• 읽기전에

이 글은 크리스킹에 의해 작성된 글을 위주로 작성되었습니다. Integrated 헤드셋은 분명 기존의 헤드셋의 약점을 보완할 수 있는 특징을 갖고 있습니다. 하지만 또 다른면에는 기존의 헤드셋이 갖고있지 않은 약점을 가지고 있습니다. 기존의 헤드셋을 주로 생산하는 회사로서의 입장으로 쓰여진 글이라 다소 치우친 입장을 표현할 수 있습니다. 하지만 Chris King 이란 브랜드가 자전거의 헤드셋 부분에서 차지하고 있는 비중을 생각한다면, 그들의 기술력을 생각해 본다면 어느정도는 인정할 수 있는 내용이란것이 필자의 생각입니다. 자신들의 제품의 수요의 감소를 걱정해서 쓴 글이란 생각은 하지 않게 된다는 것이지요.

여러분이 선택한 프레임에 관련된 문제지만(물론 일반적인 경우에도 직접 깎아서 사용할 수는 있지만), 선택은 여러분의 몫입니다.

• 정의

헤드셋 컵에서 발생하는 문제를 줄이기 위해 디자인된 프레임, 서스펜션 그리고 헤드셋의 베어링 시스템을 말한다.(사실 서스펜션은 크게 문제되지 않는다.) 'integrated headset'의 integrated의 의미는 무었일까? 베어링이 기존에는 베어링컵속에 들어있는 상태로 프레임의 헤드튜브 바깥쪽에 위치했었지만, integrated headset은 베어링을 프레임의 헤드튜브안쪽에 위치하도록 디자인된 것을 의미한다. 자전거의 앞부분에서 발생하는 많은 문제점은 헤드셋 때문인 경우가 대부분이다. 새롭게 디자인된 Integrated Headset은 외관상으로 깔끔하게 보인다.(물론 기존의 형태를 좋아하는 사람들도 있겠지만) 하지만 이런 변화의 결과는 당신의 자전거에 많은 변화를 요구한다. 현재 인티그리티드 헤드셋을 위한 표준화된 규격이 정해진 것이 없다. 베어링 형태라든지, 크기라든지. 더군다나 프레임 제조업체나 베어링 제조업체가 (호환되도록) 표준화된 설계서에 의해 제품을 생산하지 않는다는 것이다. 이 말은, 인티그리티드 헤드셋이 쉽게 베어링을 교환할 수 있다고는 하지만, 교환할 수 있는 베어링을 쉽게 구할 수 없을지도 모른다는 말이다.

Conventional Headset	Integrated Headset	Internal Headset

• 지금까지 사용하던 헤드셋

그림은 현재 일반적으로 사용되고 있는 헤드셋 그림이다. 당신의 프레임을 반으로 잘라보면 그림과 같은 모습을 확인할 수 있다.(^^;;) 베어링은 컵안에 들어 있고(컵안에서 움직이지 않고 쉽게 빠지지도 않는다.), 컵은 프레임의 헤드튜브 안으로 끼워진다. 오직 베어링의 안쪽부분(볼과 안쪽 레이스-볼을 감싸고 있는 안쪽부분)만이 움직이고 바깥쪽 레이스는 프레임에 고정된다. 자전거가 움직이면서 자전거에 힘(충격)이 가해지기 시작하면(장애물을 통과하거나 등등) (헤드셋의)모든 부분으로 힘이 분배된다. 방향전환을 위해 핸들바의 방향을 바꾸면 다른 상황이 발생한다. 두 부분으로 힘이 집중되는 현상이 발생한다. 1)아래쪽 베어링과 베이스플레이트(base plate-서스펜션의 스티어링 튜브에 끼워지는 부품)사이에 2)위쪽 베어링과 베어링캡 사이에. 이 부분은 "다이나믹 서페이스(Dynamic Surface)"라고 부른다. 이 부분은 항상 움직이는 부분이다.

자전거가 정지된 상태, Dynamic Surface	강하게 브레이킹 했을때, Gap

다음의 그림에서 베어링캡을 확인해보자. 왼쪽 그림은 새 알루미늄 베어링캡이고 오른쪽 그림은 1년정도 사용해서 표면이 마모된 것이다. 이것은 일반적으로 발생하는 현상이다.

