인력교통수단 : 자전거 어린아이가타는세발자전거부터안전장비가완벽한중년아저씨가타는로드자전거까지 형태와종류도다양하다. 그렇다면인간은언제부터자전거를타게되었을까? 미래의자전거는어떤장점과기능을가지게될까? https://en.wikipedia.org/wiki/bicycle
1. 개요 2. 자전거의역사 2.1 근력추진 2.2 페달추진 2.3 체인추진 3. 자전거의유형 4. 몇가지상식 5. 전망 전기바이크 6. 정리 7. 참고문헌 내용 2
1. 개요 운송교통수단의종류 : 도로교통, 해양교통, 철도교통, 항공교통 인간의힐링과운동의필요에의해발달 자전거의발달 인간의힘을보다효율적으로전환하기위한기술적인해결책을찾는과정 세상에서가장많이만들어진기기 인간의힘을이용해움직이는탈것중가장훌륭하고위대한발명품중하나 에너지효율이가장높은이동기관 : 크랭크와체인을이용한뒷바퀴구동방식과외장식디레일러를이용한변속보편화 외발자전거 (Unicycle), 두발자전거 (Bicycle), 세발자전거 (Tricycle) 등 3
자전거의역사 선구자 : 17-18 세기 최초의자전거 오락용기기 19 세기말 : 시내교통에투입 20 세기초 : 대중교통수단 [ 질문 ] 자전거는언제부터동그란두바퀴를달게된것일까? https://www.youtube.com/watch?v=7scm2pbwdis 4
2. 몇가지주요과정 2.1 근력추진 Muskelantrieb 1791 : 최초의자전거콩트메데드시브락의셀레리페르 (Celerifere, 빨리달리는기계 ) 바퀴 : 나무 슈발드보아 Cheval de Bois ( 목마 ) 로도불림. 제작 : 말, 사자, 인어등다양한모양 문제 : 앞바퀴로방향전환불가, 구동장치와페달이없음 용도 : 실용적인탈것이아닌, 당시귀족이나젊은이들의오락기구정도 https://en.wikipedia.org/wiki/history_of_the_bicycle 5
2. 몇가지주요과정 2.1 근력추진 Muskelantrieb 1817 : 카를폰드라이스의 드라이지네 (Draisine) 바퀴 : 마차의바퀴를줄인것 ( 나무와철 ) 차체 : 나무 방법 : 라이더가걷거나뛰는것처럼발로땅을번갈아차면서앞으로달리게한것 특징 : 앞바퀴로방향조정가능 1818 년 4 월, 파리뤽상부르정원에서대중에게시연, 특허획득, 오늘날의자전거의조상. 1818 년말, 파리서도특허, 벨로시페드 Velocipede(' 빠른발 ' 의뜻 ) 란이름획득, 그후 1869 년경 자전거 명칭이나올때까지 50 여년동안자전거명칭으로사용 <1820 년경의벨로시페드 > https://en.wikipedia.org/wiki/history_of_the_bic ycle 6
[ 상식 ] 고무타이어의탄생 : 세상을바꾸다 가황고무의발견으로탄생한타이어 1839 : 미국의발명가찰스굿이어가생고무에유황을혼합하는실험을거듭하다가뜨거운오븐에고무를떨어뜨리자오븐의열기로유황이혼합된고무가가열되면서엄청난탄성을가진고무탄생 : 가황고무 당시수레나마차등의바퀴를보호하고자가황고무의탄성을이용한타이어등장, 그러나속이꽉찬고무를바퀴겉부분에씌우는것. 승차감을높인것이공기타이어. 승차감을높인공기타이어의탄생 1845 : 스코틀랜드의발명가로버트윌리엄톰슨이발명, 최초의특허발명품 1887 : 스코틀랜드의수의사존보이드던롭 (John Boyd Dunlop, 1840-1921) 이톰슨의공기타이어를응용한자전거용공기타이어발명, 특허획득. 1889 : 타이어의공업화성공 1899 : 던롭공기타이어회사설립, 이후다양한공기타이어생산 [ 참고 ] 1885 년독일의다임러와벤츠가최초의가솔린자동차를발명한때는공기타이어가없었음 7
[ 상식 ] 자전거타이어에서자동차타이어의탄생 자동차용타이어의탄생 1895 : 프랑스의미쉐린형제가던롭의상용화타이어에기초하여자동차용공기튜브식타이어완성 통고무타이어의시대는가고자동차공기타이어의시대도래 1905 : 타이어비드부에강철사용 1912 : 면블록사용, 1915 : 보강제로면코드사용, 수명과성능의획기적인개선 1931 : 미국듀퐁사, 합성고무의공업화성공 1949 : 타이어에직접공기를주입하는튜브리스타이어개발 1958 : 나일론코드의사용으로고성능레이디얼타이어개발 8
2. 몇가지주요과정 <Velocipede "Boneshaker [ 고무타이어가없는구형자전거 ] > 1869 2.2 페달추진 Pedalantrieb 1861 : 파리의페이르미쇼와그의아들이앞바퀴에크랭크와페달을단나무자전거벨로시페드또는벨로제작, 페달로바퀴를돌리는자전거의출발점, 1861 년 2 대, 62 년 142 대, 1865 년 400 대판매로대량생산한최초의자전거 1865 : 영국에서공기타이어를장착하여승차감과속도를높임 https://www.youtube.com/watch?v=7scm2pbwdis 9
