자전거 피팅의 이론적 배경 - 힘의 극대화

자전거 피팅의 이론적 배경 - 출력(힘의 극대화)

 

힘의 극대화의 목적은 사이클리스트가 발휘하는 유효 힘을 가능하면 크게 할 수 있도록 자전거 타는 자세를 잡는 것입니다. 그 힘은 페달을 통해 자전거에 전달되는데 페달을 돌릴 때는 크랭크암에 수직인 방향으로 작용하는 힘만이 유효합니다. (아래 그림 참조.)

     

위의 왼쪽 그림에서 반지름 r은 크랭크암의 길이라고 보면 됩니다. Fa의 방향으로만 힘이 가해지는 것이 이상적이지만 실제로는 그렇게 되지 않습니다. 페달이 가장 낮은 지점 또는 가장 높은 지점에 위치할 때는 가해지는 유효힘은 무시할 정도로 작습니다. 이는 크랭크가 90도에 위치할 때 크랭크에 정확히 90도의 각도로 힘을 가할 수 있도록 안장의 앞뒤 위치를 조정해야 함을 의미합니다. 안장을 너무 뒤쪽으로 위치시키면 위의 오른쪽 그림의 두 번째 그림과 같이 될 것입니다. 반대로 안장이 너무 앞쪽으로 나오면 세 번째 그림과 같이 힘이 가해질 것입니다. 파란색 화살표는 가한 힘이 되고 유효한 힘은 녹색 화살표가 됩니다. 빨간색 화살표는 낭비되는 힘입니다. 가한 힘보다 유효한 힘이 작아지게 됩니다.

 

<위 그림에서 빨간선은 패달이 최상단에서부터 1회전 하는 동안의 유효 부하.>

가장 효율적인 자세와 가장 효과적으로 힘을 사용할 수 있는 자세가 반드시 일치해야 하는 것은 아닙니다. 이 두 자세 사이에서 최적의 상태를 찾는 문제는 여전히 연구와 논의를 해야 할 부분입니다. 최적의 자세는 사이클링 종목과 사이클리스트의 성향에 따라 달라집니다. 하루 이상 지속되는 경기에서는 효율적인 자세가 강조되는 반면, 타임트라이얼 같은 시합에서는 힘을 효과적으로 사용할 수 있는 자세가 더 우선됩니다. 지근(지구력과 관계된 근육)이 상대적으로 발달한 사이클리스트는 힘의 효율성을 우선할 것이고, 속근(순간적인 힘을 내는 근육)이 발달한 선수는 유연함과 탄력성이 더 알맞다고 할 것입니다.

이제, 경험적인 증거들을 바탕으로 일부의 결론을 도출해보겠습니다. 일반적으로 안장의 높이를 높이면 더 많은 힘을 사용할 수 있습니다. 하지만 이렇게 하면 효율성의 정도를 결정짓는 페달링 회전수는 줄어들게 됩니다. 다시 말해서, 안장이 높으면 짧은 시간 동안 많은 힘을 쓰는 오프로드 경기, 산악자전거나 오르막, 타임트라이얼 경기 등에서 유리합니다. 또 자주 무거운 기어를 선택하게 되고, 장기적으로 통증이나 부상을 가져올 수 있습니다. 크랭크암의 길이에 대해서도 같은 설명이 가능합니다. 크랭크암의 길이가 길면 더 많은 힘을 쓸 수 있지만, 긴 크랭크는 페달링 회전수를 줄어들게 합니다. 당분간은 힘의 극대화에 대한 부분은 부상의 방지와 육체적 긴장도뿐만 아니라 생체역학적인 시행착오를 거쳐야 하는 문제로 남아 있을 것입니다.

자전거에 타원형 모양의 체인링이 개발되었습니다. 이 타원형 모양의 체인링은 페달의 위치가 가장 낮거나 가장 높은 지점에 있을 때 체인의 속도는 일정한 상태에서 크랭크의 각속도를 높이기 위한 것입니다. 이것은 한 번의 페달링 주기 동안에 유효한 힘이 거의 없는 구간을 줄여 줄 것입니다. 하지만 이 연구는 이들 체인링의 효율성을 증명할 수 없어서 사용되지 않게 되었습니다. 아마도 훈련 받은 사이클리스트들은 일정하고 규칙적인 페달링 동작이 더 편안하지 않았나 싶습니다.

역주 : 타원형 체인링 사용자가 지금은 꽤 증가함.