파워미터(자전거)

 


1. 개요
2. 용도
3. 파워미터의 종류


1. 개요

싸이클링계의 신체 지수 모니터링의 궁극으로 떠오르고 있는 기기. 말 그대로 자전거를 타는 라이더가 자전거로 직접 가하는 힘(토크)과 회전 속도(각속도)를 이용해서 파워를 측정하는 기구이다. 즉, 라이더가 페달을 회전시키는 일률(Work rate, Kjoule/second, watt)을 측정하는 기구이다.

끝판왕 취급인 만큼 가격 역시 꽤나 높은 편이었는데, 2008년 무렵에는 저렴한 녀석이 2000 달러선(?) 이었을 정도 였다. 하지만 지금은 300달러(40만원)대의 저가형이 앞을 다퉈 출시될 정도로 접근성이 좋아지고 있는 상황이다.
파워미터가 정밀센서 제품인 만큼, 제 성능을 다하는 제품들은 브랜드에를 막론하고 가격대가 있다. 가령 자이언트의 크랭크형 파워미터인 파워프로는 자이언트답게 가격이 저렴할 것 같지만 100만원 정도.

2. 용도

싸이클링은 인력으로 먼 거리를 달리는 스포츠인 만큼 페이스 분배, 조절, 유지가 절대적으로 요구되는 스포츠이다. 파워미터 이전에도 속도계, 심박계 등 자전거와 라이더의 상태, 신체 수치를 측정하는 도구들이 등장했지만 이 두가지는 다음과 같은 문제에 의해서 정확하게 라이더의 현재 체력 상태를 반영하지는 못하는 일정한 한계를 지니는데
  • 속도
대체로 라이딩 퍼포먼스 현황, 페이스, 운동 강도 등의 기준으로 삼는 대표적인 수치이지만 지나치게 주변 환경에 영향을 많이 받기 때문에 실제로는 라이더 자신의 페이스로서 기능하기는 어렵다. 예를들면 같은 힘을 쓰며 같은 길을 달린다고 해도 바람의 강도나 자세에 따른 공기 저항의 차이에 따른 수치 차이를 보이며, 심지어 타이어의 접지력 등의 주변 요소에 의해 큰 차이를 보이게 될 가능성이 크다
  • 심박
파워미터 이전에는 라이더 자신의 운동강도와 페이스 조절의 끝판왕으로 여겨졌지만 실제로는 심박은 개인차가 상당히 나는 편이기도 하며 실제 운동 강도의 상승폭이나 하강폭에 비해서 지나치게 완만한 곡선을 그리며 상승한다던가 급격히 하락한다던가 하는 운동강도 대비 심박의 오차가 존재하기 때문이다. 싸이클링의 도로 시합 등의 경우 운동 강도의 변화폭이 크거나 상대적으로 높은 강도의 운동이 요구되기 때문에 일정한 페이스로 상대적으로 낮은 운동 강도가 필요한 마라톤이나 장거리 독주 대비 심박수는 운동 능력 측정이라는 본래의 목적에 충분히 부합하지 못하는 문제점이 발생한다. 더불어 심박수는 운동 강도와는 상관 없이 기온이나 수분 섭취 정도에 따라 수치에 변화가 발생할 수 있는 여지도 가지고 있다.
이상의 한계를 가진 두 요소에 비해 파워, 즉 라이더가 직접적으로 페달에 전달하는, 즉 라이더가 순수하게 행하는 시간당 일의 량을 측정하고 이를 표시해주는 파워미터는 주변 환경에 의해 실제 라이더의 운동강도와 오차를 보일수 밖에 없는 두 요소에 비해서 더 정확하게 라이더의 운동 강도를 측정하고 이를 기반으로 라이더는 자신의 페이스를 조절 하며 라이더의 몸상태를 다른 요소들-심박, 속도, 페달 회전수 등-과 함께 비교하면서 라이더의 현재 컨디션, 라이딩 특성, 타인과 비교한 현재의 운동 레벨 등의 수많은 데이터로 파생될 수 있는 무한한 잠재력을 지닌다.

