한 쌍에 27g: OVERFAST가 세계에서 가장 가벼운 카본 파이버 스루 액슬을 설계한 방법 [블로그 게시물]

카본 파이버 스루 액슬은 이전에도 존재했지만, 아무도 전환하지 않은 진짜 이유는 무게가 아니었습니다. 신뢰의 문제였습니다.

 

OVERFAST가 이를 가로막던 모든 문제를 2년에 걸쳐 해결한 방법은 다음과 같습니다.

13.8g 가장 가벼운 단일 액슬
~27g 앞뒤 한 쌍
1,000 kgf 인장 강도(접착제 사용)
45 Nm 최대 테스트 토크

스루 액슬이 마지막까지 남아 있던 이유

오늘날 카본 파이버는 고성능 자전거에 널리 사용됩니다. 진지한 로드/ 그래블/ 산악 자전거를 살펴보면 어디서나 카본 파이버를 볼 수 있습니다. 스템, 핸들바, 시트포스트, 안장 레일 등 업계는 카본을 전면적으로 채택했습니다.

 

그렇다면 스루 액슬은 왜 대부분 알루미늄, 강철 또는 티타늄으로 제작되어 왔을까요? 

 

카본은 스루 액슬 소재로 사용할 때 다음과 같은 실제 우려 사항이 여러 가지 있기 때문입니다.

1) 토크가 걸렸을 때 카본 샤프트가 비틀리지 않을까?

2) 접착된 금속 나사산이 결국 부식되어 파손되지 않을까?

3) 반복적인 클램핑 하중으로 헤드가 균열되지 않을까?

4) 충분히 내구성이 있고 강하며 안전한가? 

 

이는 타당한 질문입니다. 산맥을 빠르게 내려가는 동안 휠을 고정해 주는 부품이라면 “괜찮을 겁니다”만으로는 충분하지 않습니다.

 

OVERFAST는 사이클링을 진지하게 받아들이는 엔지니어링 기업입니다. 2년간의 개발, 실험실 테스트, 실제 선수 사용을 거쳐 각 우려 사항을 구체적으로 해결한 카본 스루 액슬을 개발했으며, 이를 뒷받침하기 위해 해결책에 대한 특허도 취득했습니다.

 

무게의 근거: 실제 수치

일반 알루미늄 스루 액슬 한 쌍은 대개 약 110g입니다. OVERFAST의 카본 액슬은 한 쌍에 약 27g(2026년 5월)이므로, 약 83g을 절감할 수 있습니다!

이를 맥락에 맞춰 설명하면 다음과 같습니다.

OVERFAST Carbon(~27g 한 쌍)
~27g
경량 QR 스큐어(44g)
44g
일반 알로이 스루 액슬(~110g 한 쌍)
~110g

 

OVERFAST 한 쌍의 무게는 림 브레이크 자전거용으로 설계된 경량 퀵 릴리스 스큐어 한 개보다도 가볍습니다. 토크, 조임 하중, 진동을 견뎌야 하는 부품이라는 점을 고려하면 놀라운 수치입니다.

 

엔지니어링: 네 가지 문제, 네 가지 해결책

OVERFAST가 카본 스루 액슬에 대한 사이클리스트들의 우려를 어떻게 해결했는지 살펴보겠습니다 >>

1. 비틀림 문제. 해결책: 이중 홈 안티 트위스트 설계

비틀림은 카본 스루 액슬의 주요 구조적 과제입니다. 스루 액슬을 조일 때 상당한 회전력을 가하게 되며, 금속 나사산 엔드가 카본 샤프트에 대해 회전한다면 이는 접합부가 파손되어 규정 토크까지 조일 수 없다는 의미입니다.