2.2 페달추진 : 오디너리 1871 1871 : 영국의제임스스타리 (James Starley): 앞바퀴가유난히크고뒷바퀴는작은오디너리 (Ordinary, 하이휠 ) 자전거제작 : Ariel 특징 : 고무타이어, 앞바퀴 125 cm, 뒷바퀴 35 cm 1869 : 유진마이어 (Eugene Meyer) 가강철바퀴살발명 가격 : 노동자의 1 년연봉 운전법 : 전진, 자유회전장치 ( 프리휠 ) 없음 오늘날 : Penny Farthings https://namu.wiki/w/%ec%9e%90%ec%a0%84% EA%B1%B0 10
하이휠운전은위험천만 : 안전문제 (I) 안장이너무높아타고내리기힘들고, 앞바퀴가장애물에걸리면탄사람이앞으로곤두박질 해결책 : 안전한운전을위해세이프티 (Safety Bicyle) 개발 The American Star H.B. Smith Machine Company, USA 1882 Kangaroo https://namu.wiki/w/%ec%9e%90%ec%a0%84% EA%B1%B0 11
안전문제 (I) Penny farthing 타는법과치명적사고 12
2.3 체인추진 추진기술에서 변속비율 원리도입 Kangaroo: 앞바퀴양쪽에체인장치 (Hillman, Herbert & Coopers Kangaroo, 1884) 1874 : 영국의해리로슨이비슷한사이즈의크지않은바퀴장착, 앞바퀴페달대신두바퀴중간에있는페달을밟아체인으로뒷바퀴를굴리는세이프티 (Safety Bicycle) 제작, 뒷바퀴에는한쪽에체인장치장착 추진과제어의분리를통한안전한주행가능 이발명을통해안전을위해바퀴가낮게제작되기시작함 13
안전문제 (II) 특징 : 십자형프레임, 크기가같은바퀴, 뒷바퀴체인추진형, 직접제동, 페달장치위쪽에안장설치 1884/5 : 오디너리를만든제임스스탈리의조카존스탈리 (John Kemp Starley) 가세이프티프레임을다이아몬드프레임과메커니즘으로현대자전거의기본요소를모두갖춘로버세이프티 (Rover Safety) 자전거제작 1888 : 존던롭 (John Boyd Dunlop) 이새로운공기타이어발명 14
3. 미래 : - 전기 / 전동바이크 전기모터가추가되거나장착된자전거 탈부착가능한배터리 자력으로는 1mm 도움직이지않아서오토바이와모페드, 스쿠터, 원동기장치자전거등과는차이가있다. 원동기장치자전거로분류 : 운전면허필수, 번호판부착, 반드시헬멧착용 자전거자체가동력으로움직이는것이아니라, 페달을밟으면일정비율모터가힘을보조해준다. 장점 : 달리기시작할때, 언덕을오를때, 적재한짐 ( 사람 ) 이무거울때등에편리 단점 : 비싼가격 ( 모델에따라 200 만원상회 ), 20kg 내외무게, 25~30km/h 이상속도불가, 토크로타는버릇이생김 시작 : 1992 년 Pedelec, Velocity 사 ( 스위스 ) 모터의성능은운행시에만발생 15
자전거의유형 : 용도에따른구분 포장도로, 트랙전용 ( 온라인온로드 ) 도시형자전거 : 신사용자전거, 아줌마자전거, 쌀집자전거외모페드 ( 페달 + 소형원동기장치자전거 = 엔진자전거 ) 등도이부류, 짐받이 미니벨로 / 접이식자전거등 유사 MTB: 도시형자전거의하나. - 전형적으로무난함에서도시에서진정한만능용자전거, 짐받이 16
스포츠용 로드바이크 : 포장도로주행에최적화된자전거 TT 바이크 : 타임트라이얼용으로만들어진자전거 17
벨로드롬자전거 : 브레이크, 변속기어가없음 장거리경주용바이크 : 앞보다뒷바퀴를더크게제작 (14 인치 ). 바람이불어가는쪽으로달리기에최적화됨 18
마운틴바이크 (MTB, Mountain Bike) : 1979 년이전 : 펄라, 크랭카, 펫타이어 등으로, 1979: 조브리즈 (Joe Breeze) 와게리피셔 (Gary Fisher) 가 "MOUNTAIN BIKE" 로명명 1981 : 스페셜라이즈드설립, 일본산프레임과변속기도입, 스텀점퍼 (Stumpjumper) 를대량생산 점프, 정지급등행등트릭구사가능. 디스크브레이크, 알루미늄프레임, 공기타이어사용 무게 : 무조건로드바이크보다무겁다. 프레임의종류에따른구분 풀서스펜션 ( 다운힐용 ), 풀서스펜션 ( 프리라이딩용 ), 소프트테일 (XC 용 ) 풀서스펜션 : 뒤쪽에완충장치 ( 샥 : Shock Absorber) 가달린자전거, 스프링이나에어샥장착. 소프트테일 : 완충장치가있으나그범위가크지않고 XC(Cross Country) 용으로사용되는프레임. 19