3. 파워미터의 종류

파워미터의 종류로는 크게는 직접적으로 머신에 걸리는 부하- 즉 토크를 측정하는 DFPM(direct force powermeter) 방식 파워미터와 직접 가해지는 토크가 아닌 주변의 다른 데이터들-속도, 풍향, 페달 회전수, 심박 등-을 통해서 파워를 간접적으로 계산하는 방식의 파워미터로 나뉘고 각 방식 내에서도 다양한 방식의 파워미터가 존재한다
크랭크와 체인링 사이를 연결하는 크랭크 스파이더가 파워미터 본체가 되며 크랭크에 전달되는 토크와 이로 인한 미세한 휘어짐, 페달링 속도 등을 측정하여 파워를 산출하는 파워미터이며 가장 일반적이며 가장 정확한 방식의 파워미터로 꼽힌다. 현존 최고의 정확도(라고 쓰고 가장 비싼)를 가진 파워미터인 SRM, 근래 스램의 자회사가 되어 스램의 라인업에 본격적으로 포함된 쿼크, 합리적인 가격과 편의성으로 무장하여 아마추어 사이에서 대세가 된 파워2맥스 등의 제품들이 있다. 이 방식의 파워미터는 정확도와 신뢰성이 높다는 파워미터 본연에 충실한 장점이 있지만 1. 가격이 상당히 높은 축에 속하며 2. 파워미터 장착이 가능한 크랭크에 한정된다는 단점이 있으며 3. 파워미터 중에서도 무거운 편이라는 단점이 있다(다만 이후 세대에서는 무게는 많이 줄어서 이제는 가장 무거운 편은 아니다).
다만 열거했던 단점들은 새로운 세대의 제품들이 출시되면서 많이 희석이 되어 이제는 꽤 합리적인 가격으로 구할 수 있다. 다른 제품들도 덩달아 합리적이 되었다는것은 함정.
  • 허브식 파워미터
뒷 휠의 허브 자체가 파워미터로서 스프라켓에 가해지는 체인의 토크를 측정하여 파워를 측정하는 방식으로 사이클옵스의 파워탭 시리즈가 있다. 전용 크랭크가 필요하지 않고 언제든지 휠만 갈아 끼면 어떠한 자전거에도 바로 사용이 가능해진다는 편의성과 크랭크 스파이더식 파워미터에 비해서 저렴한 가격으로 대중적인 인기를 끌고 있지만 1. 허브가 조립된 휠만 사용이 가능하며 2. 순간적인 파워 측정에 오차가 있다. [1] 3. 정확도가 크랭크 스파이더식 파워미터에 비해서는 아무래도 낮다[2]는 단점이 있다.
하지만 출시된지 엄청 오래되었고, 파워의 출력이 매우 안정적이기에 SRM과 더불어 파워미터 데이터를 비교할 수 있는 하나의 레퍼런스가 되었다.
  • 페달식 파워미터
최근의 새로운 DFPM 파워미터의 트렌드로서 페달 내부에 스트레인 게이지를 장착하여 페달에 걸리는 토크를 측정하는 방식의 파워미터이다. 현재는 폴라에서 룩 KEO 페달을 기반으로 한 파워미터가 출시되었으며 가민에서도 룩 페달을 기반으로 한 가민 벡터(Vector) 파워미터가 출시되었고, 파워탭에서도 P1이라는 제품을 내놓았다. X-Pedo라는 페달개발사에서도 출시를 했다(다만 이쪽은 스핀들이 아니고 몸체쪽에서 측정하는 방식인 듯). 그리고 o-synce 라는 회사에서도 페달방식 파워미터를 개발하였으나 . 이 방식은 1. 페달로서 간단하게 어떤 자전거에라도 쉽게 부착가능하며 2. 좌우 다리의 파워를 각각 측정할수 있다는 장점을 가지지만 1. 낙차등을 할 경우 가장 먼저 충격을 받는 곳이 페달인 만큼 고장의 염려가 가장 크며 2. 일부 제품의 경우 아직 상용화가 되지 않거나 얼마 되지 않아서 상대적으로 그 정확도와 내구성등이 충분히 검증되지 미지수인 검증되지 못한 미지의 물건 이라는 단점이 있다
결국 가민의 Vector 파워미터는 몸체를 시마노 울테그라로 교체할 수 있는 킷을 발매해서 이제는 시마노 호환 클릿 (몸체가 시마노니까)을 선호하는 사용자에게 상당한 메리트를 제공할 수 있게 되었다.
  • 바람 저항 측정식 파워미터
