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스템 (자전거)

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1. 개요

스템(Stem)은 자전거의 핸들바와 포크를 연결하는 부품이다. 자전거의 조향 및 승차감에 중요한 역할을 하며, 스템의 종류, 재료, 각도, 길이 등에 따라 다양한 특징을 가진다. 초기 자전거는 포크에 직접 핸들을 연결했지만, 로드스터 자전거 시대를 거치면서 스템이 독립적인 부품으로 발전했다.

스템은 포크에 고정하는 방식에 따라 퀼 스템과 스레드리스 스템으로 크게 나뉜다. 퀼 스템은 일반 생활형 자전거에 주로 사용되며, 포크 위에 바로 끼워 쓰는 방식이다. 스레드리스 스템은 스포츠용 자전거에 주로 사용되며, 포크의 스티어러 튜브를 클램프로 조여 고정한다. 스템은 알루미늄 합금, 강철, 티타늄, 탄소 섬유 등 다양한 재료로 제작되며, 핸들바 고정 방식, 각도, 길이, 클램프 직경 등의 요소에 따라 자전거의 성능과 사용자에게 미치는 영향이 달라진다. 조절식 스템, 서스펜션 스템, 탠덤 스토커 스템, 회전식 스템 등 다양한 종류의 스템이 존재한다.

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스템 (자전거)

2. 역사

초기 자전거는 벨로시페도, 페니 퍼딩과 같이 포크에서 직접 핸들로 연결되는 방식이었으며, 언제부터 현재의 스템과 같은 형태가 되었는지는 확실하지 않다. 세이프티 자전거에도 그 경향은 보이지 않고 로드스터가 되면서 현재의 형태에 가까워진 것으로 보인다. 기본적으로 주문 생산에 가까웠던 세이프티 자전거에서 대량 생산된 로드스터로 시대가 바뀌면서 스템과 헤드셋의 지름이 규격화되었다. 스템이 핸들과 포크에서 독립되어 교체 가능한 부품이 된 결과, 경기용 자전거에서도 개인에 맞춰 스템의 길이로 미세 조절할 수 있게 된 것으로 보인다.

3. 종류

스템은 포크에 고정하는 방식에 따라 크게 두 가지 종류로 나뉜다. 각각 전용 포크와 헤드셋을 사용한다.


  • '''퀼 스템 (Quill Stem)'''


퀼 스템은 원래 쓰이던 형태의 스템으로, 일반 생활형 자전거에 많이 쓰인다. 포크 위에 바로 끼워 쓸 수 있도록 되어 있다. 경쾌차, 실용차 및 트랙 레이서에서는 여전히 주류이다. 핸들 높이 조절이 용이하지만, 고정이 다소 약하기 때문에 산악 자전거BMX와 같이 격렬한 움직임에는 적합하지 않다. 스레드(나사산) 방식의 포크와 헤드셋에 사용된다.

  • '''스레드리스 스템 (Threadless Stem, Ahead Stem)'''


스레드리스 스템 (어헤드 스템)은 스티어러 튜브 바깥쪽을 클램프로 조여 고정하는 방식이다. 산악 자전거나 도로 자전거 등 스포츠용 자전거에 주로 사용되며, 유지 보수가 쉽고, 강성이 높으며, 가볍다는 장점이 있다. 핸들 높이는 스템과 헤드셋 사이에 스페이서를 추가하여 조절한다.

머스태시 손잡이를 고정하는 스레드리스 스템이 달린 사이클로크로스 자전거


90mm 규격의 스레드리스 스템

  • '''호환성'''

퀼 스템과 스레드리스 스템은 기본적으로 호환되지 않지만, 예외적인 경우가 있다.

3. 1. 퀼 스템 (Quill Stem)

퀼 스템은 원래 쓰이던 형태의 스템으로, 일반 생활형 자전거에 많이 쓰인다. 포크 위에 바로 끼워 쓸 수 있도록 되어 있으며, 스포츠 자전거의 산업 표준으로 널리 대체되었지만, 가격에 관계없이 대부분의 유틸리티 자전거와 덜 비싼 스포츠 자전거 및 고급 레트로 자전거에서는 여전히 표준으로 사용된다.[2] 경쾌차, 실용차 및 트랙 레이서에서는 여전히 주류이다.