작동 원리

OVERFAST는 카본 액슬에 두 개의 오목한 홈을 형성합니다. 금속 엔드 피스에는 이 홈에 맞물리는 돌출 리지가 있습니다. 이 기계적 맞물림 구조는 회전력이 접착제에만 의존하지 않고 형상을 통해 전달되도록 합니다. 하중이 걸리면 두 부품은 서로에 대해 물리적으로 회전할 수 없습니다.


2. 접착제 파손 문제. 해결책: MagicLock 물리적 결합

카본과 금속을 접착제에만 의존해 결합하는 것은 장기적으로 알려진 위험 요소입니다. 카본 파이버와 알루미늄 사이의 갈바닉 부식으로 시간이 지나면서 접착 결합부가 약해질 수 있으며, 최악의 경우 나사산 인서트가 그대로 빠져나올 수 있습니다. 대부분의 라이더가 불안해하는, 그리고 그럴 만한 이 고장 형태가 바로 이러한 경우입니다.

작동 원리

OVERFAST는 기계적 잠금 구조를 만들도록 내부를 가공한 7075 알루미늄 나사산 인서트를 사용합니다. 카본 샤프트 내부는 이 구조와 물리적으로 맞물리는 확장형 설계로 되어 있습니다. 그 결과 접착제를 사용하지 않아도 금속과 카본의 결합부는 분리 없이 500 kgf의 인장 하중을 견디는 것으로 테스트되었습니다. 보조 수단으로 접착제를 추가하면 이 수치는 1,000 kgf로 증가합니다. 실제 스루 액슬에 가해지는 하중은 두 수치 중 어느 쪽보다도 훨씬 작습니다.


3. 헤드 파손 문제. 해결책: 일체형 성형 카본 캡

알루미늄 스루 액슬을 경량화할 때는 포크나 드롭아웃 면에 닿아 하중을 지지하는 플랜지 헤드인 캡을 매우 얇게 만들어야 합니다. 얇은 알루미늄 캡은 금속 피로에 취약합니다. 수천 번의 클램핑 사이클에 걸쳐 작은 균열이 발생하고, 결국 파손으로 이어집니다. 저가 경량 액슬의 헤드에 가끔 균열이나 변형이 발생하는 이유가 바로 이 때문입니다.

작동 원리

OVERFAST 액슬의 캡은 카본 샤프트와 일체형으로 성형됩니다. 별도로 접착하거나 압입한 캡이 아닙니다.

 

카본 파이버의 재료 특성상 금속 피로도 발생하지 않습니다. 즉, 반복 하중 사이클이 계속되어도 손상이 누적되지 않고 특성을 영구적으로 유지합니다.

 

뿐만 아니라 액슬과 캡 사이의 접촉면은 곡면 반경을 가진 각진 형태로 제작되었습니다. 이에 맞는 각진 와셔와 함께 사용하면, 이 곡면 설계는 일반적인 평와셔보다 접촉 면적을 넓혀 더 큰 측면 충격력을 견딜 수 있게 합니다.


4. 고토크 공구 문제. 해결책: 내장형 티타늄 육각 인서트

레이스 중립 서비스 차량은 고속으로 휠을 교체하기 위해 고토크 전동 렌치를 일상적으로 사용합니다. 일반적인 카본 육각 소켓은 임팩트 드라이버를 높은 토크 설정으로 사용할 경우 마모되어 뭉개질 위험이 있습니다.

작동 원리

OVERFAST는 육각 소켓 내부에 두께 0.8mm의 티타늄 라이너를 설치합니다. 이 티타늄 라이너는 일반적으로 "와이어 커팅"이라고 알려진 와이어 방전가공(WEDM)으로 제작됩니다. 이 방식은 티타늄처럼 단단하고 전도성이 높은 금속에 기계적 응력이나 변형 없이 정밀하고 복잡한 형상을 구현하기 위해 사용됩니다. 

 

티타늄은 임팩트 렌치 사용을 견딜 수 있는 데 필요한 경도와 인성을 제공하면서도 무게 증가는 최소화합니다. 강철 인서트를 사용하는 것보다 훨씬 가볍습니다. 육각 소켓은 박스에서 꺼낸 그대로 레이스에 사용할 수 있습니다.