이런 현상은 베어링과 서스펜션이 항상 움직이기 때문에 발생한다. 일반적인(현재 우리가 사용하고 있는 형태의) 헤드셋에서, 프레임의 헤드튜브에 베어링이 단단히 고정되어 있기 때문이다. 서스펜션의 튜빙가운데 프레임의 헤드튜브를 통과해서 스템이 끼워지는 파이프를 스티어링 튜브라고 부른다. 스티어링 튜브는 브레이크를 작동할때나, 방향전환을 할때나, 체중을 앞뒤로 이동할때 또는 지면의 장애물을 통과할때 항상 힘을 받게된다. 스티어링 튜브는 늘 힘을 받아 약간씩의 휘어짐을 반복하게 되는 것이다. 베어링도 약간의 움직임이 있지만, 스티어링 튜브의 움직임과 맞게 조절되지는 않는다. 베어링캡의 마모로 생기는 문제는 새로운 베어링캡으로 교환하여 해결할 수 있다.(크리스킹의 경우 $12에 구입이 가능하다고 한다.)

• 인티그리티드 헤드셋

헤드셋컵(기존에 사용하던 헤드셋의 경우는 베어링을 포함하고, 프레임의 헤드튜브에 끼워지던 부분)이 없는것에 주목하자. 기존의 베어링과 프레임의 헤드튜브가 단단하게 고정되던것과는 다르게, 이 구조는 베어링에 약간의 "움직임"을 허용한다. 단단하게 고정되지 않고 베어링이 프레임의 헤드셋안쪽에서 자유롭게 움직인다.

베어링이 단단하게 고정되어 있지 않기 때문에, 헤드셋이 올바르게 셋팅되어도 늘 움직이는 상태이다. 움직임의 정도는 기존에 사용하던 헤드셋보다 휠씬 많다. 기존의 헤드셋에 존재하던 2개의 "Dynamic Surface"는 2개의 부분이 더 추가된다. 추가되는 "Dynamic Surface"는 베어링과 프레임사이이다.

자전거가 정지된 상태, Dynamic Surface	강하게 브레이킹 했을때, Gap과 베어링의 움직임

그렇다면 실제로 어떻게 움직이는지 알아보자. 강하게 앞브레이크를 작동하게 되면, 서스펜션은 자전거의 뒷쪽으로 살짝 휘어진다. 이때 헤드셋의 아래쪽 '인티그리티드' 베어링은 자전거의 앞쪽과 뒷쪽이 서로다르게 움직인다. 즉 자전거의 뒷쪽은 위로 움직이고, 앞쪽은 아래로 움직인다. 강하게 잡았던 앞브레이크를 놓으면 베어링은 원래의 위치로 돌아간다. 이런 과정을 여러번 반복하면, 헤드셋은 삐걱거리며 소리를 내게될 것이다. 베어링을 교환하면 어느정도 도움은 되겠지만, 곧 그 잡음은 더 커지게 될 것이다.

이물질이나 물이 베어링부분에 들어가게되면 베어링의 움직임으로 프레임의 안쪽을 마모시키는 현상은 더욱 가속화된다. 헤드셋이 삐걱거리는 소리를 내기 시작하면, 간단하게 인티그리티드 헤드셋 부분에 그리스를 발라 문제를 해결할 수 있다. 하지만 이것은 문제를 완전히 해결하는 방법이 아니다. 한동안은 상태가 좋을 것이다. 그리스를 보충해주는것은 지속적으로 잡음을 제거할 수 없고, 프레임이 마모되는것을 완벽하게 막지는 못한다.

• 또다른 혼돈, "인터널(Internal)" 헤드셋

Internal 헤드셋("semi-integrated" 라고도 알려져 사용자들을 혼동되게 한다.)은 베어링이 프레임의 헤드튜브 안에 위치하는 또다른 방식의 헤드셋이다. 인티그리티드 헤드셋과의 가장 큰 차이점은 베어링이 프레임과 직접 닿지 않는다는것이다. 인터널 헤드셋은 베어링을 감싸고있는 컵이 존재하는데, 알루미늄 또는 플라스틱으로 만들어져 프레임의 헤드튜브속에서는 이것이 프레임과 접촉하게 된다.