퀼 스템은 스템을 포크의 나사산 스티어러 튜브 안으로 넣어 쐐기나 원뿔 모양 확장 너트와 볼트를 이용해 고정한다.[2] 쐐기 모양 너트의 경우 스템 하단이 쐐기에 맞게 비스듬히 절단되고 볼트가 쐐기를 스템에 당겨 스티어러 튜브 내부로 팽창하여 스템을 제자리에 고정한다. 확장 너트의 경우 스템 하단이 길이에 수직으로 절단되고 길이와 평행하게 두 개의 슬릿도 절단되며, 원뿔 모양 확장 너트는 볼트에 의해 위로 당겨져 스템의 측면이 벌어져 스티어러 튜브 내부에 눌려 제자리에 고정된다.[2]

핸들 높이 조절이 용이하지만, 고정이 다소 약하기 때문에 산악 자전거BMX와 같이 격렬한 움직임에는 적합하지 않다. 스레드(나사산) 방식의 포크와 헤드셋에 사용된다. 퀼에는 경사 퀼과 사다리꼴 퀼이 있으며, 경사 퀼의 경우 볼트를 풀기만 하면 스템을 뽑을 수 있지만, 사다리꼴 퀼의 경우 볼트를 풀어도 퀼이 스템에 파고들어 올라온 채이므로, 볼트를 망치로 쳐서 떨어뜨려야 한다.

퀼 스템은 헤드셋 스티어러 튜브에 삽입되어야 하는 최소 길이를 필요로 하며, 이는 스티어러 튜브 위로 연장될 수 있는 최대 길이를 결정한다.

3. 2. 스레드리스 스템 (Threadless Stem, Ahead Stem)

스템 (자전거)#스레드리스 스템 (Threadless Stem, Ahead Stem)

'''스레드리스 스템'''(Threadless Stem)은 어헤드 스템(Ahead Stem)이라고도 불리며, 스티어러 튜브 바깥쪽을 클램프로 조여 고정하는 방식이다. 산악 자전거나 도로 자전거 등 스포츠용 자전거에 주로 사용되며, 유지 보수가 쉽고, 강성이 높으며, 가볍다는 장점이 있다.[6] 핸들 높이는 스템과 헤드셋 사이에 스페이서를 추가하여 조절한다.[6]

스레드리스 방식의 포크와 헤드셋에 사용되며, 스타 너트가 스티어러 튜브 안으로 밀려 들어가 헤드셋 베어링을 미리 로드한다. 탄소 섬유 스티어러 튜브가 있는 최신 모델 포크는 스타 너트 대신 익스팬더 플러그를 사용하기도 한다.[6] 특수 어댑터를 사용하면 나사산 포크에서도 스레드리스 스템을 사용할 수 있다.

스레드리스 스템은 다양한 구성, 구조, 색상, 리치(reach), 각도 변형으로 쉽게 구할 수 있으며, 스템을 쉽게 교체, 뒤집기, 혼합 및 매칭할 수 있다. 또한, 더 가벼운 카본 파이버 또는 알루미늄 합금 스티어러 튜브를 사용할 수 있게 해주어 전체 자전거를 더 가볍게 만든다. 단일 육각 렌치로 교체할 수 있으며, 중심 정렬은 핸들바 높이를 변경하지 않고 조정할 수 있다. 스레드리스 스템은 퀼 스템의 웨지 또는 콘 볼트와 관련된 내부 결합 또는 고착을 방지한다.

1인치(25.4mm)와 1-1/8인치(28.6mm, 오버사이즈) 규격이 있으며,[6] 현재는 1-1/8인치가 주류이다. 1-1/8인치 스템을 1인치 스티어러 튜브에 맞추기 위해 리듀싱 심을 사용할 수 있다. 최신 로드 바이크 중에는 스템과 드롭 핸들의 일체형이 나오고 있다.

3. 3. 호환성

퀼 스템과 스레드리스 스템은 기본적으로 호환되지 않지만, 예외적인 경우가 있다.[10] 헤드 튜브의 크기가 같은 경우(예: 1인치 스레드 스템과 1인치 어헤드 스템)에는 포크와 헤드 파츠를 전부 교체하면 스레드 스템에서 어헤드 스템으로, 또는 그 반대로 교체할 수 있다. 1인치 스레드 스템의 경우, 스레드리스 컨버터라는 부품을 사용하면 어헤드 스템을 장착할 수 있다. 이 경우 해당 스레드리스 컨버터가 "1인치 어헤드 스템용"인지, "1-1/8인치 어헤드 스템용"인지 확인하고, 결합할 어헤드 스템 및 핸들의 규격을 맞춰야 한다.

