헤드튜브 종류와 사이즈 그리고 테이퍼드

헤드튜브 종류와 사이즈 그리고 테이퍼드(Tapered)

프레임의 헤드튜브를 나눌 때 흔히 1인치짜리 헤드튜브, 1 1/8인치짜리 헤드튜브라고 한다. 이 말을 더 풀어서 표현한다면 [스티어 튜브 사이즈가 1인치인 포크를 장착할 수 있는 헤드튜브] 정도가 될 것이다.

biketool링크  헤드세트에 관하여

아래 사진 왼쪽 포크의 파란색 긴 튜브가 나사산 없는 방식(Threadless) 1 1/8인치 스티어튜브 포크이고 오른쪽은 나사산 방식(Threaded) 1인치 스티어튜브 포크이다.

스티어튜브가 프레임의 헤드튜브 안으로 삽입되고 헤드세트가 프레임과 포크를 결합해주는 방식으로 고정된다. 때문에 1 1/8인치 포크는 1인치를 사용하는 클래식 로드바이크의 헤드튜브에는 사용할 수 없다. 

간신히 들어가기는 하나 헤드세트를 설치할 수가 없다. 이런 이유로 포크의 스티어튜브 사이즈가 프레임 헤드튜브를 구분할 때 알아듣기 편해서 종종 유통되곤 했다.

테이퍼드 헤드튜브가 나오기 전까지는.

스티어 튜브의 사이즈.

스티어튜브 사이즈는 크게 아래와 같이 나뉜다.

인치단위(INCH)	실측밀리미터단위(mm)	비고
1"	25.35 - 25.4mm	요즘은 주로 클래식 로드바이크에 많이 사용
1 1/8"	28.45 - 28.6mm	산악,로드 등등 가장 비중이 높은 사이즈
1 1/4"	31.60 - 31.75mm	BMX등 퍼포먼스용 자전거에 많이 사용
1 1/2" or 1.5"	38.074 - 38.202mm	캐논데일 헤드샥에 대표적으로 적용, 험한 지형용 자전거에 적용

비고의 내용은 반드시 그런 것은 아니지만 자전거의 헤드튜브가 점점 두꺼지는 추세다 보니 1인치용의 비중은 줄어들고 있다.

스티어(Steer Tube)튜브의 지름으로 프레임 헤드튜브를 구분하는 방식은 간단하게 뜻을 전달하기에는 수월하다. 그러나 실제 프레임 헤드튜브를 나타내기에는 부족한 점이 있다. 

헤드세트.

프레임 헤드튜브는 어떤 헤드세트를 사용하느냐에 따라서도 구분되고 사이즈에도 차이가 있다. 이전 포스팅을 읽은 독자라면 더 이해가 빠르겠지만 다시 구분해보면 전통적인 어헤드(Ahead)방식, 세미 인티그레이티(Semi Integrated), 방식, 인티그레이티드 방식으로 나뉜다. 

세미 인티그레이티드 방식은 인터널(Internal)방식이라고 하기도 한다.

세방식 모두 나사산을 사용하는 헤드세트와 구분할 때 어헤드 스템이 장착가능한 헤드세트라고 하기도 하지만 일단 분류의 편의를 위해 위와 같이 나누었다.

전통적인 어헤드 방식의 헤드세트, 프레임 위아래로 베어링과 만나는 컵이 비교적 두껍다.

세미 인티그레이티드 방식의 헤드세트, 헤드튜브 양끝에 얇은 베어링 컵이 삽입된다.

베어링 컵 역할을 프레임 헤드튜브 내부가 맡고 있는 인티그레이티드 방식, 베어링 컵은 없다.

로드바이크든 산악자전거든 디자인의 차이가 있을 뿐 이 세가지 분류에서 벗어나지 않는다. 기준은 헤드컵의 크기와 사용유무이다. 사진상으로 구분이 갈 지는 모르겠으나 실제 자전거를 보면 헤드세트 방식의 차이에 따라 프레임 헤드튜브의 크기에도 차이가 있다. 

