Chris Yu, Specialized Bicycle Components
몇 초 사이로 승패가 갈리는 사이클링 스포츠에서는 경기 도중 선수의 몸과 자전거에 영향을 미치는 모든 요소를 이해하고 최적화하는 것이 무엇보다 중요합니다. 사이클 선수가 접하는 가장 큰 어려움 중 하나는 바람으로 인한 항력입니다. Specialized사는 더욱 성능이 뛰어난 사이클링 제품을 제작하고, 어떻게 하면 선수들이 자전거 위에서 보다 좋은 자세를 취할 수 있는지에 대한 이해가 필요했습니다. 이에 실제 주행 시 선수들이 받는 항력을 정확히 측정하고 그 영향을 테스트해야 했습니다.
Specialized사는 항공우주나 자동차 업계용으로 설계된 기존의 윈드 터널에서 수집한 데이터를 사용하는 것을 대신하여 자전거 및 관련 장비 제조업체로는 세계 최초로 캘리포니아의 Morgan Hill에 위치한 자체 시설에 스포츠 전용 윈드 터널을 구축 하였습니다.
몇 초 사이로 승자와 패자가 갈리는 사이클링 스포츠에서는 경기 도중 선수의 몸과 자전거에 영향을 미치는 모든 요소를 이해하고, 최적화하는 것이 무엇보다 중요합니다. 바람으로 인한 항력은 사이클 선수들이 겪는 가장 큰 어려움 중 하나입니다. 주행 중에 점차 속도가 빨라지면 선수들의 몸과 자전거, 장비 때문에 공기 분리 현상이 일어나며, 그 결과 압력 항력이라는 저항이 생깁니다. 속도가 빨라질수록 항력도 올라가기 때문에 선수들은 고속에서 더 많은 저항을 느끼며 반대 방향으로 작용하는 압력을 극복하기 위해 더욱 많은 힘을 사용해야 합니다. 사이클 선수들은 자신이 내는 힘의 70~90%를 공기 역학적 항력을 극복하기 위해 사용합니다. 따라서 효과적인 자세와 공기 역학을 고려하여 설계된 장비를 통해 항력을 최소화하면 최대한의 효율성과 속도를 얻을 수 있습니다. Specialized Bicycle Components (이후 Specialized로 표기)는 더욱 효율적인 사이클링 제품을 제작하고, 어떻게 하면 선수들이 자전거 위에서 보다 좋은 자세를 취할 수 있는지 이해함으로써 항력을 최소화하기 위해 실제 주행 시 선수들이 받는 항력을 정확히 측정하고 그 영향을 테스트해야 했습니다.
윈드 터널 테스트는 자전거 제조업체들이 장비를 최적화하기 위해 꼭 필요합니다. 이전에는 사이클 테스트가 아닌 다른 용도를 위해 설계된 윈드 터널을 사용할 수 밖에 없었습니다. 자전거 제조업체가 이러한 시설을 사용하려면, 긴 시간이 소요되고 불편한 점도 많았습니다. 따라서 Specialized사는 Morgan Hill에 있는 자체 시설에 공기 역학 테스트를 위한 모든 조건을 갖춘 윈드 터널을 설치했습니다. 이제 Specialized사는 모든 자전거와 관련 장비에 대한 개발 및 테스트를 효율적으로 진행하고 있으며, 직접 운영 중인 프로 사이클 팀 선수들의 자세를 테스트를 통해 평가하고 개선해나가고 있습니다. 실제 사이클 경기에서 자전거와 선수가 일정한 상태를 유지하는 경우는 거의 없습니다. 하지만 기존의 테스트 방식은 자전거를 터널에 단단하게 고정해놓고 진행하기 때문에 테스트와 실제 상황과는 차이가 발생할 수 밖에 없었습니다. Specialized사의 새로운 테스트 방식은 보다 현실적이고 역동적인 방식으로 실제 상황과 유사한 환경에서 자전거를 테스트할 수 있도록 해주었고, 그 결과 기존에는 몰랐던 새로운 사실들을 발견할 수 있게 되었습니다.
Specialized는 NI LabVIEW 시스템 설계 소프트웨어, NI PXI 하드웨어, NI Vision Development Module 소프트웨어와 기타 상용 제품을 사용하여 맞춤형 측정 및 컨트롤 시스템을 개발했습니다. LabVIEW를 활용하면 엔지니어가 iPad의 Data Dashboard for LabVIEW 모바일 앱으로 데이터를 원격 모니터링하는 동안 윈드 터널 안에 있는 자전거와 선수의 몸에 부착된 센서를 조절할 수 있습니다. 또한 상용 카메라로 리얼타임 시각 데이터를 수집한 뒤 Vision Development Module을 사용하여 손쉽게 데이터를 시스템으로 통합합니다.
Specialized는 NI PXI 섀시의 유연성을 활용하여 비교적 빠른 시간 안에 새로운 센서와 컨트롤러로 추가적인 테스트를 생성할 수 있습니다. 테스트 조건을 주기적으로 변경해야 하는 상황에서는 이 점이 특히 중요한데, 장비에 R&D 테스트를 하거나 프로 운동선수들을 대상으로 기록 테스트를 실시하는 경우가 이에 해당합니다. NI PXI 섀시를 사용하면 알맞은 하드웨어로 교체하는 작업도 매우 간단하게 수행할 수 있습니다.
Specialized는 불과 몇 달 만에 전체 측정 및 컨트롤 시스템을 개발하고, 시스템의 각 요소를 긴밀하게 서로 통합함으로써 시장 출시 기간을 단축하게 되었는데, 이것이 바로 시스템 설계 방식의 가장 큰 장점입니다. LabVIEW를 단일 소프트웨어 플랫폼으로 활용함으로써 제어, 측정, 비전 데이터 수집에 대한 구체적인 요건을 충족시킬 수 있었습니다. 재설정 가능한 하드웨어와 긴밀하게 연동된 하나의 통합 소프트웨어 솔루션을 사용하여 시스템의 관리와 지원도 더욱 간단하게 수행할 수 있습니다.
NI는 더 이상 LabVIEW용 데이터 대시보드를 업데이트하지 않으며, 데이터 대시보드는 더 이상 App Store나 Google Play에서 다운로드할 수 없습니다. LabVIEW 기반 웹 어플리케이션이 필요하시다면 WebVI를 사용하시기를 권장합니다.
Chris Yu
Specialized Bicycle Components