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Date 2020/06/08 17:32:05
Name 아찌빠
Subject [질문] 자전거 입문 고려중, 자전거 기어수 질문입니다.
소소히 즐기던 운동이 있었는데, 실내 운동인 관계로 올 시즌은 물건너 간것 같습니다.

아이들이 자전거 타는걸 즐기기도 하고 해서, 자전거나 입문해 볼까하고 공부중입니다.

로드가 대세라던데, 생활패턴상 동호회 활동을 할것 같지도 않고해서 돌아돌아 입문MTB 기종 구매를 고려하고 있습니다.

그런데, 글들을 읽어봐도 도저히 이해할 수 없는게 있어서 질문드립니다.

보니까 기어구성이 3*9가 27단이고 3*10이 30단이고, 3*11이 33단인듯하던데,

30개남짓하는 기어가 필요가 있나요? 한 열개쯤이면 되지 않나요?

정말 호기심에 몰라서 여쭙습니다. 뭔가 이유가 있을것 같은데, 아무리 찾아봐도 모르겠습니다.

고견 부탁드립니다.

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神鵰俠侶_楊過
20/06/08 17:57
수정 아이콘
저도 3X7=21단 자전거 타는데 앞기어는 중간 기어에 두고 뒷 기어만 변경해서 쓰는데 그렇게 많이 필요한지는 잘 모르긴 하겠더라고요^^;;

보다 전문적으로 타시는 분들은 잘 활용하시면서 타시겠죠?
20/06/08 19:15
수정 아이콘
전문가는 아닙니다만 경험상
3×10 이면 평상시에 평균 앞에2 뒤에 5~8로 놓고 타지만
극단적으로 오르막 또는 엄청속도 내고싶을때 1에 10
3에 1로 놓는데 기어가 많을수록 제일큰 기어랑 제일 작은 기어랑 크기가 기어가 적은 자전거보다 더 크고 더 작습니다.
아마 기어 변경할때 넘어가는 기능때문에 더 큰기어달려면 더 많은 중간을 배치해야 할꺼라 생각이 듭니다만 제 생각은 그러네요.
아찌빠
20/06/08 19:30
수정 아이콘
아, 제가 궁금하던 부분이 해결된것 같습니다. 기어수가 늘어나는게 저는 기어를 세분하게 쪼개는 것일 거라고 잘못 추측하고 있었네요, 만약 기어수가 늘어나는 만큼 양쪽 극한의 기어가 추가되는 개념이라면, 왜 저렇게 가격차이를 수용하면서 많은 단수를 선택하는지가 이해가 되네요. 답변 감사합니다^^
20/06/09 07:34
수정 아이콘
(수정됨) 꼭 그렇지는 않고 세대마다 좀 차이가 있습니다. 일단 MTB쪽에선 세대별 표준 조합이 다음과 같습니다.

12단 시대 - 1x12 표준, 2x12 옵션 (3x12 옵션 없음)
11단 시대 - 2x11 표준, 1x11 및 3x11 옵션
10단 시대 - 3x10 표준, 2x10 옵션 (1x10 옵션 없음)
9단 시대 - 3x9 표준 (2x9는 튜닝으로만 가능, 1x9 옵션 없음) (8단 이하 시대도 동일)

보시다시피 최근 10년간 기어 조합수가 점차 줄어들고 있습니다. 기어비 범위 역시 같이 쪼그라드는 추세라서, 위에 열거된 조합 중에서 기어비가 가장 넓은건 3x11입니다(XTR 기준 최고단과 최저단의 기어비가 약 6.94배 차이). 현세대 표준인 1x12(기어비 배율 약 5.1배)는 10년 전에 쓰던 3x10(약 5.4배)보다도 기어비 범위가 좁습니다. 지난 세대 표준인 2x11 조합도 3x10보다 기어비 범위가 좁다는 점은 동일하고요.

MTB 크랭크셋은 시마노 초창기 3x6 시절부터 계속 3단이던 것이 2010년대 와서 줄어들기 시작한건데, 과거 앞쪽에 역할 분담을 시켰던 것은 뒤에 몰아넣기가 여러 이유로 인하여 어려웠기 때문입니다.

