타이어 공기압의 모든 것-1

바이크조선

입력 : 2014.12.04 09:58

작은 차이로도 완전히 다른 느낌!


자전거를 타기 전 가장 먼저 점검해야 하는 것은 바로 타이어 공기압이다. 타이어 공기압은 자전거의 속도 향상과 유지, 접지력에 영향을 미친다. 하지만 적정 타이어 공기압에 대해서는  그 누구도 잘 설명해주지 않는다. 공기압의 모든 것을 소개한다.

타이어 공기압의 모든 것-1

자전거를 구성하는 부품 중 라이더의 몸무게를 지탱하고 노면 충격을 가장 먼저 흡수하며, 안전에도 가장 큰 영향을 미치는 것이 바로 타이어다. 타이어는 자전거에서만 사용되는 것이 아니라 땅 위를 굴러다니는 바퀴달린 모든 장치에 사용된다. 또 타이어는 용도에 따라 종류와 특성도 달라진다. 이런 타이어가 제 구실을 할 수 있게 만드는 것은 공기압이다. 공기압이 적정해야 타이어는 제 기능을 발휘한다.

최초의 공기압 타이어를 개발한 던롭
최초의 공기압 타이어를 개발한 던롭
최초의 공기압 자동차 타이어를 개발한 미쉐린
최초의 공기압 자동차 타이어를 개발한 미쉐린

공기압 타이어의 개발 배경

세계 최초로 공기압 타이어를 개발한 사람은 영국의 수의사였던 존 보이드 던롭(John Boyd Dunlop)이다. 1888년 던롭이 공기압 타이어를 만든 것은 아들에 대한 사랑 때문이었다.

삼륜 자전거를 타던 던롭의 아들은 자전거만 타면 두통을 호소했다. 당시의 자전거 바퀴는 무쇠로 만들거나 나무에 철을 입힌 것으로, 작은 돌멩이만 닿아도 통통 튀었고 자전거는 심하게 흔들렸다. 던롭은 자전거가 더 안정적으로 달릴 수 있는 방법을 모색하다가 집에 있던 고무호스를 철 대신 바퀴 둘레에 붙여 보았다. 당시 자동차에는 통 고무를 사용한 바퀴가 사용되고 있었다. 하지만 그 방법도 신통치 않았다.

자전거 바퀴는 질기고 단단한 타이어와 타이어 내부에서 공기압을 담아 안정되게 달릴 수 있게 해주는 튜브로 이뤄진다.
자전거 바퀴는 질기고 단단한 타이어와 타이어 내부에서 공기압을 담아 안정되게 달릴 수 있게 해주는 튜브로 이뤄진다.

하루는 아들이 바람 빠진 공을 가져와 공기를 넣어달라고 했다. 그때 던롭은 생각했다. 고무바퀴에 공기를 넣으면 어떨까? 던롭은 그 길로 달려가 고무호스 위에 두껍고 질긴 고무를 입혀 공기압을 넣어 바퀴에 부착해보았다. 결과는 대성공이었다. 공기압을 넣은 고무는 지면의 충격을 효과적으로 흡수하면서 안정적인 주행을 할 수 있게 해주었다. 이렇게 최초의 공기압 타이어가 발명되었다. 공기압 타이어는 유럽을 중심으로 전세계로 퍼져나갔으며, 그 후 10년이 지난 1895년 프랑스 회사 미쉐린(Michelin)이 던롭 타이어를 응용한 자동차 타이어도 개발하게 된다.

고무는 질기고 늘어나는 성질이 있다. 순간적으로 다양한 형태로 바뀌었다가도 제 형태로 다시 돌아오는 성질도 있다. 고무와 공기압의 만남은 승차감 향상은 물론 노면 충격을 효과적으로 완화시켜주며, 다양한 요철도 안정적으로 통과할 수 있는 획기적인 방법이었다.

바람은 얼마나 넣어야 하나

공기압 체크

흔히들 ‘타이어에 바람이 빠져서’ 또는 ‘튜브에 바람이 빠져서’라는 표현을 한다. 공기를 넣는 펌프 주입구를 얼굴에 대고 펌프를 작동하면 바람이 생긴다. 또 타이어가 펑크 나면 ‘피익’하는 소리와 함께 바람이 빠져나가니 ‘바람’이 틀린 말은 아니다. 하지만 정확히 말하자면 바람이 아니고 공기압이 빠져나가는 것이다. 그러므로 ‘공기압이 빠졌다’라고 하는 것이 맞다. 그럼 공기압은 얼마나 넣어야 할까?

