핸들바 디자인 혁명

핸들바는 지구력 트랙 경주에서 가장 빠르게 진화하는 구성 요소라고 할 수 있습니다. 최근 몇 년 동안 크기와 모양이 크게 변경되었습니다. 그런데 왜 전통적인 Merckx 스타일 바에서 변경해야 할까요? 그리고 최근의 혁신은 우리가 더 빠르게 달리는 데 어떻게 도움이 됩니까? 답은 공기역학입니다.

1972년 시간 기록 중 Eddy Merckx(사진 출처: James Lockwood 사진)

핸들바는 항상 라이더와 자전거 사이의 중요한 접점으로 알려져 왔습니다. 라이더의 제어력과 편안함의 대부분은 이 하나의 구성 요소에 의해 결정됩니다. 하지만 최근에는 공기역학이 핸들바 혁신을 주도하고 있습니다.

핸들바는 트랙 사이클리스트의 에어로 패키지에서 두 가지 중요한 역할을 합니다.

1. 라이더가 공기 흐름을 통해 몸의 위치를 ​​잡는 방법에 영향을 미칩니다. 아래 이미지에서 라이더의 신체 크기를 트랙 자전거의 정면에서 비교해 보면 신체 위치가 항력 생성에 가장 큰 영향을 미치는 요소임을 알 수 있습니다. 일반적인 규칙은 신체 위치가 경주 속도에서 경험하는 총 항력의 80% 이상을 차지하며, 나머지 항력 및 마찰 손실은 자전거가 담당한다는 것입니다. 핸들바는 여러 가지 방법으로 공기를 가르며 신체 모양을 조작할 수 있다는 점에서 다재다능합니다.
   
   

   네덜란드 트랙 사이클 선수 Matthijs Büchli가 2019년 DNW 풍동을 방문합니다. (사진 출처: DNW)

2. 이는 시스템의 첫 번째 부분이 바람에 부딪히는 것을 의미하는 리딩 엣지입니다. 이로 인해 모양과 크기는 공기가 바 자체를 지나 하류의 물체로 이동하는 방식에 중요한 영향을 미칩니다.

이러한 두 가지 측면(신체 위치 및 핸들바 모양)을 최적화하면 전체 항력 계수와 자전거 타는 사람의 정면 영역("CdA"라고도 함)을 낮출 수 있으며, 이로 인해 자전거 타는 사람이 주어진 속도에서 더 적은 전력 출력을 필요로 하게 됩니다. 핸들바는 에어로를 가능하게 하는 요소이므로 독립적이기보다는 시스템 내의 구성 요소로 더 많이 생각해야 합니다.

핸들바 개발

트랙 지구력 이벤트에 대한 핸들바 디자인의 근본적인 차이를 확인하기 위해 시계를 멀리 되돌릴 필요가 없습니다. 몇 번의 올림픽 사이클 전에는 도로와 호환되지 않는 핸들바를 찾기가 어려울 것입니다. 에어로 테스트 시설의 발전에도 불구하고 업계에서 핸들바 최적화의 잠재력을 깨닫는 데는 시간이 걸렸습니다. 다음은 세계적 수준의 성능을 발휘하고 장비를 로맨틱하게 만드는 데 도움이 되는 핸들바의 5가지 디자인 변경 사항입니다.

핸들바 너비

로드 레이싱의 경우 전통적인 너비는 항상 40cm 이상이었습니다. 자전거 피팅은 라이더의 어깨 너비에 맞는 핸들바를 장착하면서 이러한 추세를 거스르기 시작했습니다. 따라서 더 작은 프레임 라이더는 38cm 및 36cm 너비 바를 채택하기 시작했습니다. 그 뒤에 있는 이론은 손목과 어깨를 정렬하여 상체의 긴장을 방지하는 것이었습니다. 이는 사실일 수 있으며 장거리 이벤트에 중요할 수 있습니다. 그러나 성능과 속도가 최우선인 경우 편안함을 희생하는 경우가 있습니다. 이것이 바로 트랙 사이클 선수들이 더 일찍 더 좁은 바를 채택하여 더 짧고 더 빠른 경주를 펼친 이유입니다. 높은 수준의 운동선수는 일반적으로 근력 및 컨디셔닝 훈련을 훈련 프로그램에 통합하여 보다 극단적인 자세를 흡수하는 데 도움이 될 수 있습니다.

핸들바 너비에 대한 큰 변화는 공기 역학자와 장비 개발자가 좁은 핸들바의 기능과 사이클리스트의 CdA에 미치는 영향을 탐구하기 시작했을 때 일어났습니다. 줄어든 정면 면적과 보다 공기역학적 자세를 통해 27cm의 좁은 바에서 경주하는 방향으로 전환하게 되었습니다. 더 좁은 막대가 테스트되고 있다는 이야기가 있지만 아직 주요 행사에서 사용되는 것을 본 적이 없습니다. 라이더의 팔을 서로 가깝게 모으면 공기 흐름이 더욱 간소화되고 팔꿈치와 바가 벌어지지 않아 정면 영역이 최소화됩니다.

핸들바 배치

좁은 핸들바를 채택하고 라이더의 무릎과 팔꿈치가 충돌하는 것을 방지하려면 자전거의 도달 거리가 충분히 길어야 합니다. 이러한 깨달음은 더 긴 자전거와 스템에 대한 필요성을 촉발시켰고, 그 결과 아래의 Campbell Stewart와 유사한 위치를 차지하게 되었습니다. 다행스럽게도 더 긴 도달 거리를 허용하는 2023년 UCI 규칙 변경으로 인해 이러한 위치가 가능해졌습니다. 이전에는 50mm였던 핸들바를 프론트 액슬에서 100mm 더 멀리 실행할 수 있습니다.

