사이클 파워 계산기란?
이 계산기는 라이더가 원하는 속도로 달리기 위해 만들어내야 하는 기계적 출력을 와트(W) 단위로 추정합니다. 라이더가 극복해야 하는 세 가지 힘, 즉 타이어와 노면 사이의 구름저항, 공기를 가르며 받는 공기저항, 그리고 오르막을 오를 때 작용하는 중력을 모델링합니다. 여기에 구동계 손실 계수를 더해, 바퀴에 전달되는 출력보다 페달에서 실제로 내야 하는 더 큰 출력으로 환산합니다. 보편적인 물리 모델이므로 어느 나라에서나 그대로 적용됩니다.
사용 방법
총 무게(라이더 + 자전거 및 장비), 목표 속도(km/h), 노면 경사도(%)를 입력하세요(평지는 0, 내리막은 음수). 구름저항(로드 타이어 기준 \(C_{rr} \approx 0.005\)), 공기저항 면적(로드 후드 자세 기준 \(C_dA \approx 0.3\ \text{m}^2\)), 공기 밀도(해수면 기준 \(\rho = 1.225\ \text{kg/m}^3\)), 구동계 손실(\(\approx 2\%\)) 기본값은 일반적인 로드 사이클리스트에 적합하게 설정돼 있지만, 직접 조정할 수도 있습니다. 결과에는 페달에서의 총 출력과 함께 각 힘별 세부 내역이 표시됩니다.
공식 설명
파워는 힘과 속도의 곱입니다. 구름저항 힘은 \(C_{rr}\cdot m\cdot g\), 공기저항 힘은 \(0.5\cdot\rho\cdot C_dA\cdot v^{2}\), 등판 힘은 \(m\cdot g\cdot\text{경사도}\)입니다. 각 힘에 속도 \(v\)(m/s)를 곱하면 해당 성분의 출력이 나옵니다. 전체 공식은 다음과 같습니다.
$$P = \dfrac{\left(C_{rr}\,m\,g\,v\right) + \left(\tfrac{1}{2}\,\rho\,C_dA\,v^{3}\right) + \left(m\,g\,G\,v\right)}{1 - \dfrac{\text{Drivetrain Loss (\%)}}{100}}$$특히 공기저항으로 인한 출력은 속도의 세제곱에 비례해 커지는데, 평지에서 속도를 더 올릴수록 부담이 급격히 커지는 이유가 바로 이것입니다.
계산 예시
체중 80kg의 라이더가 평지에서 30km/h(8.333m/s)로 달리고, \(C_{rr}\) 0.005, \(C_dA\) 0.3, \(\rho\) 1.225, \(g\) 9.8067일 때: 구름저항 =
$$0.005\cdot 80\cdot 9.8067\cdot 8.333 \approx 32.69\ \text{W}$$공기저항 =
$$0.5\cdot 1.225\cdot 0.3\cdot 8.333^{3} \approx 106.34\ \text{W}$$중력 = \(0\ \text{W}\). 바퀴 출력은 약 139.04 W이며, 구동계 손실 2%를 반영해 0.98로 나누면 페달에서는 약 141.9 W가 됩니다.
자주 묻는 질문
세부 내역에 구동계 손실이 포함되지 않는 이유는? 세 가지 세부 항목은 바퀴 측 출력 기준입니다. 맨 위에 표시되는 총 출력에는 여기에 구동계 손실이 더해집니다.
어떤 CdA 값을 써야 하나요? 대략 상체를 세운 자세는 0.4, 후드 자세는 0.3, 드롭 자세는 0.25, 타임트라이얼(TT) 자세는 0.20 이하입니다.
바람도 영향을 주나요? 네 — 맞바람은 공기저항 항의 풍속을 사실상 높입니다. 이 기본 모델은 무풍 상태를 가정합니다.