타이어 공기압의 모든 것-1

공기압을 체크하는 방법은 여러 가지가 있다. 육안으로 확인하거나 손으로 눌러보기도 하고, 공기압 측정도구를 이용하기도 한다. 육안과 손으로 확인하는 것은 매우 부정확한 방법이지만 직관적으로 문제를 파악하기는 나쁘지 않다. 정확한 공기압을 알 수 있는 측정기구를 사용하는 것이 바람직하다. 측정기구를 사용하기 전에 내 자전거에는 얼마나 공기압을 넣을 수 있는지부터 알아야 한다.

라이딩을 하기 전 미리 타이어 사이드 월을 눌러서 공기압 상태를 확인한다.
라이딩을 하기 전 미리 타이어 사이드 월을 눌러서 공기압 상태를 확인한다.

다양한 밸브의 세계

자전거 타이어는 현재 3종류의 공기 주입 밸브를 사용하고 있다. 던롭, 슈래더, 프레스타가 그것이다.

 

1 던롭 밸브 2 슈래더 밸브 3 프레스타 밸브
1 던롭 밸브 2 슈래더 밸브 3 프레스타 밸브

1. 던롭 밸브(Dunlop Valve)

던롭 밸브는 공기압 타이어를 최초로 만든 던롭이 개발한 밸브다. 그래서 영국식 밸브라고도 한다. 또 다른 이름으로는 우즈(Woods) 밸브라고도 한다. 이 방식은 현재 생활자전거 튜브에 주로 사용된다. 밸브 캡 안에 달린 작은 고무튜브(속칭 ‘무시고무’)를 통해 공기를 주입하고 또 빠져나가는 것을 막는 방식이다. 하지만 고압을 넣기가 힘들고 펌프 연결구에서 공기압 누설이 많은 것이 단점이다. 폭이 얇은 타이어와 림에도 장착하기 어렵다.

2. 슈래더 밸브(Schrader Valve)

슈래더 밸브는 미국인 어거스트 슈래더(August Schrader)가 만든 방식으로 미국식 밸브라고도 한다. 내부에 가는 핀 형태의 밸브 코어를 달아 공기를 넣고 빼기가 쉽고 간단하게 만든 방식이다. 오늘날 자동차 밸브로 사용되는 규격이기도 하다. 라이딩 도중 공기압이 없을 경우 가까운 자동차 정비소에서도 공기를 보충할 수 있어 편리하다. 또 외부로 노출된 부품이 없어 내구성도 좋다. 단 튜브와 밸브의 연결부가 단단하지 못해 간혹 파손되는 경우가 있으며 밸브 외경(8㎜)이 커서 얇은 림과 타이어에는 사용할 수 없다. 이 때문에 BMX와 MTB에 주로 사용되고 로드바이크에는 쓰이지 않는다.

어거스트 슈래더는 독일 출신의 미국인으로 구명용품과 같이 공기를 사용하는 고무제품을 생산하는 공장을 운영하고 있었다. 자연스럽게 밸브에 관심이 많았던 그는 1890년 던롭 방식의 밸브에 힘들게 공기를 주입하는 한 영국인을 보고 타이어 밸브의 개선에 대한 필요성을 느껴 1891년 슈래더 밸브를 개발하게 된다. 이 방식은 현재까지 자동차와 오토바이, 자전거 튜브 밸브로 사용되고 있다.

3. 프레스타 밸브(Presta Valve)

로드바이크와 고급형 자전거에 주로 사용되는 방식의 밸브다. 프랑스식 밸브(French Valve) 또는 스크래버랜드(Sclaverand) 밸브라고도 한다. 밸브의 외경(6㎜)이 얇고 길이가 길어서 폭이 얇거나 넓은 프로파일을 가진 림에 사용한다. 밸브를 돌려 작동하는 스프링 코어를 달아 공기 주입과 배출이 쉽다. 하지만 밸브 캡을 달지 않으면 밸브 코어가 외부에 노출되어 파손될 수 있어 주의해야한다. 프레스타 밸브는 다양한 자전거 용품을 만드는 프랑스의 제팔사에서 근무하던 에티엔느 스크래버랜드(Etienne Sclaverand)가 개발했다. 프레스타란 이름은 프레스토(Presto, 빠른)에서 유래했는데, 빠르게 공기를 주입할 수 있는 밸브란 의미다.

