2세대 슈퍼칼리버가 트렉 최고의 레이스 바이크가 되는 이유
트렉 퍼포먼스 리서치 엔지니어들이 라이딩이 얼마나 더 개선될 수 있는지 입증하는 전례 없는 업계 최고의 테스트들을 실시하며 슈퍼칼리버의 퍼포먼스 이득을 살펴보는 일을 함께 즐겨보세요. 엔지니어들이 방대한 실험실 및 트레일 테스트를 통해 자기들의 엄청난 주장을 뒷받침하는 과학을 보여 드립니다. 그 과학은 바로 2세대 슈퍼칼리버가 이전 세대보다 더 편안하고 효율적일 뿐만 아니라 하드테일보다 더욱더 효율적이라는 사실입니다.
2세대 슈퍼칼리버를 개발할 때 트렉의 MTB 엔지니어들은 그들의 고유한 아이소스트러트 설계를 한 차원 개선하여 라이더들을 위해 효율, 제어력, 편안함을 크게 높였습니다.
얼핏 봐도 33% 증가된 슈퍼칼리버의 트레블이 액슬의 전반적인 운동을 훨씬 더 원활하게 해준다는 사실을 쉽게 파악할 수 있습니다. 여기에는 새그 위치로부터의 압축과 확장이 모두 포함되어 있어 충격이 있을 때 위로 압축될 수 있는 더 많은 공간은 물론이고 푹 패인 바닥과 범프의 뒷부분을 지날 때 아래로 확장될 여유 공간을 허용합니다. 게다가 2세대 슈퍼칼리버는 레버리지 비율이 18% 더 높기 때문에 샥의 반응성을 높여 주어 씰 마찰을 훨씬 더 쉽게 극복하게 해 줍니다. 마지막으로, 트렉과 락샥의 엔지니어들은 긴밀한 협업하에 페달링 효율과 지형 반응성 간의 균형이 레이스에 알맞도록 압축 댐핑을 조절했으며, 증가된 트레블은 더 빠른 리바운드 튜닝을 가능하게 하여 휠이 트레일에서 떨어지지 않도록 해 줍니다.
이 모든 특징은 라이더에게 적은 노력으로 더 빠른 주행(더 큰 효율), 더 나은 견인력(더 큰 제어력), 더 부드러운 주행(더 큰 편안함)을 허용합니다. 퍼포먼스의 이런 이점들을 입증하기 위하여 트렉 퍼포먼스 리서치 엔지니어들이 실험실은 물론 트레일에서 전례 없는 테스트를 여러 차례 실시했습니다.
크로스 컨트리 레이서라면 누구든지 뿌리와 바위를 지날 때 페달링 효율이 매우 중요하다는 사실을 압니다. 서스펜션은 전진 가속도를 보존하는 일에서 결정적 역할을 하면서 타이어가 지면에 밀착되도록 하며 불편하고 방해가 되는 본체 운동을 줄여줍니다. 간단히 말하면, 훌륭한 서스펜션은 효율, 제어력, 편안함을 동시에 높여줍니다.
실험실과 트레일의 만남
거친 지형에서 슈퍼칼리버의 페달링 효율은 트렉 퍼포먼스 리서치 랩의 트레드밀에서 테스트되었습니다. 실험실은 라인 선택과 핸들링 가변성을 피하면서도 온도와 속도, 지형 프로파일을 정확하게 제어할 수 있는 곳입니다. 지형 프로파일을 만들기 위해서 우선 저희는 샥 센서를 장착하고 트렉 트레일에서 주행하면서 트레일의 뿌리가 많은 구간에서 서스펜션 활동을 측정했습니다. 그 데이터를 활용해서 트레드밀의 프로파일이 트레일의 서스펜션 활동과 일치하도록 조절했습니다.
효율
메타볼릭 마스크로 측정함
트레드밀과 트레일의 노면을 상호 비교한 뒤에 VO2 마스터 메타볼릭 마스크를 이용해 2세대 슈퍼칼리버, 1세대 슈퍼칼리버, 하드테일에 대해 라이더와 바이크 시스템의 전반적인 효율을 측정했습니다. 이 마스크는 라이더의 산소 소비량을 측정하는 것으로, 라이더가 발휘하는 총 에너지에 대한 측정값입니다.
효율을 비교할 때 파워 미터만 단독적으로 사용하지 않는 이유가 무엇일까요? 파워 미터는 바이크를 추진하는 데 사용되는 에너지만 설명하기 때문에 반복적인 충격을 흡수하고 거친 지형에서 바이크를 제어하려는 라이더의 노력은 무시됩니다. 따라서 산소 소비량을 측정하는 일이 어떤 바이크가 가장 빠른지를 판단하기 위한 확실한 방법입니다.