가장 좋은 예는 Cane Creek사의 "Zero-Stack" 모델이다. 인티그리티드 헤드셋과 같은 방식의 베어링을 사용하는 제품이다. 가장 중요한 차이점은, 컵(베어링을 포함한)이 프레임의 헤드튜브 안쪽에서 프레임과 접촉하고, 베어링은 컵의 안쪽에 위치한다는 것이다. 베어링은 컵의 안쪽에서 일정한 유격을 갖는다. 다른 인티그리티드 헤드셋처럼. 하지만 베어링이 위아래로 움직이면서 마모시키는것은 인티그리티드 헤드셋처럼 프레임이 아니라 베어링을 감싸고 있는 컵이다. 더이상 베어링때문에 프레임이 손상되는것을 막을 수 있다.

Cane Creek의 Zero-Stack	Chris King의 Perdido	Chris King의 일반 헤드셋
무게 : 117g	무게 : 112g	무게 : 98g

또다른 예는 Columbus-type 인터널 헤드셋이다. 이것은 실제로 베어링이 직접 프레임과 접촉(??)하게 된다. 크리스킹의 퍼디도(Perdido)와 유사한 방식이다. 콜럼버스-타입의 다른점은, 베어링과 프레임 사이에 아주 작은 간격을 유지한다는 것이다. (즉 직접 접촉은 하질 않는다는 것이다.) 이렇게 함으로써 베어링이 프레임을 마모시키는것을 막는다. 하지만 이것은 프레임 생산자가 얼마나 좋은 튜빙을 이용해서 정확하게 헤드튜브를 만드는가에 의존한다. 하지만 콜럼버스-타입 헤드셋이 요구하는 정밀도는 일반적인 프레임생산자들이 자체적으로 검사하는 정도보다 더 세밀한것을 요구하기 때문에 문제는 복잡해진다. 결국은 아주 정밀하게 만들어지지 않는다면, 일반적인 인티그리티드 헤드셋에서 발생하는 문제를 피할 수는 없다는 것이다.

• 알아야 할 중요한점들

당신의 프레임은 특정 방식의 헤드셋을 사용하도록 디자인된다. 인티그리티드 헤드셋을 사용하도록 만들어진 프레임에 인터널 헤드셋을 사용할 수 없다. 이들 프레임사이에는 차이점이 많다. 또한 인티그리티드 헤드셋을 사용하도록 만들어진 프레임에 일반적인(현재 우리가 사용하는) 헤드셋을 사용할 수 없다.

인터널 또는 "세미-인티그리티드" 헤드셋은 기본적으로 일반적인 헤드셋에 비해 구조적 장점을 제공하지 않는다. 실제로 방사상(放射狀)으로는 강하다. 하지만 이런점은 기존의 헤드셋이 가지고 있는 단점이 아니다. 즉 기존의 헤드셋의 단점을 보완했다고 볼 수 없다. 만일 기존의 헤드셋의 모습이 우습고 보기 싫다면(헤드튜브의 위아래로 위치하는 베어링컵의 모습이) 인터널 헤드셋은 당신을 위한 제품이다.

킹의 경우 수년간 인티그리티드 방식의 헤드셋의 문제점을 해결하기 위해 노력했다고 한다. 하지만 구조를 변경하지 않고는 해결방법을 찾을 수 없었다고 한다. 그래서 그들이 만들어낸 제품이 퍼디도(Perdido)인 것이다.

• 기존의 헤드셋 방식을 이용하는 프레임

제대로 만들어진 프레임이 올바른 헤드셋 설치를 위한 기본 조건이다. 고품질의 서비스를 제공하는 Shop에서는 항상 다음의 두가지 사항을 시행한 후 헤드셋을 설치한다.(물론 외국의 경우이겠지만...-_-) 1)헤드튜브의 형태가 올바른지, 정확한 원의 형태를 이루는지 등을 측정한다. 필요하다면 깎아내기도...2)헤드튜브의 표면(헤드셋과 닿는부분)이 일정한지 측정한다. 헤드튜브의 양끝은 평평해야 하고 양쪽이 수평을 이루어야 한다. 프레임 도장면은 꽤 두꺼운편이다. 물론 파우더코팅은 예외지만. 헤드셋과 접촉되는 부분에는 도장이 되어있지 말아야 한다. 헤드셋이 설치되었을때 위와 아래의 두개의 베어링이 수평을 유지해야 한다. 설치자체도 중요하지만, 프레임의 헤드튜브의 정확성, 올바른 툴의 사용등은 필수사항이다. 헤드셋이 문제를 일으킨다면, 단순하게 헤드셋만 교환하면된다. 프레임과는 관련이 없다.