PSI와 BAR 

타이어 공기압의 모든 것-1

자전거 타이어는 자동차 타이어와 달리 타이어 내부에 튜브를 이용해 공기압을 담아둔다(튜브가 없는 튜브리스 타이어나 튜뷸러 타이어도 있다). 타이어에는 수용할 수 있는 공기압 허용치가 있다. 이 허용치는 타이어 측면(사이드 월)에 적혀 있는데, 수치와 함께 PSI나 BAR라는 단위로 표기된다. 그 숫자가 바로 허용되는 공기압 수치다.

예를 들어 MTB 타이어에 30~60PSI라고 되어있다면  최소공기압은 30, 최대 공기압은 60PSI까지라는 이야기다. 로드 타이어에 100~150PSI라고 되어 있다면 마찬가지로 최소는 100이고 최대 150PSI까지 공기압을 넣을 수 있다는 의미다. 여기서 PSI는 ‘Pound per Square Inch’의 약자로 ‘프사이’ 라고 읽는다. 미국에서 사용하는 압력 단위로 1PSI는 1평방 인치에 1파운드의 힘이 작용하는 압력을 나타낸다.

또 다른 단위인 BAR(바)는 우리가 사용하는 미터법 기압단위로 1911년 노르웨이의 비예르크네스에 의해 도입된 압력 단위다. 1BAR는 해면에서 100m 정도 높이의 압력으로 1기압이라고도 한다. 1BAR는 15PSI다. 앞서 말한 30~60PSI를 BAR로 변환하면 2.04~4.08BAR 정도다. 최근 출시되는 타이어는 PSI와 BAR가 모두 표기 되어 있으므로 자신에게 편리한 단위를 사용하면 된다. 여기서는 PSI를 기준으로 삼는다.

MTB와 로드의 공기압이 다른 이유

접지력이 중요한 산악자전거는 타이어 폭이 넓은 만큼 많은 양의 공기가 들어간다. 하지만 충경흡수 능력을 위해 공기 양에 비해 낮은 압력을 유지한다.
접지력이 중요한 산악자전거는 타이어 폭이 넓은 만큼 많은 양의 공기가 들어간다. 하지만 충경흡수 능력을 위해 공기 양에 비해 낮은 압력을 유지한다.

MTB 타이어와 로드 타이어의 공기압은 확연히 다르다. 타이어마다 차이가 있겠지만 MTB는 최대치가 60~80PSI 정도이고, 로드는 120~200PSI에 이른다. 그 이유는 MTB 타이어는 비포장도로와 다양한 노면의 장애물을 통과해야 하기 때문이다. 타이어가 1차적으로 노면충격을 흡수해줘야 하기 때문에 낮은 공기압으로 말랑말랑한 상태를 유지한다. 또 라이더가 안정적으로 주행과 조향을 할 수 있도록 최대한의 접지력와 마찰력을 만들어 내야 한다. 그래서 MTB 타이어는 폭이 넓고 두껍다.

평균적으로 100PSI 이상의 공기압이 들어간다. 팽팽한 타이어 상태로 구름저항을 줄여 보다 빨리 달리기 위해 얇지만 고압을 견딜 수 있는 타이어를 사용한다.
평균적으로 100PSI 이상의 공기압이 들어간다. 팽팽한 타이어 상태로 구름저항을 줄여 보다 빨리 달리기 위해 얇지만 고압을 견딜 수 있는 타이어를 사용한다.

반면 로드 타이어는 폭이 매우 좁고 타이어도 얇다. 외관으로 보면 MTB 타이어가 로드의 두 배 이상의 공기가 들어갈 것 같다. 물론 공기의 양은 MTB가 더 많이 들어갈지 모르지만 타이어와 튜브가 머금는 공기의 압력이 다르다. 로드바이크는 100PSI 이상의 고압을 사용한다. 그 이유는 튜브 속 압력을 높여 최대한 팽팽한 상태로 노면의 구름저항을 줄여야 고속질주에 유리하기 때문이다.