헤드세트 베어링 컵이나 베어링과 만나는 프레임 헤드튜브 내측 지름(점1에서 2까지)의 길이는 아래와 같다. 사진은 전통적인 어헤드 방식의 헤드튜브 모양이고 세미나 인티그레이티드일 경우는 넓이나 형태에 차이가 있다.

	1"(Euro)	1"(JIS)	1 1/8"	1 1/4"	1 1/2"
전통적인 어헤드	30.05 - 30.10mm	29.85 - 29.90mm	33.90 - 33.95mm	36.90 - 36.95mm	49.57 - 49.61mm
세미 인티그레이티드	41.35 - 41.40mm		43.95 - 44.00mm		55.95 - 55.90mm

인티그레이티드 방식은 제조사마다 다양한 사이즈로 공급하고 있어서 정리가 어렵다. 헤드세트도 프레임에 맞춰 전용부품이 공급되는 경우가 대부분이다. 부품 제조사에서는 호환되는 베어링 정도만 공급하고 있는 정도다. 

자신의 프레임이 인티그레이티드 방식의 헤드튜브라면 헤드세트 관리에 주의해야 하고 호환되는 부품이나 베어링의 사이즈 정도는 별도로 기록해 두는 것이 나중을 위해 좋다. 고장이나 파손이 잘 일어나는 부품은 아니지만 혹시 모르니까.

비교적 근래에 공급되는 고가 카본 프레임에 많이 적용되는 터라 호환되는 부품을 구하기가 어려울 수 있다.

테이퍼드 스티어튜브, 테이퍼드 헤드튜브.

테이퍼드 스티어튜브는 지금까지 살펴본 일자 형태의 스티어튜브가 아니고 아래에서 위로 갈수록 스티어튜브의 굵기가 가늘어지는 형태를 띤다. 글자 그대로 테이퍼드(Tapered)이다. 닭이 먼저냐 알이 먼저냐의 문제인데 개인적으로는 테이퍼드 헤드튜브가 프레임 설계에 적용되니 그에 맞춰 테이퍼드 스티어튜브가 고안된 것이라 생각한다.

테이퍼드 스티어튜브의 로드바이크 포크		테이퍼드 스티어튜브의 산악자전거 포크

자세히 보면 스티어튜브 하단은 두껍고 위는 가는 것을 확인할 수 있다. 사이즈는 하단 헤드세트의 크라운레이스가 장착되는 부위의 사이즈와 상단 스템이 물리는 부위의 바깥 지름(외경)으로 표시한다.

산악자전거의 경우 대부분, 적어도 필자가 보아온 자전거들은 상단 1 1/8인치 하단 1 1/2인치 사이즈를 적용하였고 로드바이크의 경우는 좀 더 다양하다. 1 1/8인치가 많지만 드물게 상단 1인치를 사용하는 경우도 있고 하단의 경우도 1 1/4인치, 1 1/8인치, 1 3/8인치, 1 1/2인치 등 다양한 조합으로 공급되고 있다. 

제조사들이 자기 브랜드의 독자성을 강조하는 추세와 맞물려 특이한 조합과 크라운레이스까지 함께 일체형으로 공급되는 경우도 있어서 로드바이크의 경우엔 호환성이 점점 떨어지고 있다.

테이퍼드 헤드튜브를 살펴보자.

테이퍼드 헤드튜브의 로드바이크		테이퍼드 헤드튜브의 산악자전거

역시 하단은 두껍고 상단은 좁은 것을 확인할 수 있다. 로드바이크의 경우 상단 1 1/8인치 하단 1 3/8인치 조합의 경우는 외관으로 구분하기가 산악의 경우보다 어려울 수 있다.

