육의 강도, 대퇴부와 종아리의 길이, 발의 크기, 페달링 요령 등에 따라서도 크랭크암의 길이는 달라질 수 있습니다. 하지만 이는 매우 어렵고 정확하지도 않고 훈련이나 상황에 따라 변하는 것이므로 지나치게 예민한 것보다 훈련이나 요령을 통해 극복하는 것이 더 나은 방법이라고 봅니다. 위의 표에서 보듯이 세계적인 선수들도 그렇게 하고 있습니다.