자전거의 속도와 공기저항의 영향

공기저항이 그렇게 큰 것인가?

평상시에 손을 움직이거나 달려 보아도 공기저항을 좀처럼 느낄 수 없다. 하지만 공기저항은 의외로 크다.

평지에서 일정 속도로 자전거를 탈 때 나타나는 저항은 타이어의 회전저항과 공기저항 일뿐인데,  드롭 핸들의 아래를 잡은 상태에서 시속 15km 지점이 되면 타이어의 회전저항과  공기저항이 같아진다.

속도가 올라가도 회전저항은 거의 변화가 없지만 공기저항은 속도의 제곱에 비례해 커지기 때문에, 시속 30km가 되면 전체저항은 시속 15km일 때의 약 5배가 된다.

전체 저항의 76%가 공기 저항이다. 시속 30km라면 선수가 되어도 충분할 정도의 속도지만 공기저항의  영향이 지배적이다.(이는 라이더의 체격이나 자세, 머신에 따라 차이가 있음)

방금 공기저항은 속도의 제곱에 비례한다고 얘기 했는데,  파워는 ‘저항(힘) x 속도 이므로 결국 속도의 세제곱에 비례한다. 그에 더해 속도에 따라 변하지 않는 회전저항이 포함되므로 전체파워는 속도의 세제곱에 정확히 비례하지는 않지만 고속이 될수록 전체 저항이  현저하게 증가한다는 점에는 변함이 없다.

시속 30km를  시속 45km로 올리려면 파워는 3배로 증가시키지 않으면 안되고 시속 60km가 되려면  파워를 6.8배 증가 시켜야 한다.

로드 바이크에서 시속 40km로 달리는 경우에 필요한 파워가 약 300W(핸들 아래를 잡았을때) 라는 것은 언급했지만 300W 라 함은 어느 정도의 파워를 말할까 ?

그것은 30.6kg 으 중량을 초속 1m 로 들어 올리는 힘이다.

만약 드르래 부분에 효율 100%의 발전기가 달려 있다면  100W 백열전구 3개를 밝힐 수 있다. 이 중량 준 25.6kg 이 공기저항인 셈이다.

한편 로드 레이스에서는 골인 직전에 스프린트를 하는데 이 때 속도는 평지에서 시속 70 ~ 80km 에 달한다고 한다.  이 출력을 시속 70km라고 하면 파워는 약 1500W 가 되는데 사실상 말 두 필분의 파워인 것이다.

1.자전거 주행저항의 대부분은 공기저항이다.

2.공기저항은 속도의 제곱에, 필요파워는 속도의 세제곱에 비례한다.

3.고속에서는 약간 속도를 증가시키는 것만으로도 막대한 파워가 필요하다.(속도를 줄이면 훨씬 편해짐)

에너지를 절약하는 주행법

공기저항에 따른 소비 파워는 속도의 세제곱에 비례한다는 것을 우리는 알았다.  주행시 에너지를 절약 하려면 속도를 약간만 떨어뜨리면 된다.

자동차도 마찬가지 이지만 자전거는 속도 폭이 자동차 보다 큼으로 영향이 좀더 커진다.

예를 들어 고속도로를  시속 80km로 달리던 연비 10km/L 의 차가 시속 100km로 달릴 경우, 파워는 1.95배가 필요해 진다.  속도가 빠른 만큼 먼 거리를 나아가는 것을 감안해 파워와 연료소비가  비례한다고 연비를 계산해 보면 6.4km/L 까지 떨어진다.

실제로 파워를 내는 만큼 엔진의 효율이 좋아지므로 이 보다는 좋은 수치가 나오겠지만 그럼에도 속도를 조금만 내면 연비가 격감하는 것을 알 수 있다.

자전거나 자동차로 장거리 주행을 할 때 천천히 달려서 목적지에 빠르게 도달하는 요형이 있다.  그것은 가능한 멈추지 않는 것이다.

잠깐 쉬면 시간이 점점 더 걸리게 된다. 해외스포츠중계