와스-G는 위아위스의 에어로바이크다. 전작인 와스-1에 이은 2세대 모델로 신소재인 그래핀을 첨가한 카본과 EPM 성형 공법을 적용해 공기역학성능은 물론 가벼운 무게와 높은 강성을 자랑한다.
위아위스 와스-G.
자전거 제조사들의 에어로바이크에 대한 고심은 빨리 달리기 위한 사이클리스트들의 열망과 맞닿아 있다. 공기저항을 줄이는 그 자체가 빠른 속도를 얻는 해법이 되기 때문이다. 그러기에 대다수 브랜드들이 에어로바이크를 라인업 가장 앞자리에 내놓는 건 어쩌면 당연한 일이다.
2016년 위아위스는 와스-1의 풍동실험을 실시했다.
전북대학교 풍동실험센터에서 실시한 이 실험에서 와스-1은 올라운더인 리제로보다는 20% 높은 공기역학성능을 보였으며, 유수의 에어로바이크와 뒤지지 않는 성능을 검증했다.
위아위스도 이 같은 고심 끝에 2016년 자사 에어로바이크인 와스-1과 올라운더인 리제로를 타사 비교군과 함께 풍동실험 했다.
전북대학교 풍동실험센터에서 실시된 이 실험의 목적은 와스-1 개발과정에서 CFD로만 추정했던 공기역학성능을 검증하고, 자사 올라운더를 비롯해 타 브랜드 비교군과의 차이를 객관화하기 위해서였다. 실험결과 와스-1의 공기역학성능은 타 브랜드 에어로바이크 비교군 평균을 상회하는 수준이었고, 당시 위아위스 올라운더인 리제로보다는 20% 높은 공기역학성능을 보였다.
강성과 경량에 중점을 둔 에어로바이크
와스-G는 위아위스의 풍동실험 이듬해인 2017년 발표한 2세대 모델이다. 안타깝게도 발표 당시엔 함께 선보인 신형 경량 올라운더 컬식스에 초점이 맞춰져 크게 부각되지 못한 면이 있다. 더구나 변속성 개선을 위해 케이블 루트가 변경된 것 외엔 외형 변화가 없어 이목이 집중되지 못 했다.
와스-G는 업그레이드된 소재와 공법을 적용한 위아위스의 2세대 에어로바이크다.
앞선 풍동실험에서 와스-1은 기대이상의 성적표를 받아들었고, 이후 후속 모델은 공기저항을 줄이기 위한 역학구조를 변경하기보다 일반 사용성능을 높이는데 주력했다. 반면, 와스-1과 공기역학성능에서 큰 격차를 보인 올라운더는 신형 개발을 한 셈이다.
와스-G의 변화는 실상 외관이나 케이블 루트가 아니다. 신소재 그래핀을 첨가한 새로운 나노카본이 사용된 것과 앞 삼각을 나누지 않고 한 번에 적층하는 EPS 공법으로 바뀐 것이 가장 큰 변화다.
카본 프레임은 탄소섬유 원단에 수지를 침착(스며들게 하여 들러붙게 함)시킨 프리프레그라는 재료를 사용해 만든다. 프리프레그를 적층설계에 따라 마름질(옷이나 재료를 치수에 따라 재단함)하여 이를 요소요소에 쌓아 올리는 방법으로 프레임 형태를 잡는다. 이렇게 적층을 마친 형상을 금형에 넣어 프레임 안팎에 고압을 가하며 높은 온도로 가열해 성형한다.
위아위스는 자사에서 사용하는 프리프레그를 자체 생산한다. 종전까지 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube, CNT)를 수지에 분산(밀도가 고르게 섞음)한, 이른바 나노카본(상표명)을 사용했었다. 수지에 섞인 CNT는 카본섬유 사이를 고르게 메워 내구성과 강성, 진동감쇠성 같은 물성을 향상시킨다. 그런데, 와스-G를 만드는 프리프레그에는 CNT 대신 그래핀이라는 물질을 적용했다.
CNT(왼쪽)와 그래핀의 분자구조.
그래핀의 분자구조는 탄소원자 1개가 다른 탄소원자 3개와 결합된 연속체로 흑연과 유사하다. 다른 점이라면 흑연은 이런 분자구조가 층층이 쌓인 형태지만 그래핀은 한 겹뿐이라는 것이다. 그래핀은 탄소섬유나 CNT 같은 탄소동소체이나 원자결합이 단층 평면이기에 그 두께가 원자 크기인 셈이다. 두께가 CNT 굵기에 십수분의 1 밖에 되지 않는 미립자이지만 물질적 특성을 잃지 않고, 고른 전자이동도를 보이며 변형에 대한 저항도 크다.