프레임이나 포크만 별도로 구매해서 어떤 사이즈인지 모를 경우엔 위에 언급한 표를 참고로 해서 실측해보면 된다. 상하가 다르다는 것이 차이다.

테이퍼드 프레임에의 경우 헤드세트는 세미 인티그레이티드와 인티그레이티드만 적용된다. 특히 카본소재 로드바이크 프레임의 경우 인티그레이티드 방식의 비중이 점점 커져가고 있다.

테이퍼드의 적용이유를 제조사마다 약간씩 표현의 차이는 있지만 간단하게 요약해보면 [코너링을 할 때 자전거의 조향을 더 안정적이게 하기 위해서.]정도이다. 제조사나 수입사에서 이런 주장을 할 때는 컴퓨터 시뮬레이션 자료 정도라도 제공해 주었으면 좋겠다. 

기존의 방식보다 이런 저런 상황에서 새 방식이 라이더에게 구체적으로 어떤 도움이 되는지 근거로 삼을 자료가 없으니 가끔 답답할 때가 있다.

호환.

어쨌거나 덕분에(?) 호환이라는 부분에서는 더 머리가 아프게 되었다. 로드바이크의 경우엔 대부분의 브랜드가 프레임 세트를 구입하면 포크와 헤드세트가 같이 공급된다. 특히 디자인과 색상이 포크와 헤드튜브가 일체로 이뤄지고 그 기능이 크게 차이가 없다보니 로드바이크 포크의 경우 업그레이드나 교체가 산악자전거에 비해 덜 이뤄진다.

문제는 산악자전거일 때다.

헤드튜브 사이즈와 다른 사이즈인 포크로의 교체는 아래와 같은 경우를 가정할 수 있다.

1. 일반 헤드튜브인데 사이즈가 작은 일반 스티어튜브 포크 장착

2. 테이퍼드 헤드튜브 프레임에 일반적인 형태의 스티어튜브 포크를 장착

3. 일반 헤드튜브 프레임에 테이퍼드 스티어튜브 포크 장착

먼저 사이즈나 형태가 다른 헤드튜브와 포크를 조합하려면 아래의 방법으로 이루어진다.

1) 아답터를 설치

2) 헤드세트 교체

3) 리듀서를 설치

4) 스티어튜브 교체

1번과 같은 경우엔 1),2)의 방법으로 가능하다. 역사가 오래되고 스몰파트를 많이 구비하고 있는 자전거점 헤드세트 코너에 가면 큰 내경의 헤드튜브를 작게 해주는 아답터와 헤드세트를 구매할 수 있다.

프레임 변환 아답터

위에서부터 1.5 혹은 1 1/2인치를 1 1/8로 변환, 중간은 1 1/8인치를 1 인치로 변환, 아래는 1 1/4인치를 1 1/8인치로 변환해 주는 아답터들이다.

헤드튜브 위아래에 이 아답터를 장착하고 다시 기존 헤드세트 부속을 결합하면 큰 헤드튜브라도 작은 스티어튜브 포크를 장착하여 사용이 가능하다.

헤드세트는 이렇게까지 다양한 사이즈는 아니더라도 그중 빈번한 작업인 1.5인치에서 1 1/8인치로의 변환을 가능케 해주는 헤드세트는 있다. 헤드세트를 사용하는 것을 추천하는 이유는 아답터의 경우 헤드튜브가 연장되는 효과가 있어 프레임의 기존 지오메트리에 영향을 주기 때문이다.

2번과 같은 사례는 특히 테이퍼드 방식의 헤드튜브인 산악자전거에서 고민하게 되는 문제다. 산악자전거의 경우 다른 장르의 자전거에 비해 포크의 교체나 업그레이드가 비교적 많이 이뤄지는 편이다. 이때는 리듀서(Reducer)라는 부속의 교체로 간단히 해결이 된다.

