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프레임 사이즈 선택과 지오메트리의 이해
2020-01-31   박창민 기자

자전거를 구매할 때 가장 고민되는 것은 어떤 모델을 선택하냐는 것이겠지만, 모델을 선택한 후에는 어떤 사이즈를 선택하는 것이 나에게 맞을까라는 고민에 빠질 수 밖에 없다.
필자의 경우도 자전거 구매 시 브랜드마다 표기하는 사이즈의 기준이 다르기 때문에 항상 지오메트리 표를 확인하여 적당한 사이즈를 찾는 편이다. 그래서, 이번 시간에는 프레임 지오메트리와 사이즈 선택에 대한 관계를 한번 알아보도록 하자.


자전거 프레임, 작게 타는 게 좋아요?

가장 많이 질문을 받는 것 중에 하나가 '작은 프레임이 성능이 좋은가?'라는 것이다. 특히, 프로 라이더들의 경우에 작은 프레임을 선택하는 경우가 많다는 것이 알려지며 이런 질문을 더 많이 받는다.
하지만, 프로 라이더들이 '왜 작은 프레임을 탈까?'라는 것을 알게 되면 다른 생각을 하게 될 것이다.
과거 금속 프레임이 일반적이었던 시절에는 작은 프레임의 강성이 더 높고 가볍다라는 견해가 있기는 했지만, 최근 카본 프레임의 경우는 그런 문제를 논할 필요는 없다. 이미 대부분의 자전거 제조사들이 프레임 사이즈에 상관없이 거의 동일한 강성과 순응성을 기반으로 카본 프레임을 설계하며, 무게에 있어서도 작다고 더 가볍지는 않기 때문이다.

그렇다면, 왜 프로 라이더들은 여전히 조금 작은 프레임을 선호하는 것일까?
가장 큰 이유는 헤드 높이에 있다. 프로 라이더들은 일반인들에 비해 훨씬 상체를 숙인 공격적인 라이딩 자세를 유지하도록 훈련한다. 그런 자세를 더 편하게 유지하려면 핸들바의 높이가 낮을수록 유리한데, 프레임 사이즈가 작아질수록 헤드튜브의 길이가 짧아지며 헤드가 낮아지게 된다.
그래서, 프로 라이더들은 이런 프레임을 선택한 후 길고 각도가 낮은 스템을 적용해 핸들바의 높이를 낮게 설계한다. 일반 라이더들은 이와 같은 훈련을 받지 않았기 때문에, 이런 낮은 핸들바 높이로 라이딩을 유지하는 것이 거의 불가능에 가깝다.

결과적으로 '작은 프레임'이란 것은 실제로도 작은 프레임을 뜻한다. 자신에게 '적당한' 사이즈의 프레임이 가장 적합한 사이즈로 이해하면 된다.

프로 라이더들은 매우 낮은 높이의 헤드를 선호하기 때문에 헤드튜브 길이가 짧은 작은 사이즈의 프레임을 선택하는 경우가 많다.
작은 사이즈의 프레임이 퍼포먼스가 더 뛰어난 것이 아니라, 피팅의 특성상 작은 사이즈에 긴 스템을 사용하는 것이 유리하기 때문이다.

특별한 이유가 있지 않다면, 제조사에서 추천하는 사이즈가 가장 적당한 지오메트리가 될 것이다.


탑튜브의 길이가 가장 기본

프레임 사이즈를 선택할 때 브랜드마다 각기 다른 기준으로 표기하곤 한다. 물론, 표기하는 대부분은 시트튜브의 길이인데, 실제 시트튜브의 길이를 측정하면 사이즈 표기와는 전혀 다른 값이 나온다는 것을 알게 될 것이다.
모든 자전거마다 탑튜브 슬로핑에서 차이가 있을 뿐 아니라, 대부분 초기에 시트튜브를 기준으로 했던 표기법을 그냥 이어가는 정도여서 실제 기준값으로 시트튜브는 좀 애매한 것이 현실이다. 그리고, 시트튜브의 길이는 실제 프레임 지오메트리에 주는 영향력이 거의 없기도 하다.