타당성 있는 산소 소비 측정값을 일관적으로 얻기 위하여 저희는 5분 동안 16kmh(10mph)로 주행하는 테스트를 해보았습니다. 이때 라이더의 젖산역치파워는 60%였으며, 이는 꽤 높은 수치지만 라이더가 지속할 수 있는 수준이라고 보면 됩니다. 저희는 데이터를 꼼꼼히 살핌으로써 일차 측정값인 산소 소비량과 심박률과 크랭크 파워 따위의 이차 변수들의 안정성을 보장했기에 피로가 쌓이지 않았음을 확인할 수 있었습니다. 추가적인 일관성을 위해서 샥은 동일한 29% 새그로 설정하고 트렉 서스펜션 계산기를 이용해서 제조사 권장 설정으로 조절했습니다.
프로토콜은 충분하다 — 이미 얻은 결과를 제시하다
이런 조건하에서 테스트한 결과, 똑같은 페달링 작업에 2세대 슈퍼칼리버가 1세대 슈퍼칼리버보다는 6%, 하드테일보다는 23% 더 효율적인 것으로 측정되었습니다.
편안함
3D 모션 캡처로 측정함
측정 결과, 2세대 슈퍼칼리버가 가장 효율적인 바이크였습니다. 개선된 아이소스트러트 서스펜션 덕분에 가장 부드러운 라이딩이 가능했기 때문입니다. 그 의미는 바이크의 접점들(핸들바, 페달, 안장)에 최소한의 움직임만 전달하므로 거친 지형에서 범프의 충격을 흡수하고(샥 스프링) 에너지를 소멸시킨다(샥 댐핑)는 것입니다. 범프에서 이뤄지는 이런 충격 흡수는 라이더의 근육이 충격을 흡수하고 제어력을 유지하려고 에너지를 사용하려는 경향을 줄여줍니다. 당연하겠지만, 가장 부드러운 바이크가 라이딩하기에 가장 편안합니다.
이런 효과들을 살펴보기 위해 12대의 3D 카메라가 바이크와 신체 전체에 설치된 마커들의 움직임을 정확하게 추적해서 1초당 360회의 비율로 데이터를 수집했습니다. 각 바이크가 트레드밀에서 60바퀴를 주행한 것을 기록했으며, 그 60회의 주행들 사이의 비일관성을 최소화하기 위해서 해당 데이터를 가지고 주행 평균값으로 구했습니다.
처음에는 하단 브래킷 부분에 초점을 맞췄습니다. 그 부분은 다리에 의해 수직 운동이 흡수되고 페달을 밟는 효율이 보존되는 첫 부분입니다. 상부의 플롯에서 보듯이, 2세대 슈퍼칼리버는 하단 브래킷에서 바이크 본체의 수직 운동을 15%나 줄여줍니다. 이는 라이더의 발에 가해지는 충격이 더 적기 때문에 라이더가 몸의 균형을 잡는 일보다는 페달링에 에너지를 더 쓸 수 있다는 의미입니다.
둘째로, 저희는 안장과 라이더의 골반(엉치뼈) 사이의 상대 운동을 살펴봤습니다. 그 측정값은 페달 스토로크의 주기적 영향을 제외하면 이상적으로 제로여야 합니다. 안장과 골반 사이의 거리에 가변성이 더 크다는 것은 바이크가 라이더를 안장 위로 들어 올린다는 의미거나 라이더가 다리를 사용해서 안장 위에 떠 있으면서 안장의 움직임을 허용한다는 의미입니다. 이 두 가지 경우 모두 페달 효율을 떨어뜨립니다. 하부 플롯에서 보듯이, 2세대 슈퍼칼리버는 이전 세대에 비해 안장-골반의 상대 운동이 22% 더 적었습니다.
제어력
고속 카메라로 측정함
여러분은 바이크를 제어할 수 있는 만큼만 속도를 낼 수 있습니다. 서스펜선의 일차 역할은 기복이 있는 지면에 타이어를 밀착시켜 접지력과 제어력을 향상하는 것입니다. 이에 더해, 접지력이 더 크다는 것은 바이크를 앞으로 나아가게 하는 추진력을 위한 힘 전달이 더욱 효율적이란 의미입니다.
