[IT동아 x 울산시 x 디자인주도 제조혁신센터] 한국디자인진흥원은 울산대학교에 ‘울산디자인주도 제조혁신센터’를 마련했습니다. 유망한 중소기업·스타트업의 디자인 경쟁력 강화를 돕는 곳입니다. IT동아는 ‘디자인주도 제조혁신지원사업’ 선정 기업을 소개하고 이들의 스케일업을 지원합니다.

[IT동아 강형석 기자] 건강에 대한 인식과 친환경 바람을 타고 전 세계 자전거 및 전기 자전거 시장은 꾸준히 성장 중이다. 시장조사기업 포춘 비즈니스 인사이트 자료에 따르면 2024년 전 세계 자전거 시장은 1225억 2000만 달러(약 175조 3874억 원) 규모가 될 것으로 내다봤다. 2023년 1137억 3000만 달러(약 162조 8045억 원)와 비교해 약 7.7% 상승한 수치다.

우리나라 지자체와 민간 기업은 친환경 이동수단인 자전거 사용 확대를 위해 노력 중이다. ▲서울특별시 따릉이 ▲창원시 누비자 외에 ▲타조(TAZO) ▲카카오 T 바이크 ▲쏘카일레클 등이 대표적이다. 전국에 설치된 자전거 도로는 이동 제약을 줄여주는 데 힘을 보탠다.

자전거 관련 인프라는 어느 정도 갖춰졌으나 사람이 직접 페달을 돌려야 움직이는 자전거의 특성상 오르막 주파가 최대 걸림돌이다. 전기 자전거도 마찬가지다. 배터리와 모터를 활용해 장거리 이동에 유리하지만, 배터리가 방전되면 두 부품의 무게가 고스란히 주행자에게 전가된다. ▲등판능력 향상 ▲항속거리 증가는 자전거가 해결해야 될 과제인 셈이다.

콘타벨로가 개발한 크랭크 내장형 변속기 / 출처=IT동아

<이미지를 클릭하시면 크게 보실 수 있습니다>

2019년 창업한 콘타벨로는 크랭크 내장형 변속기로 자전거ㆍ전기 자전거 주행 방식의 혁신을 꿈꾼다. 콘타벨로가 개발한 크랭크 내장형 변속기는 시중에 판매되는 대부분 자전거 변속기에 장착해 주행 효율을 높이는 역할을 한다. 힘들이지 않아도 오르막을 쉽게 주파 가능하고 전기 자전거라면 모터 및 배터리 운용 능력을 개선하는 효과를 낸다.

자전거 형태ㆍ구동계 상관없이 호환되는 크랭크 내장형 변속기

일반 자전거에 쓰이는 드레일러 방식 변속기는 ▲시프터 ▲케이블 ▲드레일러 ▲이너 체인링 등 여러 부품이 필요하다. 여러 부품을 조합해 쓰는 구조이므로 전문가의 세부 설정까지 마무리해야 제대로 사용 가능하다. 하지만, 통합 모듈 구조인 크랭크 내장형 변속기는 체인 전환이 필요 없다. 변속기가 통합된 크랭크 세트를 기존 자전거 체인링에 결합하면 끝이다.

크랭크 내장형 변속기는 1단으로 주행 중 15도~45도 사이로 역회전을 걸면 2단으로 변속된다. 반대로 2단으로 주행 중에 15도~45도 사이로 역회전을 걸면 1단으로 변속된다. 단순한 조작 체계만으로 언덕 등판과 고속 주행 등이 가능하다.

콘타벨로 크랭크 내장형 변속기는 자전거 형태와 구동계 상관없이 장착 가능하다 / 출처=IT동아

<이미지를 클릭하시면 크게 보실 수 있습니다>

드레일러 방식 변속기는 호환성에 한계가 있다. ▲산악 자전거 ▲로드 자전거 ▲하이브리드 등과 호환되지만, ▲전기 자전거 ▲벨트 자전거 ▲샤프트 자전거 ▲접이식 자전거 ▲단일 기어 방식의 플렉스 자전거에는 쓸 수 없기 때문이다. 반면, 콘타벨로의 크랭크 내장형 변속기는 자전거 형태와 구동계 상관없이 장착 가능하다.

