튜브

튜브(tube)는 타이어와 바퀴 사이에 위치해 있는 내열성과 탄력성이 큰 고무로 된 부품이다. 주로 자전거, 오토바이, 자동차 등의 타이어에서 사용된다.

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개요

튜브는 타이어 내부에서 발생하는 충격을 완화하는 부품이다. 이 부품이 없으면 타이어의 공기압이 유실되어 펑크가 발생하거나 타이어와 바퀴 사이에서 마찰이 발생하여 에너지 소모가 증가할 수 있다. 튜브는 자동차에서 중요하고 다양한 기능을 수행하여 자동차의 안전과 성능을 유지한다. 첫 번째로, 내부에 공기를 보관하여 공기압을 유지한다. 적절한 공기압은 타이어의 수명과 주행 안정성에 직접적인 영향을 미치므로, 튜브는 공기압이 충분한지 유지함으로써 안전한 주행을 보장한다. 두 번째로 충격 흡수을 흡수하는 일을 한다. 주행 중에 발생하는 충격이나 불규칙한 도로 표면으로부터 오는 충격을 흡수하여 운전자에게 부드러운 주행감을 제공한다. 이는 운전 중의 편안함과 운전자의 피로 감소에 도움을 준다. 세 번째로 마찰을 감소하는 역할을 한다. 타이어 튜브는 타이어와 바퀴 사이의 마찰을 줄여 준다. 주행 중 에너지 손실을 최소화하고 연료 효율성을 향상시킨다. 네 번째로, 타이어의 형태를 유지하여 안정적인 주행을 하게 한다. 공기압을 유지함으로써 타이어가 고르게 닿아야 하는 도로 표면과의 접촉을 유지하여 제동 거리를 줄이고 운전 안전성을 높인다.​

역사

19세기 후반, 공기 타이어의 개념이 처음으로 등장했다. 1845년, 스코틀랜드의 엔지니어 로버트 윌리엄 톰슨(Robert William Thomson)은 공기를 채운 튜브를 사용하는 타이어를 처음으로 발명하고 특허를 획득했다. 그러나 이 발명은 상업적으로 큰 성공을 거두지 못했다. 이후 1888년, 아일랜드의 수의사 존 보이드 던롭(John Boyd Dunlop)이 자전거에 공기 타이어를 도입하면서 타이어 튜브의 상업적 사용이 본격화되었다. 아들이 딱딱한 바퀴의 자전거를 타다가 튕겨나가면서 부상을 당하자 푹신한 바퀴를 만들어주려고 발명한 것이 최초의 공기압을 갖는 타이어가 되었다. 1888년 등장한 자전거용 공기압 타이어는 전 세계적으로 인기를 끌게 됐고, 던롭은 타이어 회사까지 설립해 현재에 이르고 있다. 던롭의 발명은 타이어 튜브의 성능과 내구성을 크게 향상시키며, 자전거와 자동차 산업의 발전에 중요한 역할을 했다. 던롭이 개발한 자전거 타이어를 자동차에 이식한 인물은 프랑스의 앙드레 미쉐린(Andre Michelin)과 에드알드 미쉐린(Edouard Michelin) 형제다. 이들이 제작한 타이어는 1895년 프랑스 파리-보르도 랠리에서 처음 자동차에 적용되었다. 이 대회에 참가한 자동차 푸조 르클레어(L’Eclair)는 세계 최초로 공기 튜브 타이어를 장착한 자동차로 역사에 기록되었다.

원리

타이어 튜브는 공기를 주입하여 압력을 유지함으로써 타이어의 형태를 유지하고 충격을 흡수한다. 튜브가 공기를 보유하고 있는 동안, 타이어는 지면과의 마찰력을 제공하며 차량이 원활하게 주행할 수 있도록 돕는다. 튜브의 압력은 사용자의 필요에 따라 조절할 수 있으며, 적절한 압력 유지는 타이어의 수명과 주행 성능에 중요한 영향을 미친다.

튜브 타이어는 타이어에 공기를 담는 팽창식 튜브로 구성되며, 공기를 채우는 입구 역할을 하는 밸브가 있다. 튜브는 림과 타이어 사이에 있고, 타이어에 공기를 주입하는 데 사용되는 튜브 밸브가 통과할 수 있도록 림에 날카로운 구멍이 있다. 날카로운 물체가 타이어를 관통할 경우, 다중 공기 누출의 위험이 있다. 공기가 즉시 빠져나가면 타이어가 파열될 수 있다. 이때 튜브의 구멍으로 튜브 안의 공기가 빠져나가고, 공기 손실로 인해 튜브 안의 공기가 수축한다. 또한 림에 붙어 있던 밸브가 림 구멍에서 빠져 나오게 된다. 이로 인해 공기가 밸브 구멍에서 너무 빨리 빠져나가 빠른 공기 손실이 발생한다. 만약 이동 중에 이런 일이 발생하면 차량이 완전한 통제 불능 상태가 될 수 있다.

유형

공기주입구

타이어 튜브는 일반적으로 내구성이 강한 고무로 제작되며, 내부에 공기를 보유할 수 있는 밀폐된 구조로 이루어져 있다. 타이어 튜브는 밸브를 통해 공기를 주입하거나 배출할 수 있다.

