자전거의 근간 프레임 , 프레임의 두 가지 대표선수

 프레임(Frame)은 자전거의 뼈대를 이루는 차체를 말하는 것으로 크게 하드테일 프레임과 풀서스펜션 프레임으로 나눌 수 있다. 하드테일은 평행사변꼴의 자전거 프레임을 이르는 말이다. 평소에 자주 볼 수 있는 평범한 자전거가 거의 하드테일 프레임이다.  

 풀서스펜션 프레임은 이름처럼 앞뒤에 모두 서스펜션이 있는 프레임을 말한다. 대부분 산악자전거를 위해 고안되었다. 그런데 저가형 시티바이크 중에서도 풀서스펜션 프레임으로 제작된 것이 왕왕 있어 처음 자전거를 사려는 사람들이 혼란을 겪기도 한다. 더구나 그런 자전거로 실제 산악지대에서 라이딩을 시도하는 이들이 있는데, 용도 외의 사용일 뿐더러 자전거의 내구성에 문제가 생길 수도 있으니 자제해야 한다. 저가의 시티바이크 또는 유사 산악자전거는 어디까지나 기능성보다 시각적인 디자인으로 받아들이는 것이 현명하다.

 

 누구나 자전거하면 떠올리는 마름모꼴 프레임이 바로 하드테일 프레임이다. 하드테일이라는 말은 풀서스펜션 자전거가 나타나면서 상대적으로 생긴 이름으로 풀서스펜션에 비해 ‘뒤가 딱딱하다’는 뜻을 나타낸 말이다.  

 앞바퀴를 잡고 있는 포크의 스티어러 튜브가 이 헤드튜브를 통해 핸들바(실제로는 스템과 만나서 고정됨)와 만난다. 헤드튜브의 각도가 90도에 가깝게 서면 설수록 조향이 여유롭지 못하고 기민해진다. 반면 반대로 누울수록 조향이 여유롭고 직진성도 좋아지지만 코너링 반경이 넓어지는 단점이 있다.

 자전거의 사이즈를 이 튜브의 길이로 표현하며 프레임을 이루는 다른 튜브들의 지주역할을 한다. 시트튜브의 하단은 BB셸과 만나고, 위쪽은 탑튜브를 지나 안장과 시트포스트가 꼽혀 고정된다. 이 때문에 시트튜브의 각도는 자전거 라이더의 페달링 포지션과 무게중심에도 영향을 끼친다. 

 

 시트튜브와 헤드튜브를 연결하는 가장 상단에 위치한 튜브다. 라이더가 안장에 앉았을 때 자전거 운전을 위한 핸들까지의 기본적인 거리를 보장한다. 탑 튜브의 길이는 핸들바를 고정하는 스템의 길이와 더불어 스티어러 포지션(조향자세)에 영향을 준다.

 

 시트스테이는 시트튜브에 걸리는 라이더의 체중부하를 분산시킨다. 아울러 주행 중 뒷바퀴를 통해 올라오는 주행진동을 줄이는 역할도 한다.

 체인스테이는 BB축부터 뒷바퀴 축까지의 동력전달거리를 결정한다. 체인스테이의 길이가 길면 승차감이 다소 좋아지지만 체인길이가 늘어나며 동력손실이 커진다. 반대로 너무 짧아지면 손실은 줄어들지만 변속트러블이 일어나기 쉽다. 타임트라이얼 바이크처럼 변속 폭이 작은 자전거의 경우는 경기력을 위해 체인스테이지를 극단적으로 짧게 만드는 경우가 많다.

 시트스테이와 체인스테이를 함께 일컬을 때 ‘리어스테이’라고 한다.

  

 헤드튜브와 BB셸은 연결하는 튜브다. 다운튜브의 상단은 헤드튜브와 만난다. 주행 중 앞바퀴를 통해 헤드튜브에 전달되는 수직충격을 탑튜브와 다운튜브가 함께 견디도록 설계된다. 그리고 BB셸을 감싸거나 아예 다운튜브를 크게 확장해 BB셸의 비틀림 강성을 높이는 기능도 한다. 아울러 프레임을 이루는 구조체의 부족한 강성을 채워주는 역할도 맡은 아주 듬직한 녀석이다.