기능을 강조하기 위해 이름을 억지로 붙여 리듀서이고 풀어서 설명하면 기존 크라운레이스와 같은 기능을 하는데 가운데가 포크 스티어튜브 사이즈 1 1/8인치에 맞게 내경이 줄어든 형태의 부속을 말한다.

간단하게 기존 하단 1.5인치짜리 크라운레이스 대신 이 부속을 장착하고 기존 헤드세트를 그대로 사용하면 된다. 몇몇 제조사에서는 제품을 공급할 때 미리 이 리듀서까지 헤드세트와 함께 공급하는 회사도 있다. 이런 회사가 정상이다. 호환도 어렵게 커스텀 부속을 장착해놓고 독자적인 기술만 강조하는 제조사는 때로는 답답해 보인다.

3번의 경우가 가장 난감한 경우이다. 일반 헤드튜브에 테이퍼드 스티어튜브 포크를 장착하면 아래와 같이 되기 쉽다.

D가 넓다보니 좁은 헤드튜브에 걸려 갭이 발생하게 된다. 이런 경우 아주 일부 제한적으로 헤드세트를 교체함으로써 가능하데, 일단 전통적인 어헤드 방식의 헤드세트를 사용하는 프레임의 경우는 불가능하다. 상단 사진 중 세미 인티그레이티드 방식을 사용하는 프레임의 경우 헤드튜브가 이미 알아본 바와 같이 1 1/8의 경우 튜브 내경이 44mm이다. 

이 사이즈의 헤드튜브인 프레임일 경우 A: 1 1/8인치 D:1.5인치 테이퍼드 스티어 포크일 때 케인크릭(CaneCreek)의 모델명:40.ZS44/28.6-EC44/40 헤드세트를 헤드튜브에 장착하면 방식이 달라도 변환하여 사용이 가능하다는 사례가 있다.

헤드세트 하단 컵이 C 갭을 가릴 정도가 되고 헤드튜브 프레임 내경이 그나마 넓어서 갭이 최소화 될 수 있어 가능했다고 생각한다. 만약 이와 같은 작업을 생각하고 있다면 상단 사진의 세미 인티그레이티드 방식의 헤드튜브처럼 일자에 가깝고 내부에 다른 턱이나 기타 가공이 없는 형태일 때만 작업이 가능하다는 점을 염두하여야 한다.

마지막 방법은 기존 테이퍼드 스티어 튜브를 제거하고 프레임에 맞은 새 스티어 튜브를 가공하여 장착하는 방법이다. 이 방법은 필자가 알기로는 제조사나 수입사에서 공식적으로 이뤄지는 것 같지는 않고 부품가공이 가능한 사설 업체에서 원하는 유저의 요청을 받아 작업이 이뤄지는 것으로 안다.

장비 자체에 구조적인 변화가 이뤄지는 작업이므로 믿을 만한 업체에 의뢰를 해서 신중한 선택이 이뤄져야 하겠다. 이미 언급했지만 로드바이크의 경우 이런 작업이 덜 이뤄지므로 고민의 정도가 적지만 산악자전거의 경우 점점 고가의 포크나 신상품의 경우 테이퍼드 스티어 튜브의 비중이 높아진다면 기존 일반 헤드튜브 프레임을 사용하고 있는 사람들은 곤란을 겪게 될 것이다. 

로드바이크의 경우도 브래드별 독자적인 방식이 사용된, 가령 크라운레이스가 포크에 미리 장착되어 있는 빌트인 방식이나 크라운레이스와 만나는 지점이 헤드튜브 내부 깊숙이 위치하고 있는 모델의 경우 호환성은 더 떨어지게 된다.

여러가지를 생각하게 된다.

브랜드별 특수한 케이스에 대해서는 다음에 혹시 기회가 있다면 다루도록 하겠다. 글이 너무 길어져서 필자도 머리가 어질어질. 프레임 헤드튜브와 포크 스티어튜브에 대한 이해에 도움이 되었으면 한다./공작소 사진일부:구글이미지