강철보다 10배도 넘게 강하다는 탄소섬유는 그 분자구조가 1%만 변형되어도 끊어진다. 한편, CNT는 분자구조가 15% 정도 변형되어도 특성을 유지하고, 강도면에서는 최고 17배까지 더 강하다. 이런 CNT의 인장탄성율을 측정했더니 영계수(Young’s modulus, 인장탄성율, 물질이 특성을 유지하는 정도이자 변형율의 척도)가 최대 100Gpa(기가파스칼)에 이르렀다는 보고가 있었다. 헌데, 그래핀의 영계수는 무려 1Tpa(테라파스칼, 1000Gpa)에 이른다.
그래핀은 현재 산업에 적용된 탄소동소체 중 부피에 비해 물리적‧화학적 안정성이 가장 높아 그 쓰임이 날로 확대되고 있다.
이전엔 프레임을 4~5개 부분으로 나누어 적층(왼쪽)한 후, 합치는 방법을 썼으나 와스-G는 프레임을 나누지 않고, EPS 프리폼에 프리프레그를 이음새 없이 적층하는 EPM 공법(오른쪽)을 썼다.
이렇게 그래핀을 적용한 카본 프리프레그를 EPM 공법으로 적층했다. EPM 공법이란, ‘EPS Preform Molding’을 말한다. 발포 폴리스틸렌으로 프레임 형태의 모형을 만들어 그 위에 카본 프리프레그를 적층한 후, 금형에 넣어 성형하는 공법으로 EPS 폼은 열성형 과정에서 녹아 금형 밖으로 배출된다.
이전의 카본 프레임은 앞 삼각을, 헤드튜브, BB, 시트튜브, 탑튜브, 다운튜브 등으로 나누어 적층한 후, 이를 합쳐서 금형에 넣고 성형했다. 반면 EPM 공법은 EPS 프리폼을 베이스로 프리프레그를 적층하기 때문에 프레임을 나누지 않고 한꺼번에 적층할 수 있다. 따라서 이음 부분이 없어 강성과 내구성이 향상되며, 이음새의 보강 적층이 줄기 때문에 프레임의 무게도 한층 가벼워진다.
이렇게 소재와 공법을 업그레이드한 와스-G 프레임 무게는 980g(도색된 프레임, 발표치)이다. 무게는 와스-1에 비해 11% 감량됐으며, 비틀림 강성은 5% 향상됐다.
새로운 소재와 공법을 적용한 와스-G는 전작에 비해 무게는 11% 감량됐으며, 비틀림 강성은 5% 향상됐다.
전형적인 지오메트리
와스-G의 튜빙은 에어포일형에서 꼬리를 자른 캄테일 타입이며, 위아위스는 턴케이티드 에어포일(Truncated Airfoil)라고 부른다.
캄테일 튜빙은 일반 에어포일형 튜빙에 비해, 다각도로 불어오는 바람에 대해 공기역학적으로 유리하고 튜빙의 체적이 주는 만큼 경량화가 쉽다. 특히 측면 강성이 높아져 프레임의 반응성이 향상되고 급진적인 스프린트를 받아내는데도 유리하다.
와스-G의 튜빙은 턴케이티드 에어포일이라고 부르는 캄테일 타입이다.
와스-G의 지오메트리는 전형적인 에어로바이크다. 날로 공격성이 첨예해지는 신예 에어로바이크들 비교하면 무난하다고도 평할 수 있는데, 듣기에 모호할 수 있으니 구체적으로 설명한다.
직진성과 선회성이 영향을 미치는 포크 레이크는 45㎜, 일차적인 동력전달거리인 체인스테이 길이는 405㎜, 주행안정성에 영향을 주는 BB 드롭은 69㎜로 전 사이즈 동일한데, 여타 에어로바이크들과 대동소이하다.
시트포스트 클램프는 공기저항을 고려해 탑튜브에 내장된 방식이다.
이제부터 살펴볼 것은 라이딩 자세와 관련된 스택과 리치다. BB 중심에서 헤드튜브 상단까지의 수직 높이를 스택, 수평 거리를 리치라고 한다. 대체로 스택이 낮고, 리치가 길면 소위 ‘자세가 공격적이다’라고 말하곤 한다.
