이 글은, MTB 프레임의 소재나 구조에 관심이 없어 후지 프레임의 하자를
정확하게 모르셨던 분들이나 다 알면서도 모른척하는 분들을 위한 글입니다.
편리상 경어체를 안쓰는 점 양해바랍니다.(게으르면서 뻔뻔하기까지... ㅡㅡ;)

MTB 프레임의 소재로 가장 널리 쓰이는 알루미늄 합금은 우선 가볍고, 가공이
용이하며 가격 또한 저렴해서 최상의 소재인 것 처럼 보인다.
하지만 알루미늄이라는 태생이 주는 단점이 몇가지 있다.
취성파괴와 피로파괴, 탄성의 부족이 그것이다.
이 중에서도 취성파괴가 된다는 점과 피로파괴에 취약하다는 점은
산악용 자전거의 프레임 소재로는 심하게 부적절한 특성이다.
일단 여기서 취성파괴와 피로파괴를 좀 집고 넘어가자.
취성파괴라는 것은 물체가 파괴될 정도의 강한 충격이 가해졌을 때,
외형에 큰 변화를 보이지 않다가 탁! 부셔지는 형태를 말한다.
깨지는 유리창, 부러지는 분필, 쪼개지는 기왓장등이 우리 주변에서 볼 수 있는
취성파괴의 전형이다. 이런 취성파괴가 문제가 되는 것은 충격을 받자마자
물체가 파괴된다는 점이다. 즉, 어? 이게 부셔지고 있구나라고 인식할 틈을
안준다는 것이다. 피로파괴 역시 취성파괴처럼 한 순간에 파괴가 일어나고
거기에 물체가 파괴될만한 강한 충격이 아닌 그보다 훨신 약한 충격들이 쌓여서
부지불식간에 발생하게 된다는 점에서 더 당황스럽다.
그럼 알루미늄은 이런 섬뜩한 단점을 어떻게 극복하고 MTB 프레임 소재 중
가장 높은 비율을 차지하게 되었을까?
먼저 다른 소재와의 합금을 통하여 알루미늄의 기본 강도를 현격히 높혀놓았다.
그리고 프레임에 사용된 튜브에 버티드 가공을 하고 보강판(Gusset)을 덧대었다.


버티드 튜빙된 프레임의 단면을 좀 과장해서 표현해본 그림이다.
응력이 집중되는 부위의 튜브 두께는 두껍고 중앙으로 갈수록 얇아지는 형태로
버티드 가공되어있다. 이를 통해 프레임은 어느 정도의 탄성을 가지게 되고
한 부분에 집중되는 스트레스를 프레임 전체로 분산해서 피로파괴를 방지할 수
있게 된다. 더불어 승차감에도 영향을 줄수 있게된다.


위 그림의 프레임은 마치 푸딩처럼 흔들리고 있는데 실제로 저정도는 아니고
우리 실생활에서 저와 비슷한 기작을 실감할 수 있는 것으로 낚시대가 있다.


지렛대의 원리에 의해 가장 큰 부하가 걸리는 손잡이쪽이 제일 굵고 부하가
적어지는 끝단으로 갈 수록 가늘어 지는 형태는 프레임의 버티드 튜빙을
까뒤집어 놓은 형태와 비슷하다.
미끼에 걸려든 물고기의 힘은 낚시대 전체에 고르게 분산되고 살기위한
버둥거림은 낚시대의 탄성에 의해 감쇄된다. 후지 프레임을 낚시대에
비유한다면 피래미가 걸려 대를 당겼더니 줄이 끊어진것도 대 끝단이
부러진것도 아닌 손잡이 부분이 부려져 버린 어처구니 없는 상황으로 볼 수
있을 것이다. 그런데, 손맛 = 승차감 일까?


난데 없이 무슨 차량 충돌 테스트 사진인가 하겠지만 자전거도 충돌을 한다.
차량 충돌시 범퍼와 본넷, 엔진룸등이 찌그러지면서 충격을 흡수해 탑승자를
보호한다는 건 대부분 아는 사실일 것이다.
프레임에도 이 처럼 다른 부분보다 먼저 파괴가 되면서 안전을 도모하는
부분이 있다.


전방 충돌로 접히는 부위는 버티드 가공으로 얇아진 부분으로 자동차처럼
충격을 흡수해 주는 역활은 아니지만 급작스런 취성파괴를 막고 연성파괴를
유도해 위험을 줄이는 역활도 하고 있는 것이다.
여기서 잠깐, 쇠젓가락에 강한 힘을 주면 딱 부러지지 않고 서서히 휘어지는데
이와 같은 파괴형태를 연성파괴라한다. 취성파괴와 비교해서 순식간에 물체가
파손되지않고 서서히 변형이 일어나면서 파괴가 진행되어 미리 대비를 할 수
있다는 점이 다르다.
그런데, 알루미늄은 취성소재라고 해놓고선 갑자기 왠 연성파괴냐고?
취성소재도 가공에 따라 연성파괴를 유도할 수 있다.
맥주캔 효과라는게 있는데 튜브의 두께가 얇아 지면 취성재료인
알루미늄 합금튜브도 연성재료 처럼 찌그러지면서 파괴가 된다.