• 슈레더 밸브(Schrader Valve): 자동차와 자전거에서 주로 사용되는 밸브로, 구조가 단순하고 사용이 편리하다. 미국에서 유래한 방식으로, 직경이 넓은 주입구에 밸브 코어가 안쪽으로 삽입되어 있어 별도의 조작 없이 공기를 쉽고 빠르게 넣을 수 있다.
• 프레스타 밸브(Presta Valve): 주로 로드 바이크에서 사용되며, 더 좁고 가벼운 구조를 가지고 있어 고압의 공기를 유지하기에 적합하다. 유럽에서 유래한 방식으로, 나사 형태의 잠금장치로 밸브를 풀고 닫는 방식이다. 휴대용 펌프로 손쉽게 공기압을 넣을 수 있고 정확한 공기압을 체크할 수 있다. 하지만 밸브가 작고 가늘어서 밸브의 끝이 부러질 가능성이 있고, 밸브 코어(Valve Core)를 교환할 수 있는 튜브가 아니면 밸브 파손으로 인해 튜브 전체를 교환해야 할 수 있으므로 주의해야 한다.
• 던롭 방식(Dunlop): 초기 영국에서 개발된 방식으로, 생활 자전거나 미니벨로에서 흔하게 사용된다. 공기압을 정확하게 측정할 수 없는 것이 단점이다. 바람이 쉽게 빠지면 밸브 안쪽의 고무 튜브인 속칭 '무시 고무'를 수시로 확인하고 교체해야 공기의 누설을 막을 수 있다.

결합 방식

• 클린처: 가장 일반적인 방식으로, 튜브를 안에 넣고 타이어를 끼워 사용하는 방식이다. 안에 있는 튜브에 공기를 넣으면 타이어의 형태를 유지하고, 더욱 확실히 서로 물릴 수 있도록 만든다. 펑크가 났을 때 튜브를 교체하는 것으로 쉽게 정비가 되기 때문에 가장 보편적으로 사용된다.
• 튜블러: 튜브 내장형 봉합 타이어이다. 타이어 중 가장 고가이면서 장착이 어렵다. 타이어 안에 튜브를 내장시키고 타이어를 봉합한 형태로 되어 있어 휠에 끼우지 않고도 공기를 주입할 수 있다. 전용 튜블러 휠셋을 사용해야 하며, 전용 본드를 이용해 타이어를 림에 부착하게 되는데, 본드가 제대로 굳을 때까지 라이딩을 해서는 안 된다. 경주 자전거, 도로 자전거, 트랙 자전거에 쓰이며 무척 가볍다. 다만, 경기용으로 개발되다 보니 가볍지만 내구성이 떨어지는 편이다. 펑크가 났을 때 바로 수리하지 못하고, 새로운 타이어가 장착된 휠셋으로 교체해야 라이딩을 이어갈 수 있다는 단점이 있다.

사용 목적

• 표준 튜브: 일반적으로 자전거와 오토바이에서 사용되는 가장 일반적인 형태의 튜브이다.
• 헤비 듀티 튜브(Heavy Duty Tube): 두꺼운 고무로 제작되어 더 높은 내구성을 제공하며, 험한 지형에서 사용되는 오프로드 바이크와 트럭에 적합하다.
• 라텍스 튜브(Latex Tube): 라텍스 재질로 제작된 튜브로, 경량성과 높은 탄성을 제공하여 로드 바이크와 경주용 자전거에서 주로 사용된다.
• 자전거 튜블리스(Tubeless): 타이어 튜브를 사용하지 않는 시스템으로, 타이어와 림이 밀봉되어 공기를 유지한다. 주로 산악자전거와 고성능 로드 바이크에서 사용된다.

유지보수

타이어 튜브의 수명과 성능을 유지하기 위해 정기적인 유지보수와 관리가 필요하다. 타이어 튜브의 적절한 공기압을 유지하는 것이 중요하다. 너무 낮거나 높은 공기압은 튜브의 손상을 초래할 수 있다. 튜브의 상태를 정기적으로 점검하여 균열이나 손상이 있는지 확인한다. 필요할 경우, 즉시 교체한다. 만약 작은 구멍이나 펑크가 발생한 경우, 패치 키트를 사용하여 튜브를 수리할 수 있다. 이는 일시적인 해결책으로, 가능한 빨리 튜브를 교체하는 것이 좋다. 또한 타이어 튜브를 설치할 때 주의하여 설치해야 하며, 림과 타이어 사이에 튜브가 꼬이지 않도록 주의한다.

참고자료

• 안수현 기자, 〈자전거를 움직이는 발 ‘타이어’〉, 《바이크조선》, 2015-02-13
• 심훈의 자전거, 〈타이어 튜브 및 공기주입구에 따른 분류〉, 《티스토리》, 2016-06-23
• 뉴스팀, 〈타이어는 어떻게 발전해 왔을까?〉, 《오토뷰》, 2016-09-28
• 메카럽, 〈튜브 및 튜브리스 타이어 이해〉, 《티스토리》, 2023-01-09
• 〈모빌리티의 기원, 바퀴의 역사〉, 《모비스라이브》, 2023-08-11
• 꼼꼼쟁이, 〈자동차 타이어 튜브 안전하게 오래 사용할 수 있는 유지보수 꿀팁!〉, 《네이버 블로그》, 2024-04-16

같이 보기

• 타이어

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