Campbell Stweart (사진 제공: Darjo Bellingheri, 2023)

도달 거리가 더 넓은 런닝 트랙 핸들바의 또 다른 이유는 트랙 자전거에 시프터/브레이크 레버가 없다는 점입니다. 로드 자전거 시프터는 손을 더 앞쪽으로 가져오며, 시프터의 접촉 지점이 얼마나 앞쪽에 있는지 아래에서 확인할 수 있습니다. 이 차이는 트랙 위치에서 보완되어야 하므로 일반적으로 스템과 프레임이 더 길어집니다.

시프터가 포함된 로드 자전거 핸들바(사진 출처: FSA)

에어로 프로파일 튜빙

실린더는 공기를 효율적으로 절단하지 않습니다. 아래는 원형 단면(왼쪽)과 날개 단면(오른쪽)에 대한 공기 흐름 시뮬레이션입니다. 날개 모양의 후류가 훨씬 작은 것을 볼 수 있습니다.

현재까지 대부분의 디자인은 바 자체와 격리된 환경에 중점을 두고 있습니다. 그러나 Ribble과 같은 브랜드는 하류의 물체와 더 잘 상호 작용하기 위해 공기 흐름을 조작하는 모양을 사용하려고 시도했습니다. 이 개념은 라이더에 따라 크게 달라지며 검증하려면 광범위한 테스트가 필요합니다. 그러나 아이디어는 들어오는 고속 흐름을 방해하여 하류 물체에서 고압 영역을 줄이는 것입니다.

Ultra SL R용 Ribble의 핸들바. (사진 제공: Ribble)

이는 최소한의 흐름 '분리'에 초점을 맞춘 대부분의 에어로 핸들바와는 다릅니다. 흐름이 분리되면 물체 뒤에 저압 구역이 형성됩니다. 결과적인 압력 항력을 유발하는 것은 이 구역과 전면의 고압 구역 사이의 차이입니다. 대부분의 시나리오에서 이로 인해 속도가 느려지므로 대부분의 핸들바는 아래 층류 유선형에서 볼 수 있듯이 흐름 분리를 최소화하는 것을 목표로 합니다.

그립 C가 있는 Velobike Skat 핸들바

모양

인체 공학은 핸들바 디자인의 중요한 부분으로 남아 있으므로 수년 동안 드롭 핸들바가 많이 반복되었습니다. 공격적인 후드 위치가 공기역학에 좋다는 사실이 인식되면서 '전통적'에서 '컴팩트한'으로 전환되었습니다. 콤팩트 바를 실행하면 후드 위치를 낮추는 동시에 방울이 같은 위치에 유지될 수 있습니다.

코빈 스트롱(사진 출처: Eugene Bonthuys)

완성

통합 조종석은 이제 프로 로드 사이클링 어디에서나 볼 수 있습니다. 트랙 사이클링은 항상 개별 구성요소 에어로보다 전체 시스템 에어로에 우선순위를 두었다는 점에서 다릅니다. 그럼에도 불구하고 예산이 넉넉한 일부 팀에서는 파리 올림픽을 대비해 라이더 개인의 사양에 맞춘 일체형 조종석에 투자하고 있습니다. 자전거 핏은 역동적이며 트렌드가 발전하고 개인별 핏이 발전함에 따라 이러한 운동선수는 향후 모듈 시스템으로 다시 전환하기로 선택할 수도 있습니다.

결론

타임 트라이얼 및 추적 위치 최적화에 대한 광범위한 연구가 있었지만 지구력 트랙 핸들바는 2020년 이전에는 상대적으로 손길이 닿지 않은 공간으로 남아 있습니다. 이는 중간 공기 역학 시뮬레이션의 복잡성 때문일 수 있습니다. 풍동 테스트는 다른 라이더의 공기 역학적 '세척'이 진행 중인 경우에는 덜 적용 가능합니다. 이제 CFD(전산유체역학)가 더욱 널리 사용되고 이해되고 있으므로 난류 흐름을 통한 순환 시뮬레이션이 미래 혁신을 주도할 가능성이 높으며 기존 드롭바에 대한 더 많은 설계 변경을 보게 될 것입니다.

사이클리스트의 CFD 시뮬레이션(사진 출처: 2024년에 도전할 준비가 된 INEOS 척탄병, YouTube 동영상)

좁은 핸들바와 같은 개념의 점진적인 수용은 느렸습니다. 이는 도로 위치를 반영하려는 라이더와 관련이 있을 수 있습니다. 그러나 트랙 사이클링은 고유한 요구 사항이 있는 별개의 분야입니다. 트랙 사이클링의 고유한 특성을 인식하고 그에 따라 장비를 조정함으로써 라이더는 자신의 성능을 향상시킬 수 있습니다. 우리는 이미 세계적 수준의 트랙 라이더들의 적응 의지와 성공 사이의 상관 관계를 확인하고 있습니다. 이러한 태도가 계속해서 스포츠의 성장 추진력에 기여하는 것을 보는 것은 흥미로울 것입니다.

Velobike Innovation의 엔지니어링 인턴십의 일환으로 Dan Gardner가 작성함