• 인티그리티드 헤드셋 방식을 이용하는 프레임

사람들은 인티그리티드 헤드셋이 "자체적으로 조정되는 특징"을 가진 훌륭한 헤드셋이라고 생각할 수 있지만, 이것은 기존의 헤드셋의 치명적인 문제점이 아니라는 것이다. 인티그리티드 헤드셋을 위해 프레임의 헤드튜브 내부를 정확한 원형으로 만드는것, 베어링과 잘 정렬되게 만드는 것은 매우 중요하다. 당신이 이용하는 Shop에서는 정확하게 맞출수 없을 것이다. Shop에서 인티그리티드 헤드튜브의 안쪽을 컷팅하는것도 힘들것이다. 만일 작업이 가능하다 할지라도 당신은 Shop에서의 작업을 원하지 않을것이다. 너무 깊게 깎아낸다거나 심지어는 프레임의 헤드튜브에 구멍을 낼 수도 있을것이다. 다시 일반적인 헤드셋을 사용하는것이 불가능한 상태가 될수도 있다. 문제가 발생했을때 무었을 교환할 수 있는지를 생각하자. 헤드셋을 교환할것인지, 프레임을 교환할 것인지...

• 터무니없는 마케팅

선전문구를 한번 보자. 다음에 설명된 내용은 카달로그나 잡지에 실린 "인티그리티드" 헤드셋에 관한 내용이다.

"우리는 베어링이 헤드튜브 내부로 들어가는 형식을 선택했다. 탁월한 선택이다. 이유는 이 시스템이 자전거의 조향성을 정밀하게 해주기 때문이다."
(원문 : We chose internal bearing for the head tube, a conscious choice, because they make the bike steer more precisely")

이글은 잘못되었다. 일반적인 헤드셋은 두개의 dynamic surface를 갖고, 인티그리티드 헤드셋은 이런 두개의 Dynamic Surface에 추가하여 더 넓은 두개의 Dynamic Surface를 갖게된다. 여분의 접점이 추가되어 좀더 정밀해진다고는 볼 수 없다. 위와 같은 마케팅 차원의 문구는 '1+1=2' 이고 '2+2=1.5'란 등식이 성립한다고 주장하는것이다.

"인티그리티드 헤드 튜브 디자인은 베어링 설치와 베어링 교환이 수월하도록 디자인된 것이다."
(원문:"Simplified bearing installation and bearing replacement through the use of an integrated head tube design")

맞다. 헤드셋 베어링을 교환하기가 더 쉬어졌다. 프레임으로부터 컵을 빼낼 필요도 없다. 하지만 왜 헤드셋의 베어링을 교환하려 하는가?(물론 저가형 모델의 경우는 얘기가 달라진다. 여기서의 내용은 품질좋은 제품을 만드는 입장에서의 설명이라고 볼 수 있다.) 제대로 디자인된 헤드셋은 프레임의 수명이 다할때까지(??) 사용할 수 있다. "인티그리티드" 방식의 엔진 베어링을 사용하는 자동차를 상상해보자. 쉽게 엔진 베어링을 교환할 수 있지만, 당신의 자동차의 엔진 베어링은 교환하기전에 수만, 수십만 킬로미터를 주행할 수 있다면 베어링을 교환하는 방식이 무슨 의미가 있을까? 자동차의 엔진을 예로 들었지만, 실제로 "인티그리티드" 헤드셋은 미래지향적인 모습을 보여주는것은 사실이다. 하지만 진정 필요성을 느끼는가 하는것이다. 제조업자들이 설명하는 사용자들의 편의성과 이득은 실제 프레임의 수명과 인티그리티드 헤드셋의 내구성을 유지하기 위한 비용은 무시한 내용이라고 볼 수 있다.

"인티그리티드 헤드셋은 당신의 자전거를 보다 가볍게, 보다 강하게 만들어준다."
(원문:Integrated headset build lighter, stronger bikes.")

