Step by Step with power meter - Step 1-2

Posted by 상준
2013. 7. 30. 23:48 연재

Introduction


이제 대충 파워미터에서 파워를 어떤식으로 측정하는지 알았고, 그러면 각각의 제품들이 실질적으로 어떤 방식으로 파워를 측정하는지 확인해 보도록 하겠다.


1. SRM power meter


1987년 처음 파워미터를 소개한 바로 그 브랜드 그 제품이다. 그 이후로 오랜 기간 동안 프로들(Greg Lemond 등)과 연구 논문에서 사용되고 그 정확성을 인정 받아온 제품이다. SRM의 특징을 정리하면 다음과 같다.

  • 크랭크 스파이더에서 측정하는 파워미터
  • 초당 200회에 달하는 파워 측정 능력.

    즉, 짧은 순간 이루어지는 변화라 할지라도 기록할 수 있는 능력이 있다는 것이다. 같은 이유로 트랙의 스탠딩 스타트 스프린트 등에 이용되고 있다.

  • 전용 모니터의 제공 유무

    SRM에서는 전용 모니터인 Power Control 7을 제공하고 있는데, 이는 0.5초의 데이터 기록 주기 등 보다 세밀한 작업을 할 수 있는 기능을 제공하고 있다. SRM에서 ANT+ 호환 모델의 경우 ANT+ 모니터(가민 500, 800 등) 또한 사용이 가능하다. 그러나 정확도라는 측면에서는 SRM 파워미터와 Power Control의 궁합은 현재로서는 최고이다.

  • 온도 변화에 따른 적은 영점 이동 현상

    Half Wheatstone bridge를 사용하고 추가의 온도 변화에 따른 보정을 할 수 있는 솔루션을 제공함으로서 온도 변화에 가장 덜 민감한 파워미터를 만들어 내고 있다.

  • Auto Zero 기능

    보통 영점 조정은 정지 상태에서 우측 크랭크가 6시 방향 또는 아래를 향하게 한 이후에 모니터에서 영점 조정을 하는 것을 권장하지만, SRM은 주행중 자동으로 영점 조정이 되는 기능도 제공하고 있다. 정확한 로직은 공개 되어 있지 않지만, 주행중 페달링하지 않는 상황에서 영점 조정이 된다고 알려져 있다. 문제는 정확성이다. 물론 약간의 오차 범위 안에 있지만, 정확도에 예민하다면, 가능한 정지 상태에서 하는 것이 보다 정확할 수도 있다. 다행히 이러한 Auto Zero 기능은 Power Control 7에서 끌 수가 있어 혼란을 막을 수 있다.

  • 사용자 토크 테스트

    사용자가 단위 무게 추를 이용하여 파워미터의 토크 수치를 켈리브레이션 할 수 있도록 Power Control 7에 기능이 포함 되어 있다.

  • 최소 기록 시간 단위

    Power Control을 이용할 경우 0.5초 단위로 수치 기록이 가능하기 때문에 순간의 변화가 많은 스탠딩 스타트 시합에 대응 가능하다.

  • Event-based

    파워가 측정되는 순간 바로 파워 수치를 모니터에 전송하게끔 되어 있다. 그렇기 때문에 Aliasing 문제가 발생하지 않는다.

  • 배터리 교체 방법

    공장으로 보내거나, 개인 사용자가 분해해서 별도로 구입한 배터리를 납땜으로 교체하는 방법이 있다. 당연히 전자가 공식적인 방법이고 후자는 비공식적인 편법이다.

  • 펌웨어 업데이트

    이 또한 공장으로 보내서 해결해야 한다. 뭐 딱히 방법이 없다.

  • 가격대

    Road : $2,045 ~ $3,995

    MTB : $1,799 ~ $2,399

    Track : $3,245

    Monitor : $750

  • 종합 장점 대 단점

    일단 정확도가 타의 추종을 불허할 정도로 좋다. 그냥 진리다.

    그러나 문제는 편의성이 떨어진다. 배터리 교체시에도 독일로 보내야 하며, 체인링 교체시에 무게추를 이용하여 토크 교정을 해야 한다. 그러나 오랜 기간 검증된 품질과 정확도로 많은 팬을 확보한 것은 사실이다. 뛰어난 내구성과 품질은 이미 많은 검증을 통해 다시 확인할 필요가 없을 정도이다. 문제는 약간의 편의성 문제와 가격이다.

    후발 주자들은 이 두 가지 요소를 가지고 집중 공략하고 있다고 해도 과언이 아니다.