이제 본론으로 들어가서,
제가 생각하는 후지 프레임 하자의 원인은 크게 세가지입니다.
물론 이 세가지는 여러분들도 익히 짐작하고 있는 내용입니다.

1. 탑튜브 상단의 용접 불량.
  국과수에서는 용접비드에 크랙이 없어서 용접불량이 아니라고 했지만
이건 용접모재가 비드보다 두꺼운 일반적인 용접에서나 적용되는 사항이고
프레임의 경우 비드가 튜브보다 두껍습니다. 비드의 크랙보다 더 중요하게
고려되어야 할 부분이 용접열에 의한 모재의 손상이라고 생각합니다.
이스턴사 7005,6061 알루미늄 합급 취급 지침서의 용접에 관한 내용중에
열영항부위(heat affected zone)에 관한 지침이 있습니다. 용접부 주위에
덧데서 용접하거나 용접 시작점과 끝점이 만나는 부위를 탑튜브 상단이나
다운튜브하단과 같이 힘이 집중되는 곳은 피하라는 내용으로 용접열에
의해 재가열된 모재의 손상을 주의하라는 겁니다. 용접열에 의해 모재의
분자구조가 재배치되었다던가 심한 경우 산화가 되었다던가...

2. 탑튜브의 인장력 부족.
  다른 프레임에 비해 약하지는 않더라도 탄성이 부족한 다이아몬드형의
다운튜브로 인해 더 많은 인장력이 탑튜브의 상단에 작용했을 수도 있다는
겁니다.


취성소재인 알루미늄 합금은 압축력 보다 인장력에 취약합니다.
후지 프레임이 그나마 다행인 것은 라이딩시 발생하는 대부분의 충격은
다운튜브의 하단에 인장력을 유발한다는 겁니다. 후지 프레임이 안전성
테스트(?)를 통과한 것도 이런 일반적인 사용환경만을 테스트했지 때문이라
봅니다. 하지만 산이나 거친 노면을 타는 MTB의 특성상 급제동과
가벼운 전방 충돌이 없을 수는 없습니다. 만약 후지 프레임이 이런
구조적인 문제가 있는 거라면 탑튜브가 보강되지 않은 후지 프레임 유저는
대단히 위험한 상황에 노출되어있는 겁니다. 다운힐 중 나무뿌리나 돌부리등에
앞휠이 탁 걸리는 순간 탑튜브가 찢어지기 시작해서 프레임이 두동강 나버릴
수도 있다는 겁니다.

3. 다운튜브의 과도한 변형으로 인한 탄성 상실.
   이 부분은 2번과 상호연관이 있는 원인입니다.
탑튜브 인장력의 한계를 무시하고 다운튜브에 무리한 변형을 가해 적절히 유지
되어야 할 탄성을 상실하여 탑튜브에 과도한 스트레스를 준것일 수도 있습니다.
파워다이아몬드의 '파워'가 너무 강했나요?

결론.
   탑튜브 자체에 문제가 있었던지 무리가 갈 수 밖에 없는 구조적인 결함이
있었던지 간에 분명이 하자가 있으니 사고로 파손된 프레임도 교체해 주고
불안감 해소 차원의 교체 서비스라는 되도 않는 이유로 그 많은 프레임을
무상 교체해 주고 있는 거겠지죠. 이건 사고발생을 막아보겠다는 순수한
의도가 아니라 하자를 뒷구멍으로 숨겨보려는 증거인별밖에 안됩니다.
분명히 차후에 테스트용 프레임을 요구하면 전량 폐기했다고 발뺌 할겁니다.

우리가 다시 한번 힘을 모아 뭔가를 하지 않는 다면
온라인 상에서나 왈왈 거리는 저나 동영상 몇개 띄워놓고 배째라하고
있는 저들이나 뭐가 다른지 모르겠습니다.

PS. 몇달 전에 제가 두 아이의 아빠가 되었습니다.
    큰애 덕택에 생전 처음 구급차도 타보고...
    한 생명이 자신에게만 아니라 다른 이에게도 얼마나 소중한 것인지를
    깨달은 이후로 고 용마님 어머니의 슬픔을 조금이나마
    가늠해 볼수 있었던 것 같습니다.