자전거 무게 감량은 바퀴부터

자전거에서 무게 감량은 매우 큰 고민거리이고 중요한 부분입니다.
주행성능에 영향을 끼치기 때문이기도 합니다만 어떤 경우에는 그냥 재미와
자기 만족을 위해 무게 감량을 하기도 합니다.

무게를 감량할 수 있는 부분은 자전거 자체 무게와 타는 사람의 몸무게가 있습니다.
자전거의 무게는 다시 림/타이어, 바퀴살, 이외의 부분(이하 차체라 함)으로 나뉩니다.
나눈 기준은 물리적으로 감량의 효과에 따른 것입니다.
이제 하나씩 살펴보겠습니다.

아래의 계산은 어디선가 퍼 온 것입니다. 식에 대한 질문은 하셔도 잘 모릅니다.

가정
1. 공기저항, 접지저항, 회전저항 등을 없다고 가정합니다.
    따라서 정확한 값은 아니지만 상대적인 값은 알 수 있을 것입니다.
2. 각각의 곳에서 감량한 무게는 같다고 가정합니다.
   각각의 곳에서 동일한 무게를 감량했을 때 어느 정도의 차이가 있는지를 살피는 것으로
   각각의 감량 무게분를 구분하기 위해 , ,  을 쓰지만 실제  입니다.
   
자전거에 올라 타서 패달을 굴러 자전거의 속도가  에 이르기까지 들어간 힘은

........................ (식1)

1. 차체에서 무게 만큼 감량했을 때 덜 들어가는 힘()

위의 (식1)과 같다.


2. 림/타이어에서 무게 만큼 감량했을 때 덜 들어가는 힘.()

   ............................(식2)

 (회전관성) ................................(식2-1)

   (바퀴의 회전각속도) .......................(식2-2)

(식2-1)과 (식2-2)를 (식2)에 대입하면

..............(식3)


 이므로

 가 되어 차체 무게를 줄이는 것보다 림/타이어를 무게를 줄이면 2배의 힘이 덜 든다.
다시 말하면 차체에서 200g을 줄이는 것과 림/타이어에서 100g을 줄이는 것은 같은 효과를 나타낸다.


3. 바퀴살(스포크)에서 무게  만큼 감량했을 때 덜 들어가는 힘.()

..................................(식4)


(회전관성) ...................................(식4-1)


   (바퀴의 회전각속도) ...........................(식4-2)

(식4-1)과 (식4-2)를 (식4)에 대입하면

가 되어 바퀴살을 줄이는 것이 차제를 줄이는 것보다 33% 정도 효율적이다.

다시 말하면 바퀴살에서 50g을 줄이면 차체에서 67g을 줄이는 것과 같다. 바퀴살의 무게 차이는 거의 없으므로
실제 효과를 림과 타이어만큼 볼 수는 없다.


4. 언덕을 오를 때 차체무게 감량과 바퀴무게 감량의 차이

오르막 오르는 속도  이므로

   

오르막에서는 평지보다 속도변화가 적으므로 평지보다 효과는 적어지지만 차체를 줄이는 것보다 효과적이다.
수직 성분에 대해서는 차체 감량이든 림/타이어 감량이든 동일하다.


5. 몸무게 감량의 효과

그리고 자전거 무게와 주행자의 무게가 함께 가벼워질 경우 업힐은 상당히 향상된다는 보고가 있다.

간단히 말하면 몸무게를 줄이면 오르막길을 빨리 오르는데 큰 도움이 된다.
이는 많은 사람들이 잘 알고 있는 사실이지만 어느 정도일까?

예를 들어,
현재 몸무게가 81kg이고 젖산역치에의 출력이 300W인 사람은 = 3.7W/kg(300W/81kg)이라면
몸무게를 줄여 76kg이 되면 젖산역치에서 출력이 300W 사람은 = 3.9W/kg(300W/76kg)이 된다.

이와 같이 다리힘의 출력이 9% 향상된다.
그러나 다리 운동으로 몸무게를 줄인다면 운동하는 동안 출력이 향상될 것이므로 실제는 9% 이상 향상될 것이다.