4. 구조 및 특징

4. 1. 재료

스템은 흔히 알루미늄 합금으로 제작되지만, 강철, 티타늄, 탄소 섬유, 탄소 섬유로 감싼 알루미늄 합금으로도 제작된다.[3]

4. 2. 핸들바 고정 방식

스템은 핀치 볼트를 사용하여 핸들바를 조여 고정한다. 핀치 볼트를 사용하려면 컨트롤, 액세서리 및 바 커버를 제거한 후 핸들바를 스템에 '끼워 넣어야' 한다. 또는 분리 가능한 페이스 플레이트(베개 블록이라고도 함)를 사용하여 고정할 수도 있는데, 이는 특히 BMX 자전거에서 자주 사용된다.[4] 이 방식을 사용하면 컨트롤, 액세서리 또는 바 커버가 부착된 핸들바를 통째로 제거할 수 있다. 페이스 플레이트 또는 베개 블록이 있는 스템은 팝탑 스템이라고 한다.[5]

4. 3. 각도와 길이

스템은 자전거 피팅에 영향을 미치는 각도와 전방 길이(연장)라는 두 가지 차원을 가진다. 퀼 스템은 높이(최소 삽입 표시 위)를 추가적인 요소로 가질 수 있다. 스템은 핸들바 클램프 직경 및 스티어러 튜브 직경과 호환되어야 한다.

로드 퀼 스템의 각도는 일반적으로 73°이며, 이는 스템의 연장이 지면과 거의 평행하게 한다. 일부 퀼 스템은 90°와 같이 다른 각도를 가지기도 하는데, 이는 스템이 앞쪽 위로 향하게 한다.

스레드리스 헤드셋용 스템은 0°에서 40°까지 다양한 각도로 제공되며, 뒤집거나 반전시켜 각도를 위 또는 아래로 향하게 할 수 있다. 예를 들어, 17° 스템을 아래로 기울이면 일반적인 로드 퀼 스템의 각도를 모방할 수 있다. 각도 조절이 가능한 퀼 및 스레드리스 스템 모델도 있지만, 강성이 약해질 수 있다.

스템의 길이는 핸들바가 스티어러 튜브보다 얼마나 앞으로 튀어나오는지를 결정하며, "돌출부"와 "라이즈"는 핸들바의 위치를 결정하여 승차감에 큰 영향을 준다.

스템의 길이는 50mm에서 130mm 범위 내에서 5mm 간격으로 설정되는 경우가 많다. 스템이 길면 공기 저항이 감소하여 고속 주행에 적합하지만, 컨트롤성은 나빠진다. 반대로 짧은 스템은 핸들바가 몸에 가까워져 편안한 자세가 되고 핸들링이 더 직접적으로 이루어지지만, 고속 주행은 어렵다.

로드바이크는 긴 스템을 사용하고, 산악 자전거BMX, 크로스바이크는 짧은 스템을 선호하는 경향이 있다. 스템의 각도는 수평면에서 얼마나 각도를 이루는지를 나타내며, 각도가 클수록 핸들이 몸에 가까워지고 높은 위치가 되어 편안한 자세가 된다. 반대로 각도가 낮아질수록 핸들바는 낮고 멀어지며 자세도 앞으로 기울어진다. 로드바이크나 크로스바이크는 라이즈 각도를 자유롭게 바꿀 수 있는 제품도 있으며, 많은 어헤드 스템은 위아래를 뒤집어 2가지 종류의 라이즈 각도로 사용할 수 있다.

4. 4. 클램프 직경

스템은 연결하는 구성 요소인 핸들바 클램프 직경 및 스티어러 튜브 직경의 치수와 호환되어야 한다.[6] 스템은 포크 스티어러 튜브의 치수와 호환되어야 하는데, 스티어러 튜브는 주로 25.4mm(1인치)와 28.6mm(1-1/8인치)의 두 가지 크기로 제공된다.[6] 덜 흔하게 31.8mm(1-1/4인치)는 일부 산악 자전거와 탠덤 자전거에 사용되었으며 현재 일부 탄소 섬유 포크에 다시 사용되고 있다. 38.1mm(1-1/2인치)는 고급 다운힐 자전거에서 찾아볼 수 있다.[6]

스레드리스 스템은 스티어러 튜브의 외부 지름과 일치해야 한다. 28.6mm(1-1/8인치) 스템을 25.4mm(1인치) 스티어러 튜브에 맞추기 위해 리듀싱 심을 사용할 수 있다.[6] 반면에 퀼 스템은 스티어러 튜브의 내부 지름에 맞게 크기를 조정해야 한다. 따라서 28.6mm(1-1/8인치) 스티어러 튜브에 맞도록 제작된 퀼 스템은 외부 지름이 25.4mm(1인치)이다. 25.4mm(1인치) 스티어러 튜브의 경우 퀼 지름은 대개 22.2mm(7/8인치)이지만 일부 오래된 미국 자전거는 21.15mm를 사용했다. 일부 오래된 프랑스 자전거는 25mm 스티어러 튜브에 22mm 지름 퀼 스템을 사용했다.[6]

퀼 스템과 스레드리스 스템 모두 다양한 자전거 핸들바 클램프 직경으로 제공된다. 핸들바 클램핑 영역에 대한 ISO 표준은 25.4mm(1인치)이며, 이는 산악 자전거와 많은 일본산 로드 핸들바에 사용된다. 그러나 이탈리아 비공식 표준은 26.0mm로, 로드 바에 가장 일반적인 클램프 크기이다. ISO 또는 이탈리아 스템과의 호환성을 시도하기 위해 25.8mm와 같은 중간 크기도 있으며, 이전 시넬리(Cinelli) 전용 크기인 26.4mm도 있다.

