알루미늄 장비: 겨울 스포츠 안전과 성능의 열쇠

이번 홀리데이 시즌 산으로 여행 갈 계획이신가요? 등반 장비, 자전거, 트레킹 폴을 챙겼습니다. 준비됐고, 장비를 믿습니다. 하지만 당신의 믿음직한 스포츠 장비가 무엇으로 만들어졌는지 생각해 본 적 있나요?

깨닫지 못했을 수 있지만, 당신이 가진 산악 스포츠 장비 대부분, 당신이 목숨을 맡긴 장비는 알루미늄으로 만들어졌을 겁니다. 왜일까요?

암벽등반과 등산에서는 모든 장비 무게 줄이기에 집중합니다. 장비 무게를 줄이면 등반가가 중력에 맞서 쓰는 에너지가 줄어 더 멀리, 더 빨리 오를 수 있습니다. 그때 알루미늄이 나섭니다.

알루미늄을 많이 듣지만 냄비, 프라이팬, 음료 캔, 식품 포일과 연관짓곤 합니다. 알루미늄은 지구에서 가장 풍부한 원소이고 그 자체로는 부드럽고 약해 보입니다. 하지만 소재 과학자와 엔지니어의 도움으로 알루미늄은 훨씬 더 많은 걸 할 수 있습니다.

망간, 마그네슘, 아연, 실리콘, 구리 같은 다른 원소와 섞이면 매우 강한 소재로 변신합니다. 합금화로 이 단순한 원소는 높은 강도-중량비 소재가 됩니다. 일부 알루미늄 합금 등급은 강철 강도 성능에 육박하면서 무게는 3분의 1 수준입니다!

• 1000번대 알루미늄 등급은 모든 상업용 알루미늄 등급 중 가장 순수합니다(각 등급 내 99% 순수 알루미늄). 이 높은 알루미늄 함량이 1000번대 등급에 탁월한 내식성을 줍니다.
• 2000번대 등급은 구리 알루미늄 등급으로, 구리가 주 합금 원소입니다. 구리 추가는 합금 강도와 경도를 높여 가공성을 개선합니다.
• 마그네슘이 5000번대 알루미늄 등급 구성의 주 원소입니다. 5000번대 등급은 비열처리 합금이며 바닷물로 인한 부식에 대한 탁월한 저항성을 가집니다.
• 7075 등급이 7000번대 중 가장 흔합니다. 극고강도 합금으로, 모든 상업용 알루미늄 등급 중 가장 강합니다. 사실 7075 알루미늄은 많은 연강보다 강합니다.

스포츠 장비가 알루미늄을 쓰는 건 당연합니다. 가볍고 강하며 비부식성이라 산악 지형 응용에 적합한 소재입니다. 그러면 이런 알루미늄 산악 스포츠 장비 예는 어떤 것들이 있을까요?

등반 안전 장치용 알루미늄

등반 인기가 높아져 스포츠 클라이밍이 공식 올림픽 종목으로 지정돼 2020 도쿄 올림픽에서 첫선을 보였습니다. 산악 등반 같은 스포츠에선 안전이 핵심입니다. 알루미늄이 카라비너와 헥스로 돕습니다.

알루미늄 카라비너

카라비너는 등반 로프와 기타 안전 장비에 스냅링크로 연결하는 스프링식 잠금장치가 달린 특정 유형 섀클입니다. 타원형, 배형, D자형 구성이 있으며 주로 알루미늄 합금이나 강철로 만듭니다. 강철 카라비너는 강하지만 무겁습니다.

따라서 강철 카라비너는 높은 작업 하중을 요구하는 구조 작업용 중장비 리깅에 권장됩니다.

하지만 스포츠와 레저 등반에는 알루미늄 카라비너가 선호됩니다. 더 가볍고 경제적이기 때문입니다. 등반가는 가벼운 장비로 에너지를 아낍니다.

카라비너 본체와 잠금 요소에 쓰이는 합금 등급은 보통 7075-T6입니다. 7075(Al-Zn-Mg-Cu)는 합금 원소 배합을, T6는 알루미늄의 두 단계 용체화 열처리(530°C)와 시효 처리(150~180°C)를 나타냅니다. 열처리로 합금 강도가 최대 30% 증가합니다.

알루미늄 헥센트릭

등반자 추락을 막는 또 다른 장치는 알루미늄 헥스 또는 헥센트릭입니다. 비대칭 육면 튜브로, 초크나 캠 같은 수동 보호 장치로 쓰입니다.