 크랭크의 축이 마찰을 줄이고 원활하게 구르도록 하기위해 베어링장치를 설치한다. 이 베어링장치를 바텀브래킷(Bottom Bracket)이라 줄여서 BB로 부른다. 이 BB가 설치되는 곳이 바로 BB셸이다. (다른 설명은 ‘구동부’ 참조)

 

 

 

 

프레임은 각 튜브들이 이루는 구조체다. 이 구조체를 이루는 기초 설계수치 또는 기하학적인 형상 그 자체를 지오메트리라고 한다. 지오메트리에 대한 더 자세한 내용은 향후 기사를 통해 이야기할 때가 있을 것이다.

 

 

시트튜브를 중심으로 프레임의 앞쪽을 앞 삼각, 뒤쪽을 뒤 삼각이라고도 부른다.

 산악지형의 비포장 험로를 달릴 때 충격완화와 조향안정성, 접지력 등을 높이기 위해 만들어진 프레임이다. 산악자전거 출현 이전부터 비슷한 형식의 자전거가 있었지만 본격적인 개발은 산악자전거 장르에서 이루어진 것으로 보면 된다. 산악자전거 전 분야에서 고루 쓰이지만 그 중에서도 올마운틴, 프리라이드, 다운힐과 같은 장르의 자전거가 풀서스펜션 프레임을 주로 쓴다. 이후 설명에서 하드테일과 공통적인 튜브에 대한 설명은 제외하겠다.

 앞서 하드테일 프레임에서 앞 삼각을 풀서스펜션 프레임에서는 메인프레임이라고 한다. 풀서스펜션 프레임은 하드테일로 볼 때 뒤 삼각이 지형에 따라 상하로 움직이기 때문에 상대적으로 듬직하게 제 위치를 잡고 있는 앞 삼각 쪽을 ‘메인’으로 지칭한 것이다.

 하드테일로 보면 뒤 삼각 쪽이 되겠다. 정확히는 시트튜브를 제외한 체인스테이와 시트스테이를 말한다. 체인스테이는 메인프레임과 스윙암 피봇(Pivot, 축, 회전체의 중심)으로 체결되고 시트스테이 측이 서스펜션으로 메인프레임과 연결되는 식이다. 따라서 스윙암은 뒷바퀴가 다양한 지형을 지날 때 마다 수시로 움직이며 충격은 줄인다. ‘스윙암’이라는 이름은 과거 싱글피봇의 풀서스펜션이 주류를 이룰 때, 뒤 삼각이 피봇을 중심으로 부채꼴로 움직이는 것에서 유래됐다. 그 모습을 팔을 휘두르는 것에 비유한 것이다. 

 리어쇽은 프레임의 구성으로 보기보다 서스펜션으로 따로 분류하는 것이 적당하다. 하지만 시판하는 풀서스펜션 프레임이 모두 리어쇽을 포함한다. 설계 시부터 프레임 특성을 반영한 서스펜션을 사용하는 것이 대부분이기 때문이다. 심지어 개발될 프레임의 특성을 고려해 별도로 주문생산한 리어쇽을 쓰는 경우도 있다. 리어쇽은 메인프레임과 스윙암에 걸쳐 연결되어 있어 뒷바퀴 쪽의 주행충격을 감소시킨다. 

 

 

 스윙암과 리어쇽이 직접 연결되는 것이 아니라 쇽링크라는 구조를 거치는 것이 일반적이다. 뒤 삼각과 메인프레임을 하나의 축으로 결합한 싱글피봇 풀서스펜션 프레임이라면 스윙암이 눌릴 때 부채꼴로 움직이며 체인라인을 변화시킨다. 이는 페달링을 꾸준히 유지하는 데 방해 요소로 작용한다. 또한 스윙암이 제자리도 돌아오는 과정에서도 페달링 효율이 떨어질 수밖에 없다. 이 때문에 쇽링크라는 구조로 스윙암을 앞뒤 움직임은 줄이고 좀 더 위아래로만 움직임을 유도하는 것이다. 최근엔 리어쇽의 기능이 지능화되어 이런 쇽링크의 구조도 간소화 되는 추세다.