아이바이크(iBike) 시리즈가 다음과 같은 방식을 취하는데 라이더의 신체 수치, 현재 풍향, 풍속과 속도 라는 종합적인 수치들을 입력하고 이를 통해 파워를 역산하는 방식의 파워미터이다. 이 파워미터는 1. 일반적인 GPS 속도계급의 크기로 파워미터중에서도 아주 작고 가벼우며 2. 라이더에게 중요한 풍향과 풍속을 측정할 수 있으며 3. 전용 부품이 필요 없이 속도계 설치하듯 자전거에 설치 가능한 편의성을 지니지만 1. 간접 산출방식이라 아무래도 정확도가 다소 떨어지며 2. 순간적인 파워 측정일수록 오차가 심해지며 3. 라이더 신체 수치 입력, 번거러운 칼리브레이션 등 매우 자질구레한 데이터 입력 과정이 필요하며 이 데이터에 따라서 정확도가 요동을 치는 단점을 지니고 있다.
  • 논-드라이브사이드 파워미터
기성 크랭크 논드라이브 사이드 크랭크에 직접 스트레인게이지와 케이던스 측정기기를 심어서 파워를 산출하여 DFPM 방식 파워미터의 정확도와 저렴한 가격 두마리 토끼를 잡는 시도를 하고 있는 왼발측정방식 파워미터들이 출시되고있다. 벡터의 경우 양쪽이 아닌 한쪽만 측정하는 벡터S , 이 방식을 최초로 개척한 스테이지스, 그리고 가장 싼 가격으로 무장한 4iiii 등이 있으며, 근래에는 로터에서도 논드라이브사이드 파워미터를 출시했다. 스트레인게이지가 절반만 달리기 때문에 가격은 저렴하지만, 왼쪽 파워측정 x 2를 하는 방식이라 50:50의 파워밸런스를 가진 사람이 아닌 이상에야 실제의 파워와 약간의 차이가 있다. 실제로 스테이지를 달고 오른발로만 페달링을 하면 파워가 0으로 나온다.
스테이지스의 경우 기술의 한계로 알루미늄 크랭크(듀라나 울테, 스램 라이벌과 같은..)에만 장착되어 제품이 나왔으나 2016부터는 카본 크랭크 제품으로도 영역을 확대할 예정이며, 드라이브 사이드에도 추가하는 방식을 연구중이라 논드라이브로 입문해서 드라이브쪽 파워미터를 추가하여 업그레이드도 가능해질 예정이다. 참고로 벡터s의 사용자의 경우에는 오른쪽 페달 업그레이드 킷을 산 다음 프로그램 또는 가민기기를 사용해서 페어링을 하면 양쪽을 측정하는 벡터로의 업그레이드가 가능하다(포드(pod)만 구입해서 업그레이드 하면 된다고 생각하는 것은 잘못된 생각)
이외에 2014년 말에 4iiii 라는 이름의 (포 아이즈로 읽음) 초 저가형 파워미터가 출시 되었는데, 스테이지스 파워미터와 유사한 방식을 가지며 더 작고 가볍다. 다만 이런 크랭크에 붙이는 방식의 경우 세월에 따른 접착성능이 바뀌어 생기는 파워 오차는 감수해야 한다. (그나마 스테이지스의 경우 공장에서 장착해서 나오는 방식이기에 나은 편)
왠지 저가형으로 최근 출시되는 경향이 있는데, 아마도 설치도 간단하고 가격을 낮출 수 있는 부분이 많아서 경쟁도 심한 형태이기도 하다.
최근에는 논드라이브 사이드 파워미터 제조사들이 양쪽 다 측정하는 방식을 개발하고 있다고 한다. 양쪽 다 측정하는 방식이면 아래쪽의 크랭크 측정방식과 유사해질 수 있다.
크랭크의 안쪽에 센서를 설치한 다음 암 자체의 토크로 인한 비틀림을 측정하는 방식으로 스파이더 방식에 비해서 조금 더 직접적인 토크 측정이 가능하다. Rotor에서 만든 크랭크가 대표적이며, 이외에 Infocrank 라는 브랜드가 출시되었다. Rotor에서는 저가형으로 논드라이드 측정 방식인 LT 버전이 출시했지만 이후에 BB에서 측정하는 방식의 inpower 라는 다른 파워미터를 출시했고, 결국 2016년 부터는 inpower를 확장해서 다른쪽은 크랭크암에 센서를 설치하는 방식으로 양쪽을 측정하는 2Inpower를 출시했다.
2015년부터 Verve cycling이라는 곳에서 인포크랭크(InfoCrank)라는 파워미터를 출시했으며, 이는 아예 파워를 측정하는 부위를 깎아서 구멍을 내고 양쪽 암에 센서를 설치했으며, 제조사측 주장으로 가장 정확한 값을 산출한다고 한다. 2017년 5월 한국에서도 정식출시되었다.