그러면 타이어 사이드 월에 표기되어 있는 최대치 이상으로 공기압을 넣으면 어떨까? 최대치 공기압은 타이어를 생산할 때 안전규정에 따른 한계치다. 그 이상의 공기압을 넣으면 타이어에 무리를 주며 타이어를 지탱하는 림(Rim)의 파손으로도 이어질 수 있다. 최근 카본 림이 인기가 많은데 한계치로 공기압을 넣을 경우 파손되는 경우가 간혹 있다.

공기압에 따른 타이어 변화

타이어 공기압의 모든 것-1

사람이 운전하는 탈것 중 사람의 몸무게가 이동수단보다 무거운 것은 자전거 밖에 없다. 그래서 라이더와 공기압의 상관관계는 매우 크다.

공기압이 적으면 접지면적이 늘어나며 노면 충격을 잘 흡수한다. 하지만 너무 낮은 공기압은 큰 충격에 약해 림이 튜브를 찢는 현상을 유발하기도 하며 타이어 마모도 빨라진다. 반면 공기압이 높으면 구름저항이 낮아 고속주행에 유리하며 펑크 가능성도 낮아진다. 반면 코너링 시 타이어 접지력이 떨어지고 고압의 공기압으로 인해 노면충격을 흡수하지 못하고 라이더에게 그대로 전해져 승차감이 나빠진다. 그래서 적정 공기압이 필요하다.

로드바이크의 최대공기압과 최저공기압을 넣은 상태 비교. 확실하게 지면과 닿는 면적이 다르다.
로드바이크의 최대공기압과 최저공기압을 넣은 상태 비교. 확실하게 지면과 닿는 면적이 다르다.
사실 적정 공기압이라고 해서 정해진 수치가 있는 것은 아니다. 각자의 몸무게와 자전거 무게에 따라 달라지며 라이딩 스타일, 라이딩 환경, 계절에 따라서도 약간씩 변한다. 하지만 변하지 않는 것이 하나 있는데, 바로 공기압 배분이다. 자전거를 탄 사람의 무게중심은 중앙보다 약간 뒤쪽에 위치한다. 또 라이딩을 시작하면 그 중심은 뒤쪽으로 더 많이 배분된다. 펑크가 뒷바퀴에서 주로 일어나는 이유도 그 때문이다. 따라서 공기압은 앞과 뒤를 약간씩 다르게 배분하는 것이 맞다. 앞 120PSI, 뒤 130PSI 하는 식으로 말이다.
높은 공기압 . 공기압이 높으면 지면과 닿는 면적이 줄어들어 고속주행에 좋다. 다만 접지력이 떨어져 코너링에 불리하고 승차감이 나빠진다.
높은 공기압 . 공기압이 높으면 지면과 닿는 면적이 줄어들어 고속주행에 좋다. 다만 접지력이 떨어져 코너링에 불리하고 승차감이 나빠진다.
낮은 공기압 . 공기압이 낮으면 접지력이 향상되어 라이딩이 안정적이다. 하지만 구름저항이 커져 자전거가 잘 나가지 않고, 펑크에 취약하며 타이어 마모도 빠르다.
낮은 공기압 . 공기압이 낮으면 접지력이 향상되어 라이딩이 안정적이다. 하지만 구름저항이 커져 자전거가 잘 나가지 않고, 펑크에 취약하며 타이어 마모도 빠르다.

적정 공기압

여름은 적정보다 낮추고, 겨울은 더 높인다

체중과 주행 환경에 따라 적정 공기압은 달라진다. 그래서 타이어 전문가들은 타이어 적정 공기압을 라이더와 자전거 무게로 인해 타이어가 주저앉는 높이(Drop)를 기준으로 잡기도 한다. 일반적인 도로를 기준으로 타이어 사이드 윌 폭의 15%가 주저 않는 것이 주행성능이나 승차감에 가장 최적상태라는 것. 그러나 노면이 젖어 미끄러울 때는 10% 정도 공기압을 낮춰 접지력을 높이는 것이 좋다.

공기압은 제동력에도 영향을 미친다. 공기압이 낮으면 지면과의 밀착력이 높아져 제동력이 향상된다. 반면 공기압이 높으면 접지력과 밀착성이 낮아져 제동력도 떨어진다.