그래서, 라이딩 포지션에 가장 큰 지오메트리 값을 찾게 된다면, 그것이 바로 '유효 탑튜브 길이'가 되는 것이다.
유효 탑튜브 길이는 헤드튜브 상단 중앙부터 수평으로 시트포스트와 만나는 지점까지를 의미한다. 이것은 실제 라이더가 안장에 앉았을 때 핸들바와의 간격에 영향을 주는 요소로, 라이딩 포지션에 가장 큰 역할을 한다.
필자가 로드바이크를 선택할 경우는 525~535mm 길이의 유효 탑튜브 길이를 선호한다. 이와 같은 탑튜브의 길이를 지오메트리 표에서 확인하면, 기존의 S 또는 51, 52와 같은 사이즈 표시보다 더 쉽게 자신에게 적당한 사이즈의 자전거를 찾을 수 있을 것이다.

시트튜브의 길이가 일반적으로 사용되는 프레임 사이즈의 값이지만, 실제 사이즈와 다른 경우가 많고 전체 지오메트리에 주는 영향도 크지 않다.

탑튜브 사이즈 측정은 헤드튜브 상단 중심부터 수평으로 선을 그어 시트포스트의 중심까지 측정하면 된다. 사진의 탑튜브 길이는 52.
이 탑튜브 사이즈가 실제 라이딩 포지션에 주는 영향이 가장 크며, 자신이 선호하는 길이를 알고 있으면 자전거 사이즈 선택에 도움이 된다.


탑튜브 길이와 헤드튜브 길이의 관계

탑튜브 길이 535mm에 헤드튜브 130mm와 탑튜브 525mm에 헤드튜브 120mm의 지오메트리를 가진 2개의 자전거 중에 선택을 해야 한다면 어떤 고민에 빠질까?
일단 라이딩을 해야 알겠지만, 이 두가지 프레임은 거의 동일한 라이딩 느낌을 만들어 준다.
탑튜브의 길이가 길어지면서 헤드튜브의 길이가 동시에 길어진다면 지오메트리의 변화가 만들어지지만, 실제 라이딩 포지션에는 큰 차이가 없기 때문이다.
물론, 탑튜브의 길이가 너무 길어지게 되면 라이더의 포지션에서 완전히 벗어나게 되겠지만, 10mm 내외의 길이에서는 헤드튜브의 높이와 헤드 스페이서의 조절만으로 충분히 피팅이 가능하다.
필자의 경우는 530mm의 탑튜브 길이를 가장 선호하는 편이기 때문에, 525mm 정도의 탑튜브를 가진 프레임에서는 조금 더 낮은 헤드 높이를 선택하여 세팅하는 편이다.

붉은색이 라이더의 몸이고, 초록색이 팔이라고 보자.
팔을 약간 아래쪽으로 내리면 더 짧은 탑튜브의 길이가 필요하고, 팔을 약간 위로 올리면 탑튜브의 길이가 더 길어져야 맞게 된다.
결과적으로 헤드튜브의 길이와 탑튜브의 길이는 서로 상관관계를 가지며, 피팅에 적용할 수 있게 된다.

헤드튜브의 길이는 상단부터 하단까지를 의미한다. 여기서는 140mm.

헤드의 높이를 조절하기 위해 헤드 스페이서를 활용한다.


레이스 바이크의 지오메트리는 거의 동일

로드 레이스를 기반으로 이야기한다면, 레이스를 위한 자전거 지오메트리는 거의 비슷하다.
업힐에 강점을 가진 경량 올라운드 바이크와 스피드를 위한 에어로 바이크의 지오메트리는 최근에 거의 차이가 없다. 이 두가지 자전거의 라이딩 성격은 비교적 큰 차이가 나지만, 그 성격을 지오메트리가 아닌 카본 프레임의 설계로 적용하기 때문이다.
아마도 가장 큰 차이는 헤드튜브의 길이 정도로, 에어로 바이크에 더 짧은 헤드튜브를 적용해 전체적인 라이딩 포지션을 낮추어 더욱 공격적인 라이딩을 만들어낸다.
실제 자이언트의 대표적인 경량 올라운드 바이크 TCR와 에어로 바이크 프로펠의 지오메트리를 비교하면, 동일한 사이즈에서 헤드튜브의 길이만 3mm 차이가 있다는 것을 확인할 수 있을 것이다.
하지만, 이 3mm의 차이로 인해 동일한 탑튜브 길이지만, 위에서 설명한 헤드튜브와의 상관관계로 인해 사이즈가 더 커진 것과 같은 느낌을 받을 수 있다.