과연 그럴까? Litespeed의 가장 가벼운 프레임도 인티그리티드 헤드셋을 사용하지 않는다.(킹에서 작성된 이 글이 작성된 이후에 Litespeed에서 인티그리티드 헤드셋을 사용할 수 있는 헤드튜브를 만들기 시작한것 같다. 타나시의 경우 인티그리티드 헤드셋을 사용할 수 있도록 만들어진 헤드튜브의 사진을 홈사이트에서 확인할 수 있다.) 인티그리티드 헤드셋을 사용하기 위해서는 헤드튜브의 지름을 늘려야 하고, 늘어난 헤드튜브의 지름에 맞도록 탑튜브와 다운튜브의 지름도 늘려야 한다.(무게 또한 증가한다.) 탑튜브와 다운튜브의 지름을 늘리지 않은 상태로 헤드튜브의 지름을 늘리면 용접부위가 줄어들게 되는데, 이렇게 되면 프레임이 약해지는 결과를 가져온다. 기존의 헤드튜브의 두께를 유지하면서 헤드셋 베어링이 위치하는 위,아래 부분의 지름만을 늘린 형태가 대부분이다. 물론 이 경우도 기존의 경우보다 무게가 늘게된다. 또한 헤드셋의 아래쪽과 닿게되는 서스펜션의 크라운 부분도 이에 맞게 지름이 늘어나야 된다. 즉 베이스 플레이트의 무게도 늘어나게 된다. 강도의 문제는? 앞의 설명처럼 튜브가 더 커지고 무거워지면 강해지는것은 사실이다. 무거워지고 강해진 프레임, 약해진 헤드셋...여러분이 선택할 문제이다.

또한가지 생각해볼 문제는 스페이스의 사용이다. 베어링이 프레임의 안쪽으로 들어가므로, 기존에 사용하던 헤드셋의 베어링컵의 높이 만큼의 폭이 없어진다. 즉, 핸들바를 설치했을때(특히 일자형태의 핸들바) 브레이크 레버와 프레임의 탑튜브의 간섭을 생각해야 한다. 물론 헤드튜브가 충분히 길게 만들어졌거나(무게는 증가한다) 탑튜브가 이를 고려해 만들어졌다면 모르지만 그럴 경우는 아마도 없을 것이다. 브레이크레버와 탑튜브의 접촉을 피하고 싶다면, 일반적인 헤드셋을 사용하는 경우보다 더 많은 스페이서를 사용해야 할 것이다.

기존에 사용하던 헤드셋의 경우에, 베어링을 포함하고 있던 베어링컵이 없어지므로 무게를 줄일 수 있지만, 위의 설명처럼 다른 부분에서 전체적인 무게가 늘어나게 된다. 제품의 경우도 킹의 일반적인 헤드셋의 무게가 인터널 헤드셋보다는 가볍다.

• 읽은후에

한가지 예로, 얼마전에 ISIS Drive란것이 발표되고 제품화된것을 기억할 것이다. shimaNO의 경우는 일찍 사각 스핀들을 사용하는 BB와 크랭크암의 문제점을 파악하고, 문제점을 해결할 수 있는 제품인 스프라인 형식의 인터페이스(shimaNO는 ISIS Drive의 등장과 함께 octalink란 용어를 사용하기 시작한다.)를 사용했다. shimaNO는 octalink의 사용권을 독점했고, 이에 맞서(?) 몇개 회사가 모여 누구든지 공짜로 그 규격을 사용하여 제품을 만들 수 있는 ISIS Drive를 발표한다. 주축이 되었던 회사는 여러분이 아는것처럼, 대만의 트루바티브, 캐나다의 레이스페이스 그리고 크리스킹이었다. 이 두가지 인터페이스는 아쉽게도 서로 호환되지는 않지만, 사각 스핀들의 문제점을 확실하게 해결하기 위한 발전이었다.
앞에서 살펴본 헤드셋의 경우는 어떨까. 몇가지 장점이 있다고는 하지만 인티그리티드 헤드셋은 기존에 사용하던 헤드셋이 갖고 있지 않은 다른 약점을 가지고 있고 표준화도 되어있지를 않다. 표준화를 바란다면, 인터널 헤드셋 방식을 이용한 표준화 방안을 기대해 보는게 어떨까? 기존의 헤드셋을 사용하면서 얼마나 많은 문제를 경험해 보았는가? 선택은 여러분의 몫이다.

참고 : Integrated Headsets Explained (원문) (pdf 파일)

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