우선 체인은 금속으로 만들어진 물건이니까, 좌우로 약간씩은 휠 수 있어도 아주 심하게 휘면 안 됩니다. 또한 최대 1-2천W 정도의 파워를 견뎌야 하는 물건이니까, (팔릴만한 가격을 유지하면서) 얇게 만드는 데에는 한계가 있습니다. 그런데 체인 두께가 일정 이상이라면 스프라켓 사이의 간격도 당연히 일정 이하로는 줄어들 수가 없고, 이런 기어 30-40개를 일정 이상 간격을 두면서 나란히 꽂으면 거의 벤허 바퀴 수준이 되니까, 체인이 휘면서 동작할 수 있는 한계치를 크게 넘어갑니다. 물론 30-40개의 기어는 불필요하고 10-20여개만 있으면 충분합니다만, 10-20단 카세트 스프라켓도 정도만 덜 심할뿐 같은 문제에 노출되어 있습니다.

이 문제를 해결하려면 체인을 얇게 만들고 뒷쪽 스프라켓의 간격도 좁혀서 최대한 좁은 공간에 여러 단을 꽂아 넣거나, 앞쪽에 역할 분담을 시켜야 합니다. 앞쪽에 역할 분담을 시켜서 좋은 점은 별로 없는데도 그렇게 해왔던건 뒤를 좁고 얇게 만드는 것이 비싸고 어려웠기 때문입니다. 사실 지금이라고 해서 이런 문제가 완전히 없어진건 아니고, 약간의 발전이 있었을 뿐 상당 부분은 그대로 남아있습니다(1x12 조합의 최고단 또는 최저단에서 체인이 휘는 정도가 3x10 조합의 최고단 또는 최저단보다 당연히 훨씬 더 심합니다). 다만 간신히 뒤에 몰아넣기가 가능할만한 수준까지 도달해서 1x12 셋업이 많이 나오기 시작하는 것 뿐입니다.

비슷한 이유로, MTB는 산을 저속으로 올라가기도 하지만 고속으로 내려가기도 해야하기 때문에 최고단과 최저단의 배율이 최소 5배쯤은 나와줘야 합니다(5배도 사실 내리막에선 보통 모자랍니다). 그런데 이빨수가 적은쪽은 갯수를 줄이는데 한계가 있습니다. 체인이 스프라켓을 돌아가는 상황을 상상해 보시면, 뒷쪽으로 진행하던 체인은 스프라켓과 만나 위로 들리면서 방향을 바꾸게 되는데, 이 때 링크간 간격은 불변이기 때문에 스프라켓 이빨수가 적을수록 체인이 위아래로 덜덜 떨리는 움직임이 더 심하게 발생하고, 링크의 이동속도 역시 더 크게 변동하게 됩니다. 아래 영상을 참조하시면 이해가 쉽습니다(스프라켓이 영상 내에 표시되어 있지는 않지만 이빨수가 3개 정도까지 줄어들면 대략 이런 움직임이 됩니다).
https://www.youtube.com/watch?v=kU4wDtuvwck

이건 체인 튐, 수명저하 등 다양한 문제를 발생시키니까 이빨수가 적은 쪽은 줄여봤자 10-12T 정도가 한계입니다(사실 10T만 하더라도 벌써 5% 정도 속도 변화가 있습니다). 적은 쪽이 10T면 기어배율 5배 확보를 위해선 많은 쪽이 50T여야 하고, 10배를 위해선 많은 쪽을 100T로 만들어야 합니다. 50T만 하더라도 직경이 자전거용 디스크 브레이크 로터보다 직경이 더 커지기 때문에 디레일러가 상당히 크게 움직일 수 있어야 하는데, 이게 그렇게 쉽지는 않습니다(땅과 너무 가까워지면 파손우려도 있고, 또 길어지면 아무래도 많이 흔들거리기 때문에).

또한 이빨수 차이가 이렇게 커지면 단수도 당연히 많아져야 합니다. 10T-23T-53T 같은 식으로 3단 구성을 해버리면, 기어비가 계속 2.3배씩 올라가는거라 그 중간 기어비가 필요한 상황에 대응할 수 없다는 문제가 있기도 하고, 기어비 차이가 이렇게 크면 애초에 변속이 잘 안 되는 문제도 있기 때문입니다. 적당한 수준은 기어비가 단마다 약 10-15%씩 변동하는 것인데, 10*1.15^x=51이면 x가 11.65입니다(즉 11-12단).