대표적인 레이스 바이크인 올라운드와 에어로 바이크의 지오메트리는 사실상 거의 차이가 없다.
프레임 자체의 카본 설계가 더욱 큰 라이딩 차이를 만드는 편이다.

여기에서 에어로 성능을 극대화시킨 TT 바이크 또는 트라이애슬론 바이크는 레이스 바이크와는 다른 지오메트리를 갖게 된다. 이 자전거들은 민첩성보다 스피드에 중점을 두었기 때문에, 더 긴 탑튜브 길이와 리치, 낮은 BB 드롭, 낮은 헤드각도 등을 이용하지만, 페달링 반응성을 높이기 위한 짧은 체인스테이를 적용해 휠베이스의 차이는 크게 없다.
더 낮은 무게중심과 에어로 자세에서도 페달링에 집중할 수 있는 안정적인 지오메트리가 TT 또는 트라이애슬론 바이크가 집중하고 있는 점이다.

트라이애슬론 바이크의 지오메트리를 보면, BB 드롭이 커서 무게 중심이 낮은 것을 알 수 있다.


더 편안한 지오메트리란?

편안한 로드 라이딩의 대표적인 라인업은 엔듀런스 바이크이다. 퍼포먼스를 유지하면서도 장시간 더 편하게 라이딩을 할 수 있도록 설계한 것이 차이점이며, 그런 이유로 장거리 투어링이나 거친 코스를 달려야 할 때 사용한다.
편안한 지오메트리를 만드는 가장 큰 변수는 높은 헤드와 낮은 BB, 그리고 긴 휠베이스 등이다.
이와 같은 변수를 만들기 위해서는 탑튜브 길이와 헤드튜브 길이, BB 드롭, 헤드튜브 각도, 체인스테이 길이 등에 차이가 만들어진다.
위에서 탑튜브와 헤드튜브 길이에 대한 관계를 이야기했었는데, 탑튜브가 짧아지면 헤드튜브도 동시에 짧아지면서 비슷한 라이딩 포지션을 만들 수 있다는 내용이다. 엔듀런스 바이크의 경우는 더 편안한 포지션을 만들기 위해 짧은 탑튜브를 이용하면서도 더 긴 헤드튜브를 적용하는 것이 일반적이다.
그리고, BB 드롭을 크게 설계하면, 앞뒤 바퀴의 중심보다 BB의 높이가 더 많이 낮아지기 때문에 전체적인 무게중심이 내려가면서 안정성이 높아진다. 민첩함은 다소 떨어지겠지만, 거친 도로에서도 안정적인 라이딩을 이어가기에는 유리하다.
여기에 헤드튜브 각도를 낮게 설계하고 체인스테이 길이를 길게 뽑으면 앞뒤 휠의 간격이 멀어지면서 휠베이스가 길어진다. 길어진 휠베이스는 안정적인 라이딩을 만들고, 빠른 스피드에서도 노면의 충격에 의해 중심을 잃을 확률을 낮춘다.

엔듀런스와 레이스 바이크의 지오메트리 차이를 살펴보자.
탑튜브의 길이는 엔듀런스 바이크가 더 짧고, 헤드튜브는 더 긴 것을 확인할 수 있다.
또, 헤드튜브 각도는 엔듀런스 바이크가 더 낮게 설계되었고, BB 드롭도 엔듀런스가 더 크다.
최근에는 엔듀런스 바이크에도 레이스 퍼포먼스를 중시하기 때문에, 체인스테이의 차이는 그렇게 크지 않게 개발하는 편이다.


여성을 위한 지오메트리가 필요할까?

