콜나고 에어로바이크 Y1Rs 공개

2024년 12월 09일

신제품콜나고 에어로바이크 Y1Rs 공개

콜나고가 급진적인 형태의 에어로바이크 Y1Rs를 공개했다. 개정된 UCI 규정을 최대한 활용해서, 월드 투어에서 가장 공기역학적 효율이 뛰어난 자전거로 완성시키는 것이 개발 목표였다.

V4Rs로 월드 투어에 참가하고 있는 UAE 팀 에미레이트는 콜나고에 특별한 요청을 전달했다. 레이스가 점차 빨라지고, 업힐에서조차 속도가 20㎞/h 이상 유지되며, 장거리 브레이크아웃도 평범한 일이 되었고, 스프린트 경쟁은 밀리미터 단위로 승패가 갈리고, 평지와 언덕이 섞여 있는 타임트라이얼이 증가하고 있다는 것. 2021년 UCI의 자전거 기술 규정이 개정되었으니, 이를 최대한 활용해서 특정 상황에 집중된 특별한 자전거가 필요하다고 말한 것.

“V4Rs는 완벽한 올라운드 자전거지만, 몇몇 레이스에는 공기역학학성능에 초점을 맞춘 에어로바이크가 필요합니다.”

콜나고는 V4Rs와는 전혀 다른 그리고 공격적인 디자인을 채택한 에어로바이크로 대답했다. Y1Rs라는 이름은 프레임과 핸들바에 사용된 Y자 형태에서 따온 것.
Y1Rs은 자전거가 공기와 처음 만나는 부분인 전면부에 파격적인 디자인을 채용했다. Y자형으로 나뉜 핸들바와 좌우로 좁게 만들어진 헤드튜브 그리고 포크와 연결되어 헤드튜브를 덮는 카울로 구성되는 부분이다. 좁은 헤드튜브와 Y자형 핸들바 덕분에 강성저하 없이 전면부의 면적이 19% 감소했다. Y1Rs의 전용 콧핏인 CC.Y1은 V4Rs와 C68에 사용 중인 CC.01 핸들바와 비교했을 때 중앙 부분에서 공기의 흐름이 분리되지 않고 자연스럽게 흘러갈 수 있도록 공기역학디자인을 최적화시켰다. Y자형 디자인 뿐 아니라 핸들바와 스페이서 통합 또한 UCI의 규정을 최대한 활용했다.

CC.Y1은 뛰어난 공기역학성능을 보이면서도 스프린터가 사용했을 때도 핸들바가 변형되지 않도록 높은 수직/수평 강성을 유지시켰다. 이를 위해서 여러 가지의 카본 레이업 설계와 헤드셋 컨셉이 테스트되었고, 이 중 가장 강성이 높은 디자인이 채택됐다. 콜나고는 테스트 결과 CC.Y1이 경쟁사의 에어로 콕핏보다 16% 더 높은 강성을 나타냈다고 말한다. CC.Y1은 핸들바의 폭과 스템 길이에 따라 총 10가지 사이즈로 생산된다.

헤드튜브는 앞에서 보면 좌우로 좁지만, 측면에서 보면 헤드튜브 카울과 만나 앞뒤로 길어진 형태다. 측면 공기 흐름을 개선하기 위함이다. 헤드셋 베어링을 내장한 구조적인 헤드튜브 부분과 포크와 연결된 전면 카울 그리고 통합설계된 스페이서와 일체형 핸들바가 하나의 시스템을 이룬다.

파격적인 형태의 전면부와 이어지는 다운튜브의 형태도 공기역학성능을 극대화시키기 위한 디자인이다. 회전하는 앞 휠을 지난 공기의 흐름이 원활하게 뒤로 흘러갈 수 있도록 다운튜브 일부를 휠 모양과 비슷하게 곡선화시켰다. 다운튜브의 모양 결정과 휠과의 간극 설정을 위해서 콜나고는 폴리테크니코 디 밀라노 그리고 칼리파 대학교(아랍에미리트)와 협업했다.
연구팀은 CFD 데이터는 윈드터널에서 측정한 실제 데이터와 30%까지 차이가 날 수 있다는 것을 알고, 보다 정확한 데이터 수집과 분석을 위해 노력했다.

자전거에서 발행하는 공기의 흐름과 항력을 보다 정확하게 해석하기 위해서, 70개의 구멍이 뚫린 프레임을 3D 프린터로 만들고 각 구멍마다 압력 게이지를 설치했다. 그리고 공기가 압력을 가하고 분리되는 지점을 찾아 분석하고 이를 디자인에 반영해 새로운 프레임을 만들어 테스트를 반복하면서 각 부분의 튜브 형태를 완성했다. 콜나고와 두 대학의 공기역학 연구결과에 따르면, Y1Rs에 적용된 튜브들이 UCI의 규정 내에서 항력을 최소화시키는 디자인이라고.