예전에는 앞쪽에 1단 체인링을 채용하고도 어느 정도 기어비 범위가 확보되는 뒷쪽 시스템(10-20단)을 만들기가 어렵고 비싸서 앞쪽에 3단을 넣고 우회하는 방식을 많이 썼고, 지금은 1단으로도 살살 길이 보이기 시작하니까 기어비를 어느 정도 포기하면서까지 앞쪽을 다시 1단으로 돌리고 있습니다. 3x6(30-40년 전) 조합에서 3x10(10년 전) 조합까지 앞쪽 3체인링을 유지한 채 발전하던 시절의 경우, 세대(약 5-7년 주기)마다 중점을 뒀던 부분이 다릅니다. 어떤 세대에선 기어비 범위 확대에 중점을 뒀고, 어떤 세대에선 더 촘촘한 기어비 배치로 인한 부드러운 변속에 중점을 뒀습니다.

p.s. 3x10이나 3x11 조합이라고 해서 가능한 모든 종류의 조합을 실제로 다 사용할 수 있는 것도 아닙니다. 체인이 너무 심하게 틀어지는 형태의 조합(예컨대 앞뒤 모두 제일 작은 체인링 혹은 앞뒤 모두 제일 큰 체인링)은 실제로 간섭으로 인해 사용이 불가능한 경우가 많고, 간섭이 없더라도 가급적이면 사용을 피하는 조합입니다. 그러니 실질 가용 조합은 30단 혹은 33단보다 적습니다. 또한 기어비 순서대로 변속을 하려면 앞과 뒤를 동시에 변속(그것도 서로 상반되는 방향으로 여러단을 한번에 변속)해야 하는 경우가 매우 많은데, 이게 꽤 복잡하기 때문에 자동으로 그 부분을 처리해주는 전동 변속기가 아닌 이상 항상 정확하게 기어비 순서대로 맞춰서 변속하는 사람도 잘 없습니다(그러다 보니 실제로 쓰는 단수는 더 적습니다).
아찌빠
20/06/09 08:55
수정 아이콘
감사합니다^^ 일곱번쯤 읽었는데, 아직도 완전히 이해 못한것 같습니다^^

간단 명료한 대답이 있을 수 없는 질문이었군요, 제 질문은.

소재의 특성, 작동원리, 관련 부품 발전 역사까지 알아야 하는 제 개인적인 호기심을 해결해 주시려 시간을 내주신점 진심으로 감사드립니다^^
몰아치는간지폭풍
20/06/09 10:49
수정 아이콘
와 댓글 추천!
RED eTap AXS
20/06/08 22:03
수정 아이콘
실제 30단이나 33단계가 필요해서 달려있다기보다
스프라켓은 크고 촘촘한 게 좋은데 변속기 움직임의 한계가 있다보니 체인링을 2단, 3단으로 늘리다보니 뻥튀기가 되었습니다.
요즘엔 기술 발전으로 12단(1x12) 나 22단(2x11)로도 스프라켓 용량을 확보할 수 있다보니 고가로 갈 수록 단수가 낮아지는 현상을 볼 수 있습니다..
20/06/09 07:21
수정 아이콘
한강이나 설렁 설렁 다닐 거면 10단도 필요 없죠
언덕을 오를 때 나 다운힐을 할때 10개 정도의 스프라켓으로는 고속을 못내던지 급경사를 못 올라갑니다.
남산 북악만 가는게 아니라 화악산도 가거든요.
그리고 27,30,33단에서 가장 큰 기어비와 작은 기어비가 같다면야 별 차이가 없을 것 같지만
제 개인적인 생각으로는 스프라켓의 촘촘함이 더 효율적인 페달링을 할 수 있게 하거든요
톱니가 33단이 11,12,13 일 경우 현재 달리고 있는 길이 12 정도가 딱 맞는데 27단이라서 11,13일 경우 11은 부하가 걸리고 13은 좀 모바란 느낌도 나구요
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