BMX 자전거는 일반적으로 22.2mm 직경의 클램프 크기를 갖는다.

최근 표준은 MTB 및 로드 바 모두에 31.8mm(1.25인치) 클램프이다. 이는 이전의 다양한 크기를 빠르게 대체하고 있으며, 일부 라이트 또는 컴퓨터 브래킷과 같은 다른 액세서리도 더 두꺼운 바에 맞도록 오버사이즈로 제작해야 할 수 있다.

5. 기타 스템

5. 1. 조절식 스템

조절식 스템은 핸들바 클램프 유닛이 앞뒤로 조절 가능한 슬라이드에 장착되어 있다. 이 방식은 유명한 사이클리스트인 메이저 테일러가 개발하여 '메이저 테일러 아웃리거'라고도 불린다.

5. 2. 서스펜션 스템

1980년대 후반부터 1990년대 초반까지 서스펜션 포크가 없는 산악 자전거가 주류였던 시절에는 리지드 프레임에서 노면의 충격을 흡수하기 위해 스템에 서스펜션이 내장된 스템이 존재했다. 서스펜션의 구조는 스프링, 엘라스토머 모두 있다.[7]

소프트라이드 평행사변형 서스펜션 퀼 스템.


한때 일부 제조사(소프트라이드)는 서스펜션 스템을 판매했다. 소프트라이드의 스템은 최대 76mm의 트래블을 허용했으며, 평행사변형 링크를 사용했고, 충격 흡수를 위해 폴리머 부싱과 강철 코일 스프링을 사용했다.[7]

5. 3. 탠덤 스토커 스템

탠덤 스템은 탠덤 자전거의 스토커(뒷쪽 탑승자)를 위한 스템으로 스레드리스 포크와 헤드셋의 스템과 유사하지만, 캡틴(앞쪽 탑승자)의 싯포스트에 고정된다. 이 유형의 스템은 튜브의 한 부분이 다른 부분 안으로 들어가면서 길이 조절이 가능할 수 있다.

5. 4. 회전식 스템

자전거를 사용하지 않을 때 도구 없이 핸들바를 회전시킬 수 있는 스템은 여러 종류가 있다. 이러한 스템은 자전거 보관대나 아파트에서 자전거가 차지하는 공간을 줄여주고, 문과 좁은 복도를 통과하기 쉽게 해주며, 자전거 도난 방지 효과도 제공한다.[8] 접이식 자전거에도 사용된다.[8] 대부분의 회전식 스템은 핸들바가 프레임의 탑 튜브와 거의 평행하게 옆으로 회전하도록 설계되었으며, Revelo THINstem, N-Lock Rotating Stem, Speedlifter Stem Twist SDS, Satori-ET2 등이 이에 해당한다.[8] Urbancyclo Quicktwist는 핸들바가 스티어러 튜브와 평행하게 위쪽을 가리키도록 회전하는 스템을 설계한 신생 기업이다.[9]

참조

[1] 웹사이트 Sheldon Brown Glossary: Goose Neck http://www.sheldonbr[...] Sheldon Brown 2008-01-01
[2] 웹사이트 Sheldon Brown Glossary: Wedge bolt http://www.sheldonbr[...] Sheldon Brown 2008-01-24
[3] 웹사이트 The Pro Vibe Carbon road stem features carbon wrapped 7050 Aluminum construction http://www.excelspor[...] 2009-01-26
[4] 웹사이트 Sheldon Brown Glossary: Pillow block http://www.sheldonbr[...] 2009-01-21
[5] 웹사이트 Sheldon Brown Glossary: Pop-top http://www.sheldonbr[...] 2009-01-21
[6] 웹사이트 Bicycle Glossary (Stem) http://sheldonbrown.[...]
[7] 웹사이트 SoftRide Stems: SOFTRIDE ALUMINUM SUSPENSION STEM http://www.bikepro.c[...] 2007-04-20
[8] 웹사이트 Rotating Handlebar Stems for Folding Bikes https://www.foldingw[...] 2023-06-23
[9] 웹사이트 This stem rotates in the middle to make your bike more compact https://www.bikerada[...] 2018-05-23
[10] 문서



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