노면상태, 업힐 / 다운힐등의코스특성에따른구분 크로스컨트리 (Cross Country, XC) 평이한임도, 가벼운산악지형에이용, 전체중량 12kg 이하, 가장대중적이며많이사용되는산악자전거. 하드테일 : 단단한꼬리, 즉뒷샥이없는 MTB, 가장대중적이고가장가볍다. 뒷샥이없기에페달을밟을때힘의손실이없다. 올마운틴 (All Mountain) 다양한산악지형에서전천후로대응하기위한바이크, 크로스컨트리바이크에비해더강한프레임과더두꺼운타이어사용, 무게는 12-15kg 전후, 오르막과내리막의비중이 50:50 정도로설계 프리라이드 (Free Ride, FR) 거친산악험로내리막에서점프, 드롭등의다양한기술을즐기는바이크, 앞뒤샥트레블은 180mm 정도, 타이어도 2.35 이상사용 다운힐 (Down Hill) 거친지형을단숨에내려오는용도, 무겁다 (16-20kg). 전후샥트레블은 200mm 를주로사용 20
MTB 의역사, 모험의역사 21
탑승형태에따른분류 보통진행방향으로일렬로늘어선바퀴사이에탄다. 그러나, 바퀴안쪽이나좌 / 우로병행된두바퀴사이에타는방식도있다. 업라이트, 리컴번트, 탠덤등 업라이트 : 일반자전거형 리컴번트 (Recumbent Bicycle): 거의눕거나엎드려서타는형태, 장점 : 매우편하고장거리이동에적합, 공기저항이작아서직립형자전거에비해엄청빠르다. 단점 : 오르막에는약하다. 체고가낮아서일반도로에서자동차운전자의시인성이낮아위험하다. 그래서보통깃발을달고다닌다. 변형 : 페어링 (Fairing) 이나카울 (Cowl) 을단리컴번트자전거가벨로모빌 (Velomobile) 22
탑승형태에따른분류 탠덤 (Tandem bicycle) : 앞 / 뒤로주로 2 인승이나가끔은좌 / 우병렬형태혹은다인승자전거. 변형 : Independent pedaling Double steering hand & foot tandem trike Triple pulling a trailer bike 23
자전거의또다른변형들 Conference-Bike ( 운전자 1 명, 탑승인원 6 명 ) 릭샤 (Rikscha) 24
자전거의응용 : Cycle ball Bike = Radball 팀당 2 명, ride a fixed gear bicycle with no brakes or freewheel. 자전거와머리로공컨트롤, 골을 defending 때는예외 ( 손도사용가능 ) 1893: German-American 팀이소개 대중적인기 : Austria, Belgium, Czech Republic, Denmark, France, Germany, Japan, Russia, Switzerland 25
자전거의응용 Artistic cycling = Kunstrad a form of competitive indoor cycling fixed-gear bikes in a format similar to ballet or gymnastics. The first unofficial world championships : 1888 by Swiss-American Nicholas Edward Kaufmann The riding area : wooden court, ranges in dimensions : from 9 x 12 meters to 11 x 14 meters 26
Kunstrad 2010 년월드챔피언 Jasmin Soika Katharina Wurster 27
자전거의진화 [ 정리 ] 28
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7. 참고문헌 Hartmann E., Hein C..: Technik. Basiswissen Schule, 2004 Duden. http://de.wikipedia.org/wiki/fahrrad http://de.wikipedia.org/wiki/fahrradtypen Quarks-Skript_Abenteuer_Fahrrad_Pdf http://www.radmuseum.at/unterseiten/hochrad.htm https://www.unimuenster.de/learnweb/learnweb/file.php/2468/arp_1994_zahnrad_und_kette.pdf https://www.unimuenster.de/learnweb/learnweb/file.php/2469/zolg_2001_fahrrad_integratives_thema_fue r_den_su.pdf http://www.fahrradmonteur.de/fahrradgeschichte.php http://de.wikipedia.org/wiki/elektrofahrrad http://www.uni-muenster.de/physik.td/download.html 30