스택과 리치는 상체의 굴신과 팔 뻗침에 밀접한 수치다. 자전거를 탈 때 상체 자세는 조향범위와 기민성에 영향을 주므로 조향자세라고도 하는데, 페달링에도 영향을 미친다. 골반의 각도는 물론 무게중심과도 관련되기 때문이다.
조향자세가 높으면 ‘편안하다’, ‘부담 없다’는 평을 하는데, 반대로 조향자세가 낮은 경우 ‘불편하다’, ‘부담스럽다’는 건 적절하지 않으므로 ‘공격적’, ‘저돌적’이라는 표현을 하게 된다.
와스-G의 지오메트리.
스택과 리치로 2대 이상의 자전거를 비교해 기본 조향자세의 높낮음을 추정하려면 각각의 치수를 비교하는 건 적절치 않다. 이럴 땐 ‘스택÷리치’를 계산하면 된다. 바로 학창시절 배운 삼각함수의 탄젠트다. 리치를 밑변, 스택을 높이로 하는 수직삼각형의 빗변 각도를 나타낼 수 있는 값인데, 실제 각도에 의미를 둘 필요는 없다. 필요한 건 어떤 게 높고 낮은지 비교할 상대적인 수치이므로 계산한 값을 그대로 비교하면 된다. 이 값이 작을수록 라이더의 상체가 숙여질 가능성이 높다.
와스-G를 포함한 11개사 에어로바이크의 스택/리치 값의 최소치는 1.36, 최대치는 1.42였고, 평균은 1.40이다. 와스-G의 스택/리치 값은 1.41이었다. 와스-G M사이즈를 기준했으며, 비교군은 스택과 리치가 와스-G에 근접한 사이즈로 비교했다.
중요한 건 평균이상, 그러니까 1.40부터 1.42까지가 11개 비교 모델 중 8대라는 점이다.
와스-G를 제외한 비교군의 70%가 평균이상이기에, ‘전형적인 에어로바이크’라고 말한 건 이런 뜻이다. 참고로 올라운더들을 비교하면 1.38~1.46까지 분포하며, 평균은 1.42로 나타난다.
공기저항을 낮추기 위해 헤드튜브를 낮추어 헤드셋 캡과 탑튜브 상단을 맞췄다.
이런 비교 수치에 절대적인 의미가 있는 건 아니다. 비교군 범위를 더 크게 잡거나, 시간에 따라 지오메트리 트렌드가 바뀌는 것에도 영향을 받는다. ‘신예와 비교하면 무난한 편’이라는 말을 한 것도 이런 맥락이다. 근래 더욱 공격적인 지오메트리의 에어로바이크들이 등장했을 뿐더러, 에어로바이크보다 더 첨예한 자세를 요구하는 올라운더들도 심심치 않게 보인다. 실제 위아위스 컬식스만 보더라도 스택/리치가 1.38로 와스-G보다 더 공격적이다.
알다시피 어떤 자전거든 라이더가 이를 소화할 신체능력을 갖췄을 때 그 공격성이 유효해진다. 또한 무척 공격적인 지오메트리의 자전거도 라이더의 신체조건이나 라이딩 스타일에 따라서는 더욱 공격적으로 또는 그 반대로 피팅하는 경우도 많다.
완성차의 핸드바와 스탬은 위아위스의 컴포넌트 브랜드 카르마토 제품이다. 사진은 와스-G B에 설치된 HB-에어로2 핸들바와 ST-2 스템.
와스-G는 부품구성에 따라 와스-G A와 B로 나뉜다. A는 시마노 듀라에이스 풀셋에 DT스위스 R522 휠셋, 카르마토 HB-에어로1 핸들바. ST-CUL 스템, 산마르코 아스피데 카본 FX를 장착했다. B는 시마노 울테그라 풀셋과 카르마토 HB-에어로2 핸들바. ST-2 스템, 산마르코 아스피데 오픈 안장으로 구성됐다.
사이즈는 XXS, XS, S, M, L까지 5가지이며 프레임 색상은 블랙-화이트와 레드-화이트 2가지 기본 색상이 있고, 주문도색(별도 문의)도 가능하다. 와스-G A는 630만원, B는 460만원이고, 프레임셋은 350만원이다.
사이클링을 취미삼아 즐긴 게 벌써 12년이다. 땀 흘리는 운동으로써도 자전거 타는 게 좋았지만, 엔지니어 출신인 내겐 자전거의 기계적인 면을 탐구하는 것도 즐거웠기에 이토록 몰입할 수 있었다. 그래서인지 신체능력을 끌어 올리는 데 노력하는 것만큼이나 자전거 성능을 최대로 끌어내기 위한 연구도 열심히 하고 있다.
