에어로다이너믹- 자전거 집단 주행시 바람을 헤치는 방법

 

 

 

인간의 신체만을 이용하여 작동되는 자전거는 탈 것 중에서 가장 효율성이 높은 위대한 발명품이다. 순수하게 인간의 다리 힘으로 움직이고 이는 자전거에서 회전운동으로 바뀐다. 그리고 주행하면서 지상의 거리를 극복하는 행위이다. 인류가 발명한 10대 발명품중의 하나이다.

 

자전거는 대별해서 산악형(mtb), 도로형(road), 혼합형(hybride) 타입으로 나눌수 있다. mtb는 주로 산악스포츠에 이용되어 차체의 견고성이 중시되나, 로드형 자전거는 스피드를 추구하는 타입이다. 로드형은 차체의 경량화를 위해 티타늄, 알루미늄, 탄소복합 신소재를 쓰고, 장거리를 주행하는 선수들은 필수 프레임 외에는 다 제거한 상태이다. 선수들의 레이싱시 바람의 영향도 최소화할 방법을 찾는다. 그래서 로드형은 조향핸들도 mtb에 반해 경사형으로 낯춘 드랍바(drop bar) 타입이다. 바람을 덜 받는 에어로(aero) 자세를 추구한 것이다. 자전거 제작기술은 지속적인 발전으로 기능의 첨단화를 이룩해왔다. 최근에는 자전거의 주행시 유체저항을 최소화 하기 위한 노력이 시작되었는데 차체 경량화를 목적으로 한 신소재의 채택과 주행기법의 변화같은 것 들이다.

 

 

자전거 공기저항에 대해 간단히 생각해 보고자 한다. 공기저항은 자전거 진행속도에 비례한다. 정확히 속도의 제곱하여 커진다. 전세계에서 가장 유명한 자전거 레이싱 대회가 있다. 프랑스 도로 일주 사이클대회 투르 드 프랑스 인데, 21개 구간으로 나누어 약 23일 정도를 계속해서 주행하고 총 4,000 키로의 거리를 달리는 대회이다. 전세계에서 출전한 선수들이 거의 비슷비슷한 조건을 갖춘 자전거에 선수의 체력조건 모두가 총동원된다. 워낙 장거리 대회이기에 바람의 영향이 아주 중요시 되고있다. 동일한 풍속조건이지만 어떻게 하면 서로가 조금이라도 바람의 영향을 덜 받는가에 온 신경을 곤두서고 달린다. 주행하면서도 전략적으로 바람을 덜 받는 위치를 노리는 방식도 사용된다.

 

앞 자전거 사람이 바람을 헤치고 전진하면 그 사람이 통과 후 바람은 헤쳐지고 바람은 직풍에서 분산류의 바람으로 세력이 약해진다. 자전거 레이싱 할 때 이것을 이용하기도 한다. 투르 드 프랑스 대회 레이싱할 때 같은팀 2-3명이 바람을 이용한 우승전략을 짠다. 즉 마지막 최종주자를 위해 다른 팀원은 문자 그대로 바람잡이가 되는 것이다. 우승주자를 위해 바람잡이는 맨 선두에 서서 바람을 직접 맞고 바로 그 다음에 우승주자를 내세운다. 당연히 선두주자는 힘이 들지만 바로 그 뒤를 따르는 우승주자는 바람이 약해진 터널을 통과한다. 장기적으로 우승주자를 위해 약해진 바람을 제공하여 체력의 안배를 구하는 전략이다. 이것이 바로 에어로다이너믹(aerodynamic) 이다. 공기를 잘 이용하여 공기역학적으로 에너지 소모를 최소화하고 줄일 수 있다. 

 

새들이 수천키로를 쉬지 않고 비행하는 것을 지켜본 영상을 보면 힘센 무리가 선두에 서서 비행와류를 만들고 그 영향을 다른 무리들이 이용하는 것이다. 그리고 선두가 조금 지치면 그는 뒤로 빠지고 다음 조류가 선두 바톤을 이어 받는다. 가히 저능한 조류의 무리가 아니고 지혜 시스템을 이용한 고도의 전문집단 같다.

 

 

에어로다이너믹을 가장 잘 이용하는 항공기에서도 마찬가지이다. 동체가 날아가는 동안 외부의 공기영향(저항)을 덜 받게 하려고 동체선단을 유선형으로 만든 것부터 시작한다. 동채가 받는 저항을 줄이려고 저항에 최적화된 표면처리와 페인트 신소재가 모두 동원된다. A380 동체와 날개에 탄소복합소재 채택 비율이 약 25%에 달했다. 고속철이나 선박도 같은 목적을 위해 유사하게 설계되었다. 항공기 뒷 꼬리를 날개로 된 것은 비행 안전성을 유지하며 유체저항의 분산을 도모하기 위해서이다. 날아가는 화살의 끝 부분에 새의 깃털같은 것을 부착한 것과 같은 이유이다.

 

PS. 같이 자전거를 타는 동호회 일행중 이희주 스테파노 친구가 있는데 자전거에 대해 아주 전문가 수준이다. 그가 한번은 자전거로 편대주행을 하는 방식을 가르쳐 주는데 아하 이것이 소위 말하는 에어로다이너믹 방식이구나 생각이 들어 글을 쓰게 되었다.