Y1Rs는 시트튜브와 시트포스트의 디자인에서도 파격을 이어간다. 공기역학성능을 끌어올리면서 에어로바이크의 단점으로 지적되던 ‘하드한 승차감’을 개선하기 위함이다. 시트포스트와 연결된 시트튜브 그리고 시트튜브와 연결된 시트스테이가 각각 Y자 형을 이룬다. 콜나고는 이중 Y자형 디자인이 높은 수직순응도를 갖기 때문에 에어포일 형태의 일자형 시트튜브와 시트포스트 대비 뛰어난 승차감을 가지며, 안장 위에서 오랜 시간을 보내는 레이서들의 피로를 줄여준다고 말한다.

콜나고는 Y1Rs의 공기역학성능을 윈드터널 테스트를 통해서 확인했다. 그동안 월드 투어에서 활약해 온 자사의 올라운드 자전거 V4Rs와 테스트를 거쳐서 가장 공기역학성능이 뛰어난 경쟁사의 자전거가 최종 비교 대상이 되었다. 월드 투어의 펠로톤 속도를 가정한 시속 50㎞를 달릴 때 필요한 파워를 바람의 방향에 따라 구분해서 측정했는데, 입사각이 0도일 때와 다양한 각도(최대 15도)의 평균치에서 Y1Rs가 가장 낮은 파워를 기록했다.

2개의 물통케이지에 물통을 하나를 꽂은 완성차 기준으로 Y1Rs는 50㎞/h를 유지할 때 103와트(입사각 0도)와 117와트(0도에서 15도까지의 평균치)가 필요했고, V4Rs는 123와 145와트 그리고 현재 월드투어 최고의 에어로바이크는 106와 126와트가 필요했다. 경쟁 모델 대비 각각 2.8%와 7.1% 낮은 힘으로 같은 속도를 유지할 수 있다는 것.

자전거 위에 마네킹을 태우고 바람의 각도를 0도에서 10도까지 변경하면서 실시한 테스트에서도 Y1Rs는 V4Rs와 경쟁 모델 대비 더 좋은 결과를 나타냈다. 올라운드 로드바이크 V4Rs에 비해서는 4.8%(입사각 0도)와 5%(0도에서 10도까지 평균치) 더 낮은 파워를 필요로 했고, 타사 에어로바이크에 비해서는 0.25%와 1.6%의 힘을 아낄 수 있는 것으로 나타났다.

콜나고는 V4Rs를 개발하는 과정에서 실제 레이스 상황에서 필요로 하는 실제 동적 강성(RRS) 설계를 도입한 바 있다. 콜나고 엔지니어들은 같은 진행과정을 거쳐서 Y1Rs을 완성했다. 공기역학성능을 최대한 끌어올리는 동시에 스프린터들이 뿜어내는 강한 파워를 견딜 수 있는 높은 강성을 부여하기 위해서, 실제 레이스 상황을 시뮬레이션하고 각 부분의 변형 정도를 측정했다.

스프린트 포지션에서는 프레임의 뒷삼각과 BB, 포크, 핸들바 강성의 영향을 받는데 힘을 받는 방향이 여러 방향인 점을 고려했다. 뒷삼각과 BB 그리고 포크는 자전거가 좌우로 기울면서 평면에서 벗어난 방향으로 힘을 받게 되고, 핸들바는 수평과 수직 모든 방향으로 힘이 가해진다. 콜나고는 스프린트 시의 실제 동적 강성을 측정할 때 75㎏의 라이더가 1500와트로 페달링을 하는 상황을 가정해 테스트했다.

클라이밍 포지션 테스트에서는 체중을 60㎏으로 설정하고 라이더가 안장에 앉아서 390와트를 유지하는 것을 가정했다. 클라이밍 시 중요한 부분은 BB와 포크 그리고 핸들바와 시트포스트이며, 스프린트할 때와는 달리 자전거가 곧게 세워진 상태에서 부하가 걸리게 된다.
이렇게 각 부분에 필요한 강성을 힘의 방향과 크기에 따라서 최적화시킨 결과 스프린트 포지션에서는 V4Rs보다 강성이 3.5% 더 높고, 클라이밍 포지션은 동일한 강성을 발휘한다.

지오메트리와 프레임 사이징은 두 UCI 월드 팀인 UAE 팀 에미레이트와 여성 팀인 UAE 팀 ADQ 선수들의 피드백을 반영해 결정됐다. 헤드튜브와 시트튜브 각도, 리치/스택 비율 그리고 포크 트레일이 V4Rs와 달라졌다. 공기역학적이고 공격적인 탑승 자세를 유지하기 쉽도록 헤드튜브와 시트튜브의 각도를 V4Rs보다 가파르게 설정했고, 같은 이유로 리치/스택 비율을 증가시켰다.