2. PowerTap

파워탭은 1997년 Saris에 의해 나온 제품이다. 실질적으로 PowerTap이 출시된 이후로 파워미터 사용자가 좀 더 많이 늘어 난 것이 사실이다. 뒷 허브에서 토크를 측정하는 방식으로 리어 휠과 함께 구성되는 제품이다. 아무래도 휠을 교체하면 바로 파워미터를 사용할 수 있는 구조이기 때문에 다 수의 자전거를 가지고 있는 철인 3종 선수들에게 인기를 끌었다.(보통 철인 3종 선수들은 일반 로드 바이크와 TT 바이크를 모두 가지고 있는 경우가 많음) 특징을 살펴 보면,

  • 뒷 허브에서 측정 하는 방식
  • 초당 60회에 달하는 파워 측정 방식(이후 거의 일반적 방식이 되는 듯)
  • 전용 모니터 제공

    과거에는 노란색 전용 모니터가 사용되었으나 ANT+가 유행하면서 Saris에서도 ANT+ 를 지원하는 모니터를 출시하고 있는 상황

  • 적당한 온도에 따른 영점 이동

    SRM 정도는 아니나 무난히 그래도 쓸만한 영점 이동이 이루어지는 것으로 알려져 있음. 즉, 온도에 따라 영점이 변하기는 하나 그래도 아주 크게 변하지는 않는다는 이야기

  • 자동 영점 조정 방법

    그냥 페달링 안하고 달리고 있으면, 뒷 허브에서 이를 감지해서 영점 조정을 수행함. 대부분의 경우 문제가 없으나 간혹 문제가 발생하기도 함. 그래서 이 또한 자동 영점 조정 기능을 끌 수 있는 옵션을 모니터에서 제공하고 있음. 가민 edge 시리즈에서도 파워탭의 자동 영점 조정 기능을 끌 수 있는 기능을 제공하고 있음.

  • 토크 테스트 방법

    Stomp test라고도 부르는데, 단위 무게추를 이용하여 비교 측정은 가능하나 사용자가 직접 교정은 불가능함. 교정이 필요하다면, 공장으로 보내야 함. 그래도 측정 가능한게 어디인가…

  • 최소 1초 단위로 측정

    이 정도면 사실 어지간한 경우에 문제가 되지 않는다. SRM이 그냥 특별할 뿐….

  • Time Based

    평상시에는 문제가 되지 않지만, 아주 간혹 문제가 발생하기도 한다.

  • 배터리는 어렵지 않게 사용자에 의해 교체 가능하다.
  • 펌웨어 업데이트

    이 또한 사용자에 의해 가볍게 업데이트 가능하다.

  • 가격

    Road : $899 ~ $1,800

    MTB : $899 ~ $1,100

    Track : $1,100

    Monitor(Joule) : $100 ~ $320

  • 장점 대 단점

    사실 SRM 다음으로 충분히 검증된 솔루션이다. 하지만 단점으로는 아무래도 휠에 기반하고 있다 보니 휠 선택에 제한이 있다는 문제점이 있다. 또한 튜블러의 경우 펑크시에 문제가 되기도 한다. 그러나 상대적으로 저렴한 가격대의 제품도 공급하면서 이 정도 품질을 제공하는 제품은 찾기 어렵다. 문제는 무게를 다른 제품과 비슷한 수준으로 하기 위해 휠 빌딩을 하면, 가격 차이가 거의 없어지는게 문제이다. 조삼모사? ㅎㅎ

3. Polar chain tension power meter

핀란드 업체로 심박계로 유명한 업체인 Polar에서 출시한 제품이다. 원래는 다른 회사에서 개발한 파워미터 제품인데 Polar에서 해당 회사를 인수하여 판매한 경우이다. 현재는 판매를 중단한 상태이다. 원리는 체인이 지나치는 속도와 체인의 장력(진동) 정도를 측정해서 대략의 토크 등을 추측하여 측정하는 방식이다.

  • 체인 속도와 체인 진동 주기를 측정하는 방식
  • 자전거에서 다른 자전거로 파워미터를 옮기는 과정이 상대적으로 복잡한게 단점

    체인 속도를 측정하는 센서를 장착하기 위해 뒷 드레일러를 살작 분해해야 하고, 체인 장력 측정을 위한 센서를 장착하기 위해 체인 스테이 위에 체인 라인과 같은 선상에 센서를 길게 설치해야 한다. (즉, 체인 스테이각이 독특하다면, 설치가 불가능할 수도 있다.)

  • 기본적으로 자체 오차를 떠나서 체인의 진동 정도를 통해 장력을 측정하다 보니 노면이 불규칙할 경우, 자전거의 떨림으로 인해 부 정확한 파워 수치가 나오는 경우가 있다.
  • 오직 Polar에서 나온 모니터와만 호환된다. Polar 모니터들이 상대적으로 메모리 용량이 적거나 단점들이 있는 편이다.
  • 생산이 중단된 제품이다.
  • 사용자에 의해 배터리 교체가 가능하다.
  • 펌웨어 업데이트는 공장에서 가능하다.
  • 가격

    $400 대의 상대적으로 저렴한 가격 같지만, 이건 모니터를 제외한 가격이다. 기존에 Polar 모니터를 가지고 있지 않다면, 다시 한번 생각해 볼 필요가 있다.

  • 장점 대 단점

    당시에 상대적으로 저렴한 가격이 무기였으나 현재는 단종되었다는 것이 최대 단점이다. 제조사인 Polar에서도 버린 제품이다. 뭐 더 이상 말이 필요할까?