타이어 공기압의 모든 것-1
타이어 공기압은 온도의 영향도 받는다. 기온이 10도 변화함에 따라 튜브 내부의 공기압은 3.4%의 변화가 일어난다. 예를 들어 영상 10도에 공기압 60PSI 넣었다면 20도에는 62PSI, 30도에는 64PSI, 40도에는 66.1PSI로 공기압이 바뀐다. 반대로 기온이 낮아지면 3.4%씩 공기압이 감소된다. 또 주행으로 인해 발생하는 열의 영향도 받는다. 특히 한여름 아스팔트의 지열은 60~70도를 넘는데 이 때문에 타이어의 공기압은 더 팽창하게 된다. 그러므로 한여름에는 적정 공기압보다 약간 낮게 세팅하고, 반대로 겨울은 조금 더 넣는 것이 좋다.
지면과 닿는 부분이 타이어 사이드 윌 폭의 15% 정도 주저앉을 때가 적정 공기압이라고 한다. 같은 사이즈의 타이어라도 타이어 폭과 몸무게, 환경에 따라 접촉면이 달라진다.
지면과 닿는 부분이 타이어 사이드 윌 폭의 15% 정도 주저앉을 때가 적정 공기압이라고 한다. 같은 사이즈의 타이어라도 타이어 폭과 몸무게, 환경에 따라 접촉면이 달라진다.
한편 적정 공기압을 계산해주는 스마트폰 어플도 있다. 타이어 회사 비토리아(Vittoria)에서 만든 iTire Pressure 어플이다. 로드바이크와 MTB 타이어 공기압을 모두 체크할 수 있고 사용자의 몸무게와 자전거 무게, 타이어 사이즈와 폭을 대입하면 적정 공기압을 표시해준다.
iTire Pressure 어플. MTB와 로드타이어의 적정 공기압을 설정할 수 있다. 타이어 TPI(Tread Per Inch, 인치당 섬유 수)를 선택하고, 클린처 또는 튜블러(MTB 튜브리스), 사이즈, 자전거와 라이더의 무게, 라이딩하는 곳의 노면 상태를 입력하면 적정 공기압을 표시해 준다. 어플에서 표시한 공기압을 보면 앞뒤의 수치가 다른 것을 알 수 있다.
iTire Pressure 어플. MTB와 로드타이어의 적정 공기압을 설정할 수 있다. 타이어 TPI(Tread Per Inch, 인치당 섬유 수)를 선택하고, 클린처 또는 튜블러(MTB 튜브리스), 사이즈, 자전거와 라이더의 무게, 라이딩하는 곳의 노면 상태를 입력하면 적정 공기압을 표시해 준다. 어플에서 표시한 공기압을 보면 앞뒤의 수치가 다른 것을 알 수 있다.

선수들이 말하는 공기압 세팅

로드


최석윤(의정부시청)
"비가 오거나 노면이 젖었을 때는 평상시 보다 10% 낮게 유지"

타이어 공기압의 모든 것-1

타이어 상태나 림에 따라 공기압을 다르게 하지는 않는다. 다만 경기에 나가기 전에는 특별히  공기압에 신경을 쓰는데 평상시에는 120~130PSI 정도를 유지하지만 비가 오거나 노면이 젖었을 때는 100~110PSI 정도로 낮춘다. 그 이유는 길이 미끄러워 공기압을 줄여서 접지력을 높이기 위해서다. 그리고 도로의 사정이나 코스에 따른 공기압을 조절하지는 않는다.

MTB 


권순우(의정부시청)
"노면에 따른 공기압 조절은 하지 않는다"

타이어 공기압의 모든 것-1


산악자전거는 순간적으로 오르막을 오르거나 급변하는 코스에서 다운힐을 자주 해야한다. 그래서 어느 한 코스에 맞춰서 공기압을 맞추지는 않는다. 타이어 공기압은 그리 많이 넣지 않는다. 보통 27~28PSI를 기준으로 잡는다. 부드러우면서 접지력이 높은 것을 선호하기 때문이다. 또 한 번 공기압을 맞추면 거의 바꾸지 않는데 비가 와서 노면에 진흙이 많을 경우는 2~3PSI 정도 뺀다. 코스가 전반적으로 딱딱하고 잘 다져진 곳은 최대 30PSI까지 넣기도 한다. 하지만 30PSI를 넘기지는 않는다.

글·사진 임성수 팀장, 이동복 기자
자료협조 ㈜웰툰, 자강통상, 트랙바이시클코리아
제공 자전거생활
출처 바이크조선
발행 2014년 12월

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