와스-G와의 밀당
올 시즌을 함께한 위아위스 와스-G와의 첫 만남도 언제나처럼 신중한 세팅을 하며 서로를 파악하는 것부터 시작했다.
이전에 타던 올라운더가 워낙 리치가 길고 스택이 낮았던 터라 와스-G의 조향부를 세팅하는데 조금 애를 먹었다. 스택이 10㎜ 가까이 높았기 때문에 두툼한 순정 헤드셋 커버 대신, 2㎜ 두께의 다른 커버를 씌우고 –17도 스템을 사용해 세팅했다.
와스-G로 2018시즌 MCT 스페셜리그 개인종합우승을 거둔 천소산 씨는 시즌 초, 자전거 세팅에서부터 주행특성까지 꼼꼼하게 경험담을 전했다.
와스-G의 뒤 브레이크는 BB하단에 장착하는 다이렉트 마운트 타입이다. 듀라에이스 브레이크를 장착하고 보니, 내가 사용하는 림 폭 26~27.5㎜인 올타 휠셋(천소산 씨가 설계·제작해 자신의 브랜드로 출시한 와이드림 휠셋)에는 너무 좁았다. 결국 브레이크 패드홀더의 와셔를 제거하고 짧은 볼트로 체결했다. 추후 클리어런스가 더 넓은 브레이크로 캘리퍼를 바꿀 생각이다.
와스-G의 프레임 튜빙은 무게 대비 강성이 높은 캄테일 타입이다. 비행기 날개에서 꼬리를 자른 모양인데, 다른 캄테일 타입에 비해 조금 더 꼬리가 남아 있고, 폭이 좁은 느낌이다. 다운튜브와 시트튜브는 일반 물통을 장착할 경우 에어로 효과를 방해할 수 있어 물통과 케이지도 폭이 좁은 에어로 타입으로 장착했다.
첫 주행부터 진동감쇠성 돋보여
“첫 주행에서 단 3초 만에 주행진동이 아주 부드럽게 걸러진다는 느낌을 받았어요.”
와스-G와의 첫 주행에서 가장 먼저 느낀 점은 부드럽고 깔끔하다는 것이다. 이전의 올라운드는 가벼운 만큼이나 주행진동이 딱딱했다. 반면 와스-G는 첫 주행에서 곧바로 깔끔하게 걸러진 주행진동을 느낄 만큼 승차감이 뛰어났다. 숍을 나서서 불과 3초 정도면 지나는 보도블럭 구간에서조차 느낄 수 있을 정도였다.
일반적으로 에어로 프레임은 튜빙 형상이 좌우로 납작하기 때문에 노면에서 치고 올라오는 진동이 크게 느껴져 올라운드 프레임에 비해 승차감이 떨어지기 마련이다. 위아위스가 자랑하는 그래핀 카본과 적층 공법이 이런 진동감쇠에도 영향이 있다는 게 빈말이 아님을 납득하는 대목이었다.
“세팅한 자전거를 타고 북악을 넘었는데, 이전보다 다운힐에서의 활강속도가 확실히 높더군요. 게다가 평소 신경 써서 피하던 거친 노면에서도 큰 진동 없더라고요.”
숍에서 자전거 세팅을 마치고 기분이 좋아진 나는 테스트 삼아 남산과 북악 넘어 집으로 향했었다. 업힐에서 꽤 높은 파워로 댄싱을 했었는데, 힘 손실이 별로 없이 깔끔하게 나가는 것이 에어로바이크라기보다 올라운더 가깝다는 느낌이었다.
북악을 넘어 아리랑고개 쪽으로 내려왔었는데, 이전의 올라운드 프레임에 비해 빠른 활강속도를 느끼며, 역시 ‘에어로구나’하고 감탄했다. 더구나 평소에 신경을 써서 피해야 했던 불규칙한 노면의 진동도 말끔하게 걸러주어 편안한(?) 다운힐을 할 수 있었다.
전면부 강성은 사실 한 시즌을 다 보내는 동안 불만한 적이 없다. 과거 다른 에어로바이크를 탈 때와 비교해 코너링이 더 민첩하고 날카로워진 느낌이다. 핸들바로 올라오는 진동으로 가늠해보면 헤드튜브와 포크의 강성은 꽤 높은 것으로 판단된다.