4. Ergomo power meter

Ergomo는 2001년에 출시되었던 제품이다. Strain gauge를 사용하지 않고 광학 센서를 통해 BB의 뒤틀림을 측정하는 독특한 방식이다. Ergomo 파워미터는 한번 단종 되었다가 미국내에서 다시 판매를 시작했다는 이야기를 들은 적이 있다. 그러나 이를 다시 구매 했다는 이야기를 본적이 없다. 그만큼 한번 단종되었다는 것은 문제가 있었다는 이야기가 아닐까 한다.

  • Bottom Bracket에서 측정

    광학 센서(레이저??)를 통해 BB가 미세하게 뒤틀리는 것을 측정하는 방식

    단점은 오직 사각 BB, Octalink, ISIS 방식만 지원한다는 것이다. 현재의 Hollow Tech 등의 방식은 지원하지 않는 것이 함정이다.

  • 오직 왼쪽 페달링에 대한 것만을 측정해서 이를 2배로 곱하여 처리하는 방식이다.

    이는 평균적으로 5%까지도 좌우 오차가 발생할 수 있다는 것을 무시한 것이다. 실제로는 그 이상 오차가 발생하기도 한다. 필자의 경우도 낮은 파워 대역의 경우 8%까지도 차이가 나기도 한다. 연구에 따르면, 이러한 비대칭 적인 운동은 지극히 정상적인 것이다. 이걸 대칭이라고 가정하고 만든 것이 오류이다.

  • 초당 72~144회까지 측정한다.

    독특하게 가변적인데 정확한 이유나 기타 내용은 사용자가 현재 없어서 인지 조사를 못하였다.

  • ANT+ 를 지원하지 않는다.
  • 가격

    모름

  • 장점 대 단점

    그냥 단종 제품은 안 사는게 답이다.

5. iBike pro

2006년도에 나온 제품이다. 필자도 1세대를 오랫동안 사용했었었다. 원리는 어찌 보면 간단하면서 복잡하다. 라이더가 페달을 밟으면 자전거는 저항을 이기고 앞으로 움직이기 시작한다. 물리 이론대로 정지해 있던 물체가 움직이기 위해서는 각종 저항을 이겨내야 하는 에너지가 필요하고 그것이 라이더가 발휘한 에너지가 된다. 즉, 저항 = 라이더가 발휘한 에너지 이다.

  • 자전거의 추진을 방해하는 저항을 측정하는 방식

    공기 저항(풍압 센서와 테스트 주행을 통해 측정), 중력 저항(경사도를 측정하고 무게를 입력 받아서 계산), 구름 저항(테스트 주행을 통해 측정)을 측정하여 역으로 파워를 계산하는 방식

    그러나 구름 저항의 경우 조금 이상하게 측정되는 경향이 있음.

  • 정확도 문제

    너무 많은 센서를 사용하다 보니 하나라도 켈리브레이션이 잘 안되면, 전체 수치가 틀어지는 문제가 있고 모든 센서를 잘 켈리브레이션하는 것도 어려운 문제이다.

    더불어 라이딩 자세가 몇 가지로 제한 되어 있다고 가정하고 있고, 노면에 따른 구름 저항 차이도 간과되어 있다. 실제로 그러한 이유로 오차가 상대적으로 꽤 있는 편이다.

    그러나 잘 켈리브레이션 한다면, 그래도 쓸만할 수는 있다.

    하지만 나에게 다시 쓰겠냐고 한다면, 절대로 대답은 No이다. 그냥 파워미터 없이 살란다.

  • 배터리 교체

    유저가 쉽게 교체 할 수 있다. 동전 배터리를 사용한다. 하지만 전력을 많이 끌어 쓰는 편이라서(많은 계산으로 인해 전력 소모가 꽤 있나 보다.) 겨울 등에 전지 전압이 쉽게 낮아지면서, 오동작하는 경우도 꽤 있었다. 하지만 현재 세대에서는 아마 고쳐지지 않았을까 한다. 현재는 4세대형

  • 펌웨어 업데이트

    사용자에 의해 USB를 통해 쉽게 업그레이드 가능하다.

    문제는 일부 펌웨어로 지원하는 기능들을 돈을 받고 추가로 판매하고 있다. 문제점은 아니지만, 상술이 조금 보기 좋지 않다. 무료로 파워미터를 구입한 것도 아닌데 말이다.

  • 가격대

    $499 ~ $737

  • 장점 대 단점

    그나마 저렴한 가격에 구할 수 있는 제품이고, 공기 저항 수치등을 확인할 수 있는 재미난 기능을 제공하지만, 근본적으로 파워미터 정확도라는 면에서는 그렇게 합격점을 줄 수 있는 제품은 아니다. 보조 장비로는 몰라도 본 제품으로는 그다지 추천하지 않는다.



다음 이야기…


다음은 Quarq, Power2Max, Polar-Keo Power Meter, Rotor Power Meter, Stage One에 대하여 정리하는 것으로 Step 1을 정리할 생각이다.