가을을 맞아 날씨가 본격적으로 선선해지면서, 취미 삼아 자전거 라이딩에 도전하는 분들이 많이 계실 텐데요. 이번 스틸캐스트 시간에는 자전거와 떼려야 뗄 수 없는 밀접한 관계를 맺고 있는 철에 대한 이야기를 해볼까 합니다.
자전거 발달에 결정적 기여를 한 철, 오늘날까지 자전거를 구성하는 주요 소재로 쓰이고 있는 철에 대한 흥미로운 탐구! 덧붙여 자전거 프레임 소재별 특성을 통해 나에게 맞는 자전거를 고르는 법까지 함께 알아볼 예정이니, 지금부터 눈 크게 뜨고 따라와주세요!
‘스틸캐스트’ 관련 글 보기
자전거의 시초는 18세기 말 프랑스의 콩트 드 시브락(Conte de Sivrac)이 만든 셀레리페르(Celerifere)로 거슬러 올라갑니다. 셀레리페르는 나무로 된 바퀴 두 개를 연결하고 간단한 안장을 단 것이었는데요. 방향 전환이 되지 않았고 페달도 없어서 뛰는 것처럼 밀어야 이동할 수 있었다고 해요.
△ 이미지 출처 – 위키피디아 커먼스, 드라이지네
이후 19세기 초 독일의 카를 폰 드라이스(Karl von Drais)가 앞바퀴를 움직여서 원하는 방향으로 달릴 수 있는 목제 자전거인 드라이지네(Draisine)를 만들었습니다. 사람에 따라서는 드라이지네를 자전거의 원조라고 칭하기도 하지만, 드라이지네 역시 발로 땅을 차야 움직이는 구조였기에 대중화에는 한계가 있었죠.
이후 현재의 페달 기능을 가진 벨로시페드(Velocipede)가 등장했지만 노면의 진동을 제대로 흡수하지 못해 ‘본 쉐이커(Bone shaker)’란 별명을 얻으며 널리 사랑받는 데는 역시 실패했습니다.
△ 이미지 출처 – 위키피디아 커먼스, 세이프티 자전거
본격적인 자전거 대중화는 철강기술이 적용되면서 시작되었습니다. 1871년 영국의 제임스 스탈리(James Starley)가 만든 오디너리(Ordinary)는 앞바퀴가 유난히 크고 뒷바퀴가 작은 특이한 모양 때문에 하이 휠(High Wheel)이라고도 불렸는데요. 몸체와 바퀴가 모두 철로 되어 있었고 스포크도 철선이었으며, 바퀴는 쇠로 된 림에 통고무 타이어를 끼웠습니다. 멋진 외관에 구조가 간단하면서도 튼튼하고 가벼워 빨리 달릴 수 있었습니다.
이후 제임스의 조카인 존 켐프 스탈리(John Kemp Starley)가 1884년 튼튼한 다이아몬드형 프레임에 앞뒤 크기가 같은 바퀴를 달고 체인으로 뒷바퀴를 굴리는 세이프티 자전거(Safety Bicycle)를 출시하게 됩니다. 세이프티 자전거는 공기 타이어를 쓰면서 현대 자전거의 기틀을 마련하게 됩니다.
자전거의 대중화에 기여한 철강은 120여 년이 지난 현재까지 여전히 자전거의 핵심 소재로 사용되고 있지만 알루미늄 ・ 마그네슘 ・ 타이타늄합금 및 카본 등 경량소재와 치열한 경쟁을 벌이고 있기도 합니다. 자전거의 핵심 부품은 크게 프레임 / 변속기 및 구동세트 / 포크 / 휠 등 네 가지로 구성되는데 프레임의 소재별 채용 비중을 살펴보면, 국내 생산 자전거는 철강 채용 비중이 73%나 되지만, 기능성과 고급형 제품이 많은 해외 생산 자전거는 알루미늄합금 사용 비중이 60%나 된다고 해요.
하지만 철강의 새로운 도전도 무시할 수 없죠. 초고강도강이나 철계 특수합금으로 프레임을 만들 경우 타 합금이나 카본 소재 대비 훨씬 저렴한 가격에 비슷한 수준의 경량화 효과를 낼 수 있기 때문인데요. 철강이 주도하는 저렴한 가격의 고급형 자전거의 출현을 기대해봅니다.
△ 이미지 출처 – 플리커, 스틸로 만든 자전거
① 스틸 : 자전거에 가장 오랫동안 쓰여온 소재로, 만들기 쉽고 충격에 강해 지금도 널리 쓰이고 있는 소재입니다. 가격도 저렴하기 때문에, 생활용 자전거가 필요한 자전거 초보자들이 무난하게 사용할 수 있습니다. 다만 녹이 쉽게 생긴다는 점, 무게가 무겁다는 점을 고려해 신중한 선택이 필요합니다.
– 무게: 무거움
– 강도: 강함
– 유연성: 낮음
– 가격: 낮음
② 알루미늄 : 알루미늄 역시 대중적이고 인기가 높은 자전거 프레임 소재입니다. 스틸 보다 가벼우면서도 강하며, 녹도 생기지 않는다는 장점이 있습니다. 또한 가격도 카본이나 티타늄보다는 훨씬 저렴하죠. 다만 소재 특성상 탄성이 부족하기 때문에 승차감이 딱딱하고, 도로로부터의 충격을 잘 전달하기 때문에 오래 타면 쉽게 피로해진다는 단점이 있습니다.
– 무게: 스틸에 비해 가벼움
– 강도: 매우 약함
– 유연성: 매우 낮음
– 가격: 스틸보단 높으나, 다른 소재에 비해 저렴한 편
③ 티타늄 : 매우 가볍고 튼튼하며 쉽게 부식되지 않는 최고의 소재입니다. 때문에 가격대가 다른 소재보다 월등히 높으며, 주로 자전거 마니아들을 위한 고급 자전거에 사용됩니다. 탄성이 워낙 좋아 자전거에 가하는 모든 힘을 프레임이 흡수해 버리기 때문에, 효율적으로 속도를 내기 힘들다는 단점도 있다고 하네요.
– 무게: 매우 가벼움
– 강도: 매우 높움
– 유연성: 매우 높음
– 가격: 매우 높음
④ 카본 : 카본은 탄소섬유로 만든 소재를 말합니다. 금속으로 구성된 소재에 비해 탄성이 매우 높고 무게도 가볍습니다. 성형이 자유로워 다양한 디자인으로 만들 수 있다는 장점도 있습니다. 다만 가격대가 스틸이나 알루미늄에 비해 매우 높은 편이고 금속 소재에 비해 파손 위험이 다소 높다는 단점이 있습니다.
– 무게 : 가벼움
– 강도 : 높음
– 유연성 : 높음
– 가격 : 높음
철이라는 키워드를 통해 알아본 자전거의 새로운 모습, 어떠셨나요? Hello, 포스코 블로그는 스틸캐스트 코너를 통해 철과 우리 삶에 관한 더욱 흥미로운 이야기로 돌아올게요! 많은 기대 부탁드립니다.