최근 코로나19의 영향으로 각종 실내 운동들이 다소 위축되고 있는 가운데 비 대면 야외 운동으로 자전거 라이딩이 각광을 받고 있습니다. 실제 한강변 자전거 도로나, 행주산성, 팔당댐, 심지어는 광화문 같은 도심지에서도 자전거를 즐기는 사람들을 많이 볼 수 있는데요. 자전거에 대한 인기가 점점 늘고 있다는 것을 쉽게 확인할 수 있습니다.

 

신도리코는 자전거를 취미로 즐기는 어느 동호인 한 분으로부터 3D 스퀘어를 통해 자전거 페달 어댑터를 제작해 달라는 건을 의뢰받은 적이 있는데요. 오늘은 의뢰받은 자전거 페달 어댑터를 3D 프린터로 제작하는 과정을 소개해드리겠습니다.

 

평페달과 클릿페달

 

의뢰하신 동호인분은 십 수년 간 자전거를 취미로 즐기고 계신데 취향과 신체 조건 모두를 고려한 고가의 커스터마이징 자전거를 소유하고 계셨습니다. 이렇게 개인 몸에 맞춘 커스터마이징 자전거들은 일반 통학이나 출근 등 근거리 교통 수단으로 이용되는 일반 페달이 달린 일반적인 자전거들과는 달리 흔히들 클릿페달이라고 하는 페달이 장착되어 있습니다. 이 클릿페달은 페달링 시 힘을 효율적으로 사용할 수 있게 도와줄 뿐 아니라 비포장도로에서 발이 미끄러지는 것을 막아주고 무릎이 벌어지지 않아 효율적인 페달링 자세를 유지할 수 있게 해줍니다.

 

페달의 모양

▲ 좌 : 일반 페달 : 평페달 / 우 : 클릿 페달

 

보통 일반 페달(평페달)의 경우 페달의 표면에는 아무런 구조물이 없어 윗면이 평평하고 위와 아래면이 동일해 양면이 사용 가능합니다. 그런데 클릿페달의 경우에는 한쪽에는 위 우측 사진과 같이 클릿슈즈의 바닥면에 설치되어 있는 후크가 걸려 페달과 자전거 승차자의 발(슈즈)이 서로 얽혀져 잘 빠지지 않도록 되어 있습니다.

 

▲ 좌 : 클릿슈즈 / 우 : 클릿슈즈 바닥 후크

 

이러한 구조는 효율적인 페달링과 노면 충격으로부터 발이 페달에서 이격되는 등의 문제점을 해결해 줄 수 있습니다. 하지만 발이 페달에 체결되는 구조로 인해 자전거 주행 시 발생될 수 있는 돌발적인 상황에서의 대처에 아무래도 늦을 수도 있고 클릿슈즈라는 특정 신발을 신어야 한다는 등의 단점들이 있습니다.

 

의뢰자의 경우 십 수 년간 자전거를 취미로 타왔기에 이러한 클릿페달을 사용하는 것에는 문제가 없었습니다. 하지만 아무래도 도심지 같은 단거리를 이동할 때는 간단히 운동화 같은 일반 신발을 착용하고 급정거 같은 돌발 상황에 보다 유연하고 안전하게 대처하기 위해 클릿페달을 일반 평페달과 같이 사용할 수 있도록 ‘페달 어댑터’를 제작하고자 의뢰하셨습니다.

 

페달 제작 과정

 

① 페달 아답터 설계

 

▲실제 의뢰인 페달 모습

 

먼저 의뢰자가 사용하고 있는 자전거 클릿페달을 관찰하고, 각 부분 주요 부분의 치수를 측정하여 3D 설계를 실시합니다. 해당 클릿페달의 클릿 (슈즈 후크)이 체결되는 부분의 치수가 중요하므로 클릿이 직접적으로 체결되는 부분의 치수를 정확히 측정하여 설계에 반영하였습니다.

 

▲3D 스캔으로 설계한 모습

 

물론 3D 스캔을 사용하여 역 설계하는 방법도 있습니다만, 비교적 측정 대상물의 형상이 복잡하지 않는 경우에는 스캔 비용 절감 등의 이유로 직접 대상물을 측정하여 바로 설계하는 방법 역시 가능합니다. 추가로 의뢰자가 원하는 패턴, 로고를 페달면에 작성해 주었으며, 페달의 경우 양쪽이 서로 동일하므로 한쪽만 설계 후 미러링을 통하여 양쪽을 만들어 주었습니다.

 

역설계가 궁금하신 분은 아래의 글을 참고하시면 됩니다.
[3D프린팅] 설계도 없는 제품을 출력하는 방법은? 3D프린팅 ‘역설계’ 알아보기!

 

② 출력

 

▲ 슬라이싱 과정 1

 

▲ 슬라이싱 과정 2

 

출력에는 당사의 DP200 기종을 사용하였고, 재료는 PLA를 사용하였습니다. 페달에 부착되고 또 필요에 따라 비틀어 탈착도 가능해야 하므로, 강도를 보장하기 위하여 슬라이싱 시 외벽 두께는 1.2mm, 채움(인필)은 50%로 설정하여 출력하였습니다.

 

출력에는 2개 총 9시간 정도 소요되었으며 90g의 PLA가 사용되었습니다.

 
3D 프린터 출력 방법

[3D프린팅 백과사전] 3D프린터 출력 - FFF방식

[3D프린팅 백과사전] 3D프린터 출력 - SLA방식
[3D프린팅 백과사전] 3D프린터 출력 - SLM방식


③ 장착 및 사용

 

이렇게 제작된 페달 아답터를 자전거에 설치하여 설치 여부 및 설치 후 안정성, 그리고 내구성을 테스트해 보았습니다.

 

▲ 출력물을 실제 자전거에 부착한 모습

 

실제로 한강변에서 현재까지 대략 300Km 정도의 주행 테스트를 해본 결과 설치 시 좌우 흔들림 없이 잘 설치되어 있으며 오르막 등 주행 시 체중을 실어 강하게 페달을 눌러도 페달에서 이탈되지 않았고 크랙 등의 파손도 없이 잘 사용 중이라고 합니다. 물론 클릿페달에서 비틀어 탈착 시에도 잘 탈착 되며 후크 부분 파손 역시 없다고 합니다.

 

오늘은 필요에 따라 3D 모델링과 프린팅을 통하여 취미와 관련된 아이템들을 제작하여 사용할 수 있는 사례로 소개해 드렸습니다. 무엇보다도 이러한 아이템들은 언제든지 손쉽게 제작이 가능하고, 또 내가 원하는 대로 디자인할 수 있다는 장점이 기존 기성품 구매에 비하여 3D 프린터의 가장 큰 장점이라고 볼 수 있겠습니다. 다음에도 신도리코는 더 유익한 3D 스퀘어로 찾아 뵙겠습니다.

 

댓글을 달아 주세요