자전거를 타는 인구 중에 남성이 많은 것은 사실이지만, 여성을 위한 자전거가 필요하다는 견해는 21세기가 시작되면서 강해지기 시작했다.
대기업 브랜드를 기준으로 본다면 트렉이 처음으로 여성을 위한 자전거 디자인을 적용해 WSD 시리즈를 출시하기 시작했고, 그 후 스캇 등의 브랜드가 뒤를 이었지만, 본격적인 여성 라인업에 강화를 시작한 것은 스페셜라이즈드였다. 그리고, 현재 가장 강력한 여성 브랜드로 성장한 것은 리브(Liv)로, 여성만을 위한 자전거와 용품을 출시하는 브랜드다.
트렉과 스페셜라이즈드는 초기에 적극적인 여성 모델들을 출시하며 시장을 리드하는 듯 보였지만, 최근에는 남녀 동일한 지오메트리 프레임에 안장과 핸들바의 부품 선택의 차이, 그리고 디자인의 차이 정도로 소극적인 모습을 보여주고 있다.
그에 비해, 자이언트가 만든 여성 브랜드 리브는 완전히 다른 프레임 설계와 지오메트리로 브랜드뿐 아니라 전체적인 라인업까지 여성을 위해 특화된 제품을 출시하며, 매년 크게 성장하고 있다.

다른 브랜드에서 여성 전용 자전거 개발에 소극적인 반면, 리브(Liv)는 여성을 위한 전문 브랜드로 출시 후 매년 크게 성장을 이어가고 있다.

사실, 여성과 남성의 차이를 팔다리 길이 정도로 비교한다면 그 차이를 구분하는 것이 쉽지 않다. 평균적으로는 수치가 다르겠지만 개개인으로 보면 그저 비슷한 사람이라는 점에서, 특화된 지오메트리보다 안장과 핸들바 등의 부품 차이 정도로 충분하다는 견해가 트렉과 스페셜라이즈드 등의 브랜드에게 소극적인 여성 모델을 출시하도록 만든 이유다.
그에 비해, 리브는 여성과 남성의 가장 큰 차이인 상체 근육 발달 및 골반 차이로 인한 무게중심 등의 변화를 적용해야 한다는 견해를 가졌고, 그에 따라 프레임의 지오메트리 및 강성의 차이를 만들었다. 이와 같은 여성용 프레임은 운동을 많이 한 프로 라이더들에게는 크게 영향을 주지 않을 것이라는 의견과 달리, 세계 최고의 여성 라이더로 꼽히는 마리안 보스 선수도 리브 자전거를 타며 큰 만족을 보여주기도 했다.
하지만, 실제 지오메트리 상의 차이가 아주 큰 편은 아니다. 리브의 경우, 자이언트에 비해 조금 더 짧은 탑튜브와 그에 따라 조금 더 짧아진 헤드튜브로 균형을 맞추었고, 헤드튜브의 각도를 조금 낮추어 조향 안정성을 높였으며, 스탠드오버를 낮춘 정도의 지오메트리 차이를 보인다.
지오메트리의 차이는 작아 보이지만, 이로 인해 상체의 힘이 다소 부족한 여성 라이더들은 더욱 안정적인 조향성을 기반으로 스피드에 집중할 수 있으며, 그에 따른 카본 프레임 설계에 있어서도 차이점을 만들고 있다.

레이스 바이크인 리브의 랑마의 지오메트리.
동일 사이즈를 비교했을 때 탑튜브 길이와 헤드튜브 길이를 더 짧게 설계해 전반적으로 자이언트 자전거에 비해 작은 편이다.
그리고, 헤드튜브 각도를 조금 더 낮게 설계하여 조향 안정성을 높였다.


지오메트리 값이 가지는 특성들

마지막으로 각 지오메트리가 갖는 값의 특징들을 간략하게 설명하며 마무리하고자 한다. 물론, 여기에서 설명하는 특징 외에도 각 지오메트리의 변화에 따른 변수는 매우 다양하다. 그런 다양한 변수를 계산하며 더 뛰어난 자전거를 만드는 것이 개발단계에서 이루어지는 일이다.


