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[2021 가을호] 2 - 기계공학과가 본 올림픽

  • 김나림
  • 2021-12-24 07:01:31

2021 AUTUMN 공대생이 보는 세상 2

기계공학과가 본 올림픽
Dept. of Mechanical Engineering





자전거의 변속기! 그 원리가 뭘까?

2020 도쿄 올림픽! 혹시 트라이애슬론 경기 본 사람 있어? 흔히 철인삼종경기라고 하는데, 나는 여기 나오는 자전거 경기를 정말 재밌게 봤어. 그런데 이 경기는 실제 도로에서 진행되다 보니 변속기가 필요하다고 해. 자전거를 탈 때 언덕을 더 쉽게 오르고, 평지에서 더 빠르게 달릴 수 있으려면 변속기가 정말 중요한데, 어떻게 작동되는지 알아볼까?
흔히 자전거의 변속은 자동차와 달리 ‘앞기어 변속’과 ‘뒷기어 변속’으로 얘기해. 두 기어 모두 톱니들로 구성되어 있는데 앞, 뒤 기어에 있는 톱니들을 각각 체인링 Chainring스프라켓 Sprocket이라고 불러. 우리가 흔히 페달을 밟을 때 전달되는 힘은 먼저 체인링으로 전달이 돼. 그리고 체인링이 돌면서 스프라켓이 돌아가는 거지! 그렇게 스프라켓이 돌며 뒷바퀴가 함께 움직이게 되는 거야.
그림 1. 체인링과 스프라켓

기어비에 따른 힘과 거리 사이의 관계

이 원리를 이용하면 힘과 거리 사이에 관계가 생겨. 만약, 톱니의 개수를 T라고 하자. 체인링을 24T, 스프라켓을 24T에 놓고 페달링을 한 번 하면 자전거가 한 바퀴 회전하게 되겠지? 비율을 바꾸어 체인링을 36T, 스프라켓이 12T라면 페달링 한 번에 3바퀴를 회전하게 되는 거야. 힘은 체인링과 스프라켓 T수 비율, 즉 기어비를 따르기 때문에 3바퀴 회전하는 경우가 한 바퀴 회전하는 경우에 비해 3배의 힘이 들어가게 돼. 반대로 스프라켓의 T수가 체인링 T수보다 높아 기어비가 낮다면 더 적은 힘이 들어가게 되는 거겠지? 바로 이 기어비에 따라 저단 기어, 고단 기어가 분류돼. 기어에 따라 가해야 하는 힘과 거리가 달라지기 때문에 자전거에서 저단 기어는 주로 오르막을 오를 때 사용하고, 고단 기어는 강한 힘으로 가속할 때 사용할 수 있다고 해.

이처럼 기어 변속을 알맞은 상황에서 잘해주어야지 체력을 유지하면서 좋은 성과를 낼 수 있겠지? 사이클에서 중요한 기어변속! 나도 다음에 자전거를 탈 때 한번 연습해 봐야지~

ALIMI 27기 무은재학부 김나림

예비 포스테키안 친구들 많이 질문해 주세요!

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