보너스(그런 상황이 발생하지 않기를 바랍니다): 특수 공구 슬롯  

최악의 경우 프레임 내부에서 액슬이 파손되더라도, 이 슬롯을 통해 알루미늄 나사산 부품을 제거할 수 있습니다.

정말 안전할까요? 제품 테스트 과정

출시 전에 모든 OVERFAST 스루 액슬은 파괴 및 비파괴 테스트로 구성된 종합 시험을 통과해야 했습니다. 여기에는 공인된 국제 표준 테스트도 포함됩니다.

  • 휠셋 장착 스루 액슬 피로 테스트(EN standard)
  • 휠셋 장착 충격 테스트(UCI standard)
  • 최대 토크 테스트 - 45 Nm에서 통과
  • 최대 인장 강도 - 파손 전 1,250 kgf
  • 모든 생산 배치의 X-ray 내부 검사
  • 카본 캡 충격 및 피로 테스트 - 20J 충격, 12 Nm 토크, 연속 500회 비틀림 사이클
  • 경쟁 선수들과 2년 넘게 실사용 테스트 진행

인장 테스트

45Nm를 초과하는 토크 테스트. 일반적인 권장 토크는 10-12 Nm입니다.

각 배치의 X-ray 검사. 이중 홈 인터페이스를 확인하세요.

결론

Overfast는 카본 스루 액슬을 제대로 설계하기 위해 필요한 작업을 모두 수행했습니다. 비틀림 방지 형상, 기계적으로 결합된 인서트(확실한 고정을 위해 접착제도 사용), 피로 내성이 높은 일체형 캡, 티타늄 육각 라이너가 적용되었습니다. 각각의 설계는 실제로 발생할 수 있는 고장 모드에 대한 직접적인 해결책입니다.

앞뒤 한 쌍의 무게가 약 27그램에 불과해 현재 판매되는 스루 액슬 중 가장 가벼운 제품군에 속합니다. 뛰어난 테스트 결과를 통해 이러한 중량 절감 효과를 중요하게 평가할 만한 가치도 입증했습니다.

호환성: 20개 이상의 프레임 브랜드 지원

OVERFAST 스루 액슬은 다양한 길이와 나사산 규격으로 제공되어, 현재 시장에서 가장 인기 있는 디스크 브레이크 로드 및 그래블 프레임에 장착할 수 있습니다.

호환이 확인된 브랜드로는 Pinarello, Bianchi, Giant, Colnago, Merida, Specialized, Trek, Cannondale, Factor, Cervelo, BMC, Scott 등이 있습니다.

프레임이 기본 목록에 없다면 OVERFAST에서 측정값에 맞춰 맞춤 액슬을 제작할 수 있습니다. 나사산 규격(M12 x 1.0, 1.5 or 1.75mm pitch), 유효 길이 및 전체 길이를 알고 있어야 합니다. 주문하기 전에 아래 측정 가이드를 확인하여 정확한 수치를 확인하세요.

기본 검정색 외에도 맞춤 색상 옵션을 이용할 수 있습니다. 흰색, 분홍색, 보라색, 주황-빨강 페이드, 보라색-초록 페이드를 주문할 수 있지만, 주문 제작 제품이므로 리드 타임이 더 깁니다.

소재 및 포장에 관한 안내

OVERFAST는 카본 섬유 생산이 가장 친환경적인 제조 공정은 아니라는 점을 인지하고 있습니다. 이에 따라 모든 포장재는 완전히 재활용 가능하며 종이로 제작됩니다. 제품군이 확장됨에 따라 자재를 책임감 있게 조달하고 재활용하기로 약속했습니다.

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댓글 2개

Does your tru axle fit the new Specialized Aethos 2 with UDH system ?

PACO RODRIGUEZ

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