이 영상에서 우리는 2세대 슈퍼칼리버(블루)와 1세대 슈퍼칼리버(오렌지)의 액슬 운동을 비교해 봅니다. 액슬 마커들을 오버레이해서 보면, 2세대의 경우가 후방 휠에서 더 빠르고 차분한 제어력이 유지되며 충격을 받은 후에 접지력을 더 빨리 회복했다는 것이 확인됩니다.
서스펜션 활동
샥 센서로 측정함
2세대 슈퍼칼리버의 효율과 제어력, 편안함이 어떻게 더 나아질 수 있는지 이해할 목적으로 바이크의 아이소스트러트에 리니어 포텐셔미터를 장착한 뒤에 1초당 5천 개의 샘플의 비율로 샥의 변위를 측정했습니다. 약간의 미적분을 통해 후방 액슬에 ‘서스펜션 사용 엔벨롭’(suspension usage envelope)이라는 플롯에 이르렀습니다. 이 플롯은 똑같은 라이딩 조건들에서 샥의 스프링과 댐퍼가 어떻게 작용하여 휠 운동을 허용하는지에 대한 전체적인 그림을 제시합니다. 이 오버레이에서 2세대 슈퍼칼리버의 새로운 아이소스트러트의 설계가 이 라이딩 시나리오에서 서스펜션 활동을 훨씬 더 적극적으로 만드는 결과를 초래해 후방 휠이 범위는 68% 더 넓고 속도는 71% 더 빠름을 확인했습니다. 여기에는 새그 위치에 상대적으로 압축과 확장이 더 크다는 사실이 포함되는데, 이는 충격 흡수와 지형 추적(견인력)에 핵심입니다.
지금까지 저희 테스트는 거친 지형에서 페달링할 때의 퍼포먼스를 조사하는 것이었습니다. 그 퍼포먼스는 크로스 컨트리 레이싱의 명백한 핵심 요소입니다. 하지만 현대의 크로스 컨트리 코스에서는 기술적인 구간과 바위투성이 내리막을 지날 때 자신감 있게 돌진하는 기량의 바이크들이 점차 더 우위를 점하고 있습니다. 이런 유형의 지형에서 2세대 슈퍼칼리버가 어떤 퍼포먼스를 보이는지 조사하기 위하여 저희는 실험실 복장을 벗어던지고 휴대용 포켓 보호장구를 챙겨서 다시 숲으로 갔습니다.
다시 트레일로 향하다
트렉 본사에 연결된 MTB 트레일에 나간 저희는 바위투성이 내리막을 파악한 뒤 고해상도 3D 레이저 스캐너를 사용하여 트레일의 위상을 정확하게 매핑하는 일부터 시작했습니다. 15% 경사에 바위들이 약 8m(25ft) 길이로 뻗어 있었고, 여기에는 최대 180mm(7in) 높이의 범프와 드롭이 여러 곳 포함되어 있습니다.
편안함과 효율
3D 모션 캡처로 측정함
저희는 여러 개의 대형 삼각대와 커스텀 나무 마운트, 그리고 수백 미터에 달하는 케이블을 사용하여 12대의 3D 모션 캡처용 실험실 카메라를 숲속에 재현했습니다. 이 획기적인 테스트 기법은 트레일에서 바이크의 운동과 위치를 정확하게 재구성할 수 있게 해 주었습니다.
트레일은 실험실에 비해 제어가 더 어려운 환경이므로 저희는 심혈을 기울여서 진입 속도와 라인 선택 등 가변 요소들을 제어했습니다. 여러 차례의 주행이 이뤄지는 동안 바이크를 3D로 추적할 수 있던 덕택에 저희는 이런 요소들을 측정하고 유사한 주행을 함께 묶음으로써 비교 타당성을 높였습니다. 결국 각 바이크에 대해 5차례의 주행을 분석했으며, 이때 평균 진입 속도는 21km/h +/- 0.7(std)(13mph +/-0.5(std))였습니다. 바이크와 트레일 자체에 마커들을 사용해서 각 바이크의 트레일 측면 진입 위치가 일관적으로 0.10m(3.9 in) 이내로 유지되도록 계산했습니다.
바이크에서 움직이는 부품들을 개별적으로 추적함으로써 측면 흔들림, 서스펜션 사용, 전진, 승차감의 부드러움 정도, 지상 추적 등 여러분이 생각할 수 있는 모든 측면에서 2세대 슈퍼칼리버의 차이점들을 살펴봤습니다. 다음 영상에서 저희는 레이저로 스캐닝한 트레일 노면에 후방 액슬이 상대적으로 어떻게 추적되었는지를 설명한 다음에 모든 주행 데이터를 오버레이한 상태로 액슬의 경로들을 비교해서 보여드립니다.
