Aerodynamic Effects of Localized Textured Calf Tapes in Triathlon: A Wind Tunnel Screening Investigation

장거리 트라이애슬론의 세계에서 자전거 구간은 종종 가장 빠르면서도 가장 격렬한 섹션이며, 선수들은 광활한 거리에 걸쳐 자신의 신체를 한계까지 몰아붙입니다. 이 라이더들이 이동하는 속도에서는 공기 자체가 그들을 밀어내는 무겁고 보이지 않는 벽이 됩니다. 공기 저항이라고 알려진 이 항력은 사이클리스트를 느리게 만드는 가장 큰 힘이며, 평지에서 앞으로 나아가기 위해 필요한 노력의 거의 전부를 차지합니다. 공기가 매우 강하게 밀어내기 때문에, 저항을 아주 미세하게라도 줄이는 것은 경주 과정 전반에 걸쳐 유의미한 속도 향상과 에너지 절감으로 이어질 수 있습니다. 수십 년 동안 엔지니어와 선수들은 신체 주변의 공기 흐름을 매끄럽게 만드는 방법을 찾아왔으며, 종종 팔다리를 타이트하고 특수한 의류로 덮기도 했습니다. 그러나 최근에는 다른 접근 방식에 대한 관심이 높아지고 있습니다. 다리 전체를 덮는 대신, 공기 흐름을 더 매끄럽게 돕기 위해 매우 구체적이고 작은 지점들에 직접 피부의 질감을 변화시킨다면 어떨까 하는 아이디어입니다.

이 질문은 연구팀을 프랑스의 한 전문 시설에 있는 풍동 실험실로 이끌었습니다. 그들은 종아리에 직접 부착하는 작은 질감이 있는 접착 테이프를 테스트하기 위해서였습니다. 프랑스의 전문 시설에서 수행된 이 연구는 이러한 작은 국소적 돌기들이 실제로 사이클리스트의 다리에 대한 항력을 줄일 수 있는지 알아보고자 했습니다. 연구진은 자전거를 탄 전체 사이클리스트를 테스트한 것이 아니라, 인간의 다리를 표준화한 단단한 모델을 사용했습니다. 이 선택은 근육의 떨림이나 자세 변화와 같은 인간의 움직임이라는 변수를 제거하여, 성능의 차이가 오로지 테이프의 질감에 의해서만 발생하도록 보장했습니다. 그들은 돌기의 너비와 높이를 달리하여 여섯 가지 다른 버전의 질감 테이프를 테스트했습니다. 그들은 이를 다리 전체를 덮는 상용 에어로다이내믹 종아리 슬리브 및 다양한 풍속과 각도(실제 레이스 상황인 측풍을 포함하여)와 비교했습니다.

결과는 명확하고 측정 가능했습니다. 테스트된 모든 질감 테이프 구성은 맨다리와 비교했을 때 공기 저항을 감소시켰습니다. 그러나 모든 질감이 똑같이 효과적인 것은 아니었습니다. 점의 크기와 모양이 매우 중요했습니다. 가장 효과적인 디자인은 상대적으로 좁지만 높은 형태였는데, 구체적으로는 너비 15mm에 높이 2mm, 또는 너비 7mm에 높이 2mm인 형태였습니다. 이러한 특정 구성은 다른 구성이나 동일한 너비의 더 얇은 버전보다 일관되게 우수한 성능을 보였습니다. 시속 45km의 속도와 강한 측풍을 시뮬레이션한 가장 까다로운 테스트 조건에서, 가장 우수한 질감 테이프는 공기 저항을 극복하는 데 필요한 전력을 5.1와트 줄였습니다. 맥락을 살펴보면, 하퇴부 전체를 덮는 풀렝스 에어로다이내믹 종아리 슬리브는 동일한 조건에서 전력 요구량을 6.2와트 줄였습니다. 풀 슬리브가 여전히 약간의 우위를 점하고 있었지만, 가장 우수한 테이프는 피부의 아주 작은 부분만을 덮으면서도 그 성능에 놀라울 정도로 근접했습니다.

이 연구는 또한 이러한 질감의 이점이 속도가 증가하고 바람이 다리 옆면에서 불어올수록 커진다는 것을 보여주었습니다. 이는 질감이 도전적인 상황에서 공기가 다리에서 분리되는 방식을 관리하여, 공기 흐름이 표면에 더 오래 붙어 있게 하고 라이더를 느리게 만드는 난류 후류를 줄여준다는 것을 시사합니다. 연구진은 두꺼운 점들이 일반적으로 얇은 점들보다 더 낫다는 것을 발견했으며, 매우 넓은 점들은 좁은 점들과 같은 이점을 제공하지 못한다는 것을 발견했습니다. 이는 정밀한 균형이 필요함을 나타냅니다. 즉, 질감은 너무 많은 마찰이나 자체적인 방해를 일으키지 않으면서도 공기의 행동에 도움이 되는 변화를 유발할 수 있을 만큼 적절해야 합니다. 연구팀은 극도로 정밀하게 이 효과들을 측정했으며, 장비이 매우 민밀하여 테스트 간의 차이가 거의 없이 결과가 매우 반복 가능하다는 점에 주목했습니다.

이 조사는 정적인 모델을 사용한 통제된 엔지니어링 스크리닝이었지만, 그 결과는 스포츠 장비의 유망한 새로운 방향을 제시합니다. 국소적인 표면 질감을 사용하는 개념은 아무것도 하지 않는 것과 열을 가두는 풀 컴프레션 슬리브를 착용하는 것 사이의 잠재적인 절충안을 제공합니다. 작은 질감 테이프만을 적용함으로써, 선수들은 열로 인한 불편함이나 경기 중 풀 슬리브를 입고 벗는 물류적 번거로움 없이 대부분의 에어로다이내믹 이점을 얻을 수 있을 것입니다. 저자들은 이 결과가 가장 성공적인 기하학적 패턴을 식별하는 시작점임을 강조합니다. 다음 단계는 전신 마네킹을 통한 검증과 최종적으로 풍동 및 도로 위에서의 실제 선수들을 통한 검증이 될 것입니다. 현재로서는, 이 연구는 세심하게 배치된 몇 밀리미터의 질감이 실제로 다리 주변의 공기 흐름을 변화시킬 수 있음을 확인하며, 고도의 승부가 갈리는 트라이애슬론 세계에서 미묘하지만 잠재적으로 중요한 우위를 제공함을 입증합니다.