이외에 파이오니아에서 만든 파워미터, 시마노에서 출시예정[2017년 9월 예정]인 파워미터 역시 이 방식을 따른다. 특이하게 시마노 파워미터는 양쪽 센서의 통신을 무선이 아닌 스핀들에 선을 연결하는 유선 방식이라고 한다.
이러한 크랭크 방식의 파워미터의 특징은 페달링에 대한 분석(토크 효율성, 페달링의 부드러움)을 할 수 있다는 장점이 있다.
파워미터 개발 초기에 Ergomo라는 이름의 파워미터가 출시된 적이 있다. 비비의 스핀들에서 토크를 측정하는 방식인데, 이런 방식의 경우 구조적인 한계로 인해서 한쪽발의 파워만을 측정할 수 밖에 없기 때문에 위의 논드라이 측정방식처럼 두배을 해서 파워를 출력한다. 이후 Rotor에서 inpower라는 이름으로 크랭크 일체형(측정은 크랭크 스핀들 쪽) 파워미터를 출시한 바 있다. (일부 유저들은 비비에서 양쪽을 측정할 수 있지 않느냐고 알고 있지만 그렇지 않다)
  • 타이어 공기압 측정 방식
타이어 밸브에 부착하여 타이어의 미세한 공기압의 변화로 파워를 측정한다 이 방식의 파워미터는 AROFLY에서 출시 하였다. 파워미터 이외 케이던스, 고도 등을 측정하며 블루투스를 이용하여 스마트폰과 연동하여 사용된다.현존하는 파워미터중 가장 작고 가볍고 가격이 저렴하다. (한화 약 15만원 정도) 이렇듯 구매하기 가장 만만한 파워미터 이지만 스마트폰이 필수이기에 큼직한 스마트폰을 자전거에 다는 것과 배터리 크리가 부담이 된다 또 사용자의 몸무게를 고려하여 측정되며 파워가 페달-체인-휠로 전해 지면서 손실된 힘은 측정이 안된다. 제조사측은 오차율이 SRM과 비교 1~2%오차가 있다고 한다 실제 사용자가 많지 않아 실제 테스트 결과는 모르나 국내 소수의 사용자의 말에 따르면 파워가 튀지않고 나름 잘 나온다한다 이 방식 자체가 초기 데이터(몸무게, 휠 사이즈, 성별)설정 이외 별도의 켈레브레이션은 필요 없는 듯 하다. 장착 방식에서 호환 되는 밸브로 프레스타 방식의 밸브만 사용 가능하며 이마저도 센서가 바로 체결되는 것이 아닌 동봉된 어댑터를 장착후 센서를 장착한다 구조상 튜브의 밸브가 항상 열려 있는 상태라 어댑터, 센서 체결 부위가 손상되어 유격이 생기면 바람이 빠져 정확한 측정은 커녕 타지도 못하는 사태가 발생 할 수 있다. 제조사측은 조금은 막아보고자 티타늄으로 어댑터를 제공 한다. 별도의 고무 실링은 없음. 최근 업데이트로 스트라바와 연동이 가능하며, 스마트폰이 아닌 전용 속도계와 묶음으로 출시되었다.(한화 25만원 정도) 현재 국내 해외대행이 없고 판매자가 한국배송를 하지 않아 직구마저 불가능한 상태 중고 매물도 잘 없다.
  • 기타
그 외에도 사이클옵스의 파워칼 의 경우 심박을 일정한 알고리즘으로 계산하여 파워를 산출하는 심박기반 파워미터이며 이 경우 사용은 간편하고 현존 파워미터중 가장 저렴하여 접근성이 용이하다는 장점이 있지만 정확도가 지나치게 떨어져 파워미터로서의 기능은 기대하기 힘들다는 단점 이 있다. 또한 신발에 장착하여 신발에 가해지는 토크와 휘어짐을 측정하여 파워를 산출하는 방식, 폴라의 경우 체인에 걸리는 토크를 레이저로 측정(토크를 측정한다기 보다 체인의 떨림을 측정)하여 파워를 산출하는 파워미터를 출시한 바가 있다.
[1] 허브에 걸리는 토크를 일정 시간마다 측정하는 방식이기 때문에 극히 짧은 시간에 큰 힘을 발휘하는 스프린트의 경우 최대 파워 수치 등에 오차가 발생할 수 있다.[2] 여기에서 정확도가 낮다는건 오차범위가 가장 정확하다는 SRM에 비해서 1~3프로 정도의 차이를 가진다는 수준, 이것은 정확도 차이라기 보다는 파워의 측정 위치에 따른 차이라고 보는 것이 올바르다. SRM 대비1~3%의 차이는 대부분 구동계 손실(체인 비틀림)에서 비롯 된다고 알려져 있다.

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