드레일러 방식 변속기는 ▲아우터 체인링 ▲이너 체인링에 체인이 체결되면서 회전하는데, 크랭크 내장형 변속기는 단일 체인링 구성으로 단순하다. 구조는 단순해도 자전거의 토크와 출력 향상에 도움을 준다. 체인링 1회전 완료 시 기어가 변속되는 드레일러 방식과 다르게 크랭크 내장형 변속기는 1/8 회전만으로 힘을 전달한다. 콘타벨로의 자료에 따르면 드레일러 방식 대비 토크와 출력이 33% 향상됐다. 가볍기 때문에 기존 변속기 대비 주행 내구성도 뛰어나다.

크랭크 내장형 변속기는 작은 동심원 안에 기어가 맞물려 회전하는 방식이다 / 출처=IT동아

<이미지를 클릭하시면 크게 보실 수 있습니다>

콘타벨로는 자전거 효율 향상을 위해 새로운 개념의 기어를 적용했다. 일반적인 기어 물림 방식과 달리 작은 동심원 안에 기어가 맞물리며 회전하는 구조다. 기존 동력원에 추가 동력을 제공하는 형태인 셈이다.

콘타벨로의 크랭크 내장형 변속기의 설계 구조 / 출처=콘타벨로

<이미지를 클릭하시면 크게 보실 수 있습니다>

크랭크 내장형 변속기는 휴대성은 뛰어나지만, 전륜 변속기가 없어 언덕 주파가 어려운 자전거에 초점을 두고 개발됐다. 크기가 작은 단일 체인링 안에서 변속이 이뤄지니 페달링에 많은 힘을 쓸 수밖에 없는데 크랭크 내장형 변속기를 추가 장착하면 힘들이지 않고 주행 능력이 향상된다.

배터리와 전기 모터로 구성된 전기 자전거도 크랭크 내장형 변속기를 쓸 경우, 기어비 개선이 이뤄져 주행 효율 개선 효과가 있다. 일반적인 주행 환경에서는 간단한 발동작으로 변속하며 주행하고, 전기 모터가 작동한다면 등판능력과 항속거리 향상이 가능하다.

지속 성장 중인 전 세계 모빌리티 시장 정조준

콘타벨로는 전 세계 자전거 시장을 바라보고 있다. 시장조사기업 비즈니스 리서치 인사이트의 자료에 따르면 자전거 변속기 시장은 2023년 17억 2000만 달러(약 2조 3824억 원) 규모다. 기어박스 시스템을 포함하면 61억 1000만 달러(약 8조 4654억 원)로 확대된다. 2024년에는 자전거 변속기 19억 달러(약 2조 6330억 원), 기어박스 시스템 65억 달러(약 9조 77억 원)를 기록할 것으로 예상된다. 자전거 변속기 간 호환성에 토크ㆍ출력 향상이라는 장점이 전 세계 시장에 통할 것이라는 게 주현진 대표의 생각이다.

콘타벨로가 개발한 변속기 디자인(아래)을 울산 디자인주도 제조혁신센터의 디자인 지원사업을 통해 현대적인 형태(위)로 다듬었다 / 출처=IT동아

<이미지를 클릭하시면 크게 보실 수 있습니다>

상품성 향상을 위한 노력도 이어지고 있다. 한국디자인진흥원 산하 울산 디자인주도 제조혁신센터의 도움을 받아 제품 디자인을 다듬었다. 자전거 페달 부에 장착하는 변속기지만, 여러 자전거 디자인에 어울리는 형태로 제공하는 게 중요하기 때문이다. 색상도 3가지로 확대해 취향에 따른 선택지를 제공하도록 개선했다. ▲제품 포장 디자인 ▲기업 로고 이미지 등 콘타벨로가 시장에 진출하기 위한 요소 곳곳에 울산 디자인주도 제조혁신센터의 손길이 닿았다.

크랭크 내장형 변속기를 알리기 위한 활동도 활발히 진행 중이다. 2024년 7월, 독일에서 개최된 유로바이크 2024 전시회에 참가해 자전거 완성차 업체와 바이어를 만나며 ▲유럽 ▲미국 시장 진출을 논의했다. 2025년 1분기 중 크랭크 내장형 변속기를 출시한 이후에는 이종 산업용 감속기 개발도 나설 계획이다.

IT동아 강형석 기자 (redbk@itdonga.com)

사용자 중심의 IT 저널 - IT동아 (it.donga.com)