- tt' (탑튜브 수평 길이) : 안장과 핸들바의 거리에 직접적인 영향을 주며 사이즈에 가장 큰 역할을 하는 값이다. 좁으면 라이더는 체중을 이동할 수 있는 공간이 줄어들어 밸런스를 유지하는 데 어려움을 느낄 수 있다.
- ht (헤드튜브 길이) : 핸들의 높이에 영향을 주는 요소다. 길면 핸들의 높이가 높아지면서 라이더는 허리를 덜 숙여도 된다.
- fl (포크 길이) : 포크의 길이에 따라 헤드튜브 각도와 핸들바의 높이가 바뀐다. 포크가 길어지면 자연스럽게 핸들이 높아지고, 헤드각도가 낮아지면서, 편안하고 안정적인 라이딩 특징을 갖게 된다.
- ha (헤드튜브 각도) : 헤드튜브가 지면과 이루는 각도를 의미한다. 높으면 핸들링이 민첩해지고, 낮으면 안정성이 높아진다. 레이스에서는 민첩하면서 안정적인 라이딩이 모두 가능해야 하기 때문에 적정 헤드튜브 각도를 찾는 것이 중요하다.
- stack (스택) : BB와 헤드튜브 상단까지의 높이를 의미하며, 라이더의 무게중심 대비 핸들의 높이를 결정하는 수치다.
- reach (리치) : BB와 헤드튜브 상단까지의 수평 거리를 의미한다. 라이더가 가지는 공간적인 여유를 의미하는 값으로, 스택과 함께 피팅 수치로 자주 거론되는 값이기도 하다.
- st (시트튜브 길이) : BB 중심부터 시트튜브 상단까지의 길이다. 과거에는 보통 탑튜브의 슬로핑이 없었기 때문에 시트튜브의 길이가 다리길이와 연관되어 라이더가 탈 수 있는 사이즈를 결정하는 요소 중에 하나였다. 최근에는 시트튜브의 길이가 지오메트리에 미치는 영향은 거의 없는 편이다.
- sa (시트튜브 각도) : 시트튜브와 지면과의 각도를 의미한다. 값이 커지면 같은 탑튜브 길이에서도 리치가 길어지게 되는 결과를 만들지만, 페달링을 위한 공간이 필요하기 때문에 적당한 값이 필요하다. 최근에는 자전거의 카테고리에 따라 거의 비슷한 각도를 적용하고 있는 편이다.
- rc (체인스테이 길이) : BB와 뒤 바퀴 중심 간의 거리를 의미한다. 페달링 반응성과 라이딩 안정성에 모두 영향을 주는 요소이며, 짧으면 페달링 반응이 좋은 반면 승차감과 라이딩 안정성이 떨어진다. 최근에는 카본 설계를 통해 짧으면서도 승차감을 유지하는 방법들이 개발되고 있어서, 레이스와 엔듀런스 바이크의 차이가 거의 없어지기도 한다.
- fr (포크 레이크) : 포크가 어느정도 앞으로 휘어지게 개발되었는지를 표시하는 수치다. 짧으면 민첩한 조향성을 만들지만 지면 돌파력과 안정성이 떨어지고, 길어지면 안정성과 돌파력이 높아지지만 조향 이질감이 커진다.
- trail (트레일) : 포크 레이크의 길이와 비례하여 만들어지는 값으로, 실제 조향 각도와 지면에 주는 영향 간의 이질감을 표시하는 수치다.
- wb (휠베이스) : 앞뒤 바퀴 사이의 거리를 표시하는 수치다. 길면 안정적이며 직진 성향이 강해지고, 짧으면 민첩하지만 안정성이 떨어진다. 휠베이스는 큰 사이즈의 자전거가 당연히 더 길다. 그래서, 라이더가 작은 사이즈의 자전거를 타면 저속에서 민첩한 기분을 느끼지만 고속에서 불안함을 느끼게 되는 원인이기도 하다. 자신에게 맞는 사이즈를 선택할 경우는 라이더의 무게중심이 휠베이스와 잘 맞게 되어 민첩성과 안정성이 개발 컨셉에 적합하게 된다.



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