후방 액슬과 본체 추적을 통해 공간 내에서 바이크의 정확한 위치와 속도를 알 수 있었습니다. 주행 라인들이 미세하게 바뀌고 트레드밀에 비해 반복 횟수가 적은 탓에 트레드밀에 사용했던 분석을 똑같이 수행하기가 어려웠으나, 데이터에 대한 다른 접근방식도 똑같은 경향성을 뒷받침해 주었습니다. 다시 말씀드리지만, 2세대 슈퍼칼리버가 어떻게 부드러운 라이딩을 훌륭하게 해내어 라이더가 나중에 라인을 내려갈 때 페달을 더 힘차게 밟을 에너지를 여전히 가질 수 있는지는 명백히 알 수 있었습니다.
또한 주행 막바지에 홀로 떨어져 있는 바위를 지날 때 쉽게 관찰되었듯 2세대 슈퍼칼리버는 장애물을 넘을 때 추진력이 더 컸습니다. 그 바위를 넘어가는 바이크들을 보시면, 2세대의 우수한 서스펜션이 속력 저하 없이 충격 완화를 돕습니다. 저희는 똑같은 거리에서 속도 변화가 최소였다는 것과 1세대 슈퍼칼리버와 하드테일에 비해서 들어갔을 때부터 나올 때까지 속력의 손실이 전반적으로 적었다는 것을 확인했습니다.
제어력
고속 카메라로 측정함
저희는 고속 카메라를 사용해 액슬 운동을 정확하게 추적하고 타이어가 트레일에서 떨어졌다가 다시 닿을 때 접지력을 측정할 수 있습니다. 민첩한 엔지니어와 무수한 아웃테이크가 결합된 슬라이더 레일 시스템을 통해서 작동 중인 아이소스트러트가 움직이는 장면을 근접 촬영할 수 있었던 것은 물론이고 지면에 낮게 고정된 삼각대로 교정된 2D 모션 추적을 촬영했습니다.
이 영상에서 보셨듯이 2세대 슈퍼칼리버의 휠은 지면에 더욱 밀착되어 있었고, 깊은 드롭을 지나거나 충격을 받았을 때 견인력을 더 빨리 회복했습니다. 영상에 나와 있던 2개의 가장 큰 드롭의 경우에 2세대 슈퍼칼리버가 다른 테스트 바이크들보다 견인력을 14-50% 더 빨리 회복했습니다. 트레일에 더욱더 밀착되어 있다는 것은 제동과 조향에 있어 제어력이 더 크다는 의미입니다.
서스펜션 활동
샥 센서로 측정함
이런 퍼포먼스 이득을 가져온 원천은 새 아이소스트러트 서스펜션이며, 이것도 선형 센서로 계측했습니다. 실험실에서 실시했던 것과 마찬가지로, 저희는 서스펜션이 작동할 때 샥의 운동을 측정했고 트레일에서 하강할 때 2세대 슈퍼칼리버가 더욱 활동적이었던 덕분에 1세대에 비해 40% 더 움직이고 31% 더 빠르다는 사실을 확인했습니다. 중요한 점은 역동적 새그 지점의 위와 아래에서 운동 범위가 더 컸는데, 이는 충격 역량과 지면을 따라가는 견인력이 각각 상당히 증가했음을 나타냅니다. 사실, 2세대 슈퍼칼리버는 1세대의 최대 트레블(바텀 아웃) 지점 이상으로 압축하면서도 심지어는 더 큰 충격과 착지를 감당할 여유 공간이 남아 있었습니다.
요약
저자 정보
폴 하더는 트렉 바이시클의 책임 R&D 엔지니어입니다. 2007년 위스콘신 주립대학교 매디슨에서 기계공학 석사 학위를 받은 이후로 그는 줄곧 과학과 혁신을 통해 여러분의 바이크를 더 개선하는 커리어에 전념해왔습니다.
웬디 옥스 박사는 트렉 바이시클의 생체역학 연구 엔지니어입니다. 그녀는 위스콘신 주립대학교 매디슨에서 생명공학 박사 학위를 받았습니다.
선임 생체역학 엔지니어인 카일 러스는 2011년부터 트렉 바이시클에서 라이더-자전거 상호작용을 연구해왔습니다. 인간의 운동과 사이클리스트의 생리학을 이해하려는 그의 열정은 오하이오 주립대학교에서 석사 학위를 받기 위해 공부하는 동안 시작되었습니다.