높은 페달링에서의 비틀림도 만족스럽다. 이전의 올라운더는 내가 800와트 정도의 강한 페달링을 하면 좌우 비틀림이 약간 느껴지는 정도였는데, 와스-G는 그보다는 더 단단하다. 지금까지 내가 타본 자전거를 통틀어 중·상 정도인데, 몇 년 전 이용했던 올라운더 한 모델을 제외하고, 근래의 에어로 바이크와 올라운더를 넘어서는 횡강성을 보인다.
“전면부 강성을 어떻다고 정확히 말할 순 없지만, 예전에 다른 에어로바이크를 탈 때와 비교해 코너링이 더 민첩하고 날카로워졌어요.”
한편, 종강성은 오히려 종전의 올라운드보다도 낮아진 느낌이다. 많은 에어로 프레임들의 단점이 딱딱한 승차감인데 와스-G는 예외로 봐도 좋다.
노면에서 올라오는 진동을 저/중/고주파로 나눈다면, 폭이 넓은 과속방지턱이나 주행방향으로 4~50㎝ 이상의 장애물을 넘을 때와 같은 저주파 영역에서는 꽤 강한 응답을 보인다. 반면, 1~2㎝의 아스팔트 입자, 10㎝ 가량의 노면 균열이나 돌출물처럼 중·고주파 영역을 지날 때는 꽤 많은 충격을 흡수해준다.
고속의 집단 주행 시, 갑작스럽게 나타나는 노면불량에도 당황하지 않을 정도다. 에어로바이크의 공기역학 성능을 말할 때, 독주 상황을 예로 들곤 한다. 와스-G는 독주할 때 공기역학성능 외에도 노면 장애요소에 대해 자전거가 어느 정도 충격을 흡수해주기 감속요인이 줄고 페달링을 지속하기도 수월하다.
손오공의 여의봉인들 휘두를 수 없다면
일반 올라운더보다 에어로 효과와 활강속도가 높다고 해서 유수의 에어로바이크 전부를 와스-G가 공기역학성능으로 앞선다고 생각하지 않는다. 그보다 높이 사는 능력은 무게대비 강성이다.
도색한 프레임 무게가 980g으로 알고 있는데, 대다수의 에어로프레임들과 비교해 꽤 가벼운 무게다. 난 레이스에 출전할 때, 와스-G에 미드 프로파일 림 튜브리스 휠셋을 장착해 시합 세팅을 하곤 하는데, 이 경우 페달을 포함해 6.9~7.0㎏ 정도다. 튜블러 휠을 사용한다면 6.8㎏에 거의 근접하기 때문에 UCI 규정을 적용받는 시합을 위해선 굳이 이보다 더 가볍게 만들 필요가 없을 정도다.
“와스-G는 공기저항을 줄이는 것 외에도 가벼운 무게, 높은 강성, 피로를 줄이는 승차감이 무기입니다. 업힐과 불규칙한 평지에선 올라운더 같은 강점을, 매끈한 평지와 다운힐에선 에어로바이크의 장점을 보입니다.”
내 경험상 경기에서 승부를 가르는 구간은 급경사나 긴 오르막, 코너링이 많은 내리막, 노면이 좋지 않은 구간들이고, 100㎞ 넘게 달려와 상대 선수들과 스프린트를 겨루는 상황이다.
시속 15㎞가 넘으면 공기저항이 급격히 높아진다고는 하나, 승부의 상황에선 가벼운 무게, 힘 손실을 줄일 강성과 경쾌함, 피로를 줄이는 승차감, 날카롭고 정확한 코너링이 모두 필요하다.
아무리 공기흐름이 좋은 프레임을 만들어도 무거움은 오르막을 오르는 라이더에게 힘을 뺐어가고 심리를 위축한다.
이번 시즌 와스-G와 함께한 의정부시청의 공효석과 정지민 선수 또한 와스-G를 평할 때 “에어로인데, 올라운더 같아요. 가볍고 경쾌합니다.”라고 표현한다. 의정부시청 외에도, 대구시청, 연천군청, 상주시청 같은 엘리트 팀이 와스-G를 사용하고 있다.
결과적으로 와스-G는 이런 결정적인 요소를 적절히 갖추고 있는 자전거란 생각이다. 높은 횡강성과 비교적 낮은 종강성에 가벼운 무게가 더해져 와스-G는 업힐과 완벽하지 않은 평지에서 올라운더와 같은 강점을 보인다. 또한 고속의 집단 주행, 노면이 좋은 평지, 다운힐에선 에어로바이크의 장점을 가진 자전거다.
아울러 와스지의 뛰어난 승차감은 평범한 라이딩 투어를 즐기는 이들에게도 즐거움과 안전을 보장할 수 있는 요소가 될 것이다.
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