테이퍼진 또는 평행 크랙에 배치·삽입합니다. 헥스는 넓어지기 쉬운 크랙에서 최적 옵션으로 쓰입니다. 알루미늄 헥스는 작고 덜 부피가 커 같은 개수의 능동 보호 장치보다 휴대하기 쉽습니다. 이 생명줄 장비는 보통 6061-T6 알루미늄 합금으로 만듭니다.

알루미늄 산악자전거

비포장 흙길과 오프로드 지형을 달리고 싶으신가요? 산악자전거가 답입니다. 하지만 트레일, 크로스컨트리 등 유형과 서스펜션, 휠 크기, 기어 타입, 브레이크 타입 등 특징이 많아 고르기 까다롭습니다.

자전거 프레임 소재도 다양합니다. 산악자전거엔 특히 가볍고 내구성 좋고 충격 흡수 잘 되고 승차감 편한 걸 찾게 됩니다.

알루미늄 프레임은 도로에서 승차감을 약간 해친다(라이더가 노면 진동을 그대로 받음), 강철이나 카본만큼 강성하지 않다는 비판을 받지만, 현대 자전거는 현대 휠·타이어 기술과/또는 하이드로포밍으로 이 문제를 해결합니다.

어떤 소재가 자전거에 우월한지 논쟁이 많습니다. 강철, 티타늄, 카본파이버, 알루미늄? 각자 장단점이 있지만, 알루미늄은 강철보다 가볍고 카본파이버와 티타늄보다 훨씬 경제적이어서 인기 자전거 소재로 큰 시장 점유율을 차지합니다.

알루미늄은 강하고 강성 좋고 쉽게 구하며 용접과 제조가 쉽습니다. 제조사나 구매자 지갑을 아프게 하지 않아, 성능-비용 비율이 좋아 가장 큰 시장 부문을 차지하는 건 당연합니다.

알루미늄은 양호한 내식성으로 야외 방치 시 더 탄력적입니다. 알루미늄 합금 기술, 튜브 설계, 순차 열처리 개선으로 기계적 특성이 향상돼 다른 자전거 소재와 겨룰 만해졌습니다. 이 응용에 쓰이는 대표적 알루미늄 등급은 6061(Al-Mg-Si-Cu), 7005(Al-Zn-Mg), 7075(Al-Zn-Mg-Cu)입니다.

알루미늄 설피

조금 여유로운 걸 원하실 수도 있습니다. 그냥 멋진 야외 경험과 좋은 유산소 운동을 원하시죠. 설피는 수천 년 전으로 거슬러 올라가는 설피, 눈 위를 걷는 신발을 신고 눈 덮인 지형을 하이킹하는 것입니다. 과거엔 이동 수단이었지만 요즘은 레크리에이션과 스포츠 둘 다 됩니다.

설피하려면 설피가 얼음 지형을 견딜 만큼 튼튼해야 하고, 가벼워야 장거리 이동이 쉽고, 내구성이 좋아야 장거리 백컨트리 트레일에서 오래 씁니다.

무게가 가벼워야 이동이 쉽습니다. 중공 튜브와 경량 합성 구성요소로 만든 알루미늄 프레임 설피는 한 켤레 0.99kg까지 나갈 수 있습니다. 표준 폭 20-25cm, 길이 60-91cm로 나옵니다.

설피는 보통 알루미늄 프레임과 크램폰을 갖춰 사용자에게 가벼운 느낌과 장거리 트레킹 기동성을 줍니다. 많은 설피 제조사가 6061, 일명 우주선 등급 합금을 씁니다.

알루미늄 트레킹 폴

무거운 배낭 메고 산에서 도보 관광·여행하는 게 취향이라면 트레킹 폴을 갖고 계실 겁니다. 트레킹 폴 또는 워킹 폴은 많은 하이커가 트레킹 중 추가 지지, 균형, 안정을 위해 씁니다.

무릎 부하를 줄이고 등 위 근육을 강화하는 데 이롭습니다. 트레킹 폴은 사용자 지탱에 강하고, 가볍고, 장거리 트레일용으로 내구성 좋아야 합니다.

알루미늄과 탄소섬유가 트레킹 폴 샤프트에 가장 흔히 쓰이는 두 소재입니다.

트레킹 폴은 보통 탄소섬유 또는 알루미늄으로 나옵니다. 탄소섬유가 더 가볍지만, 섬유를 묶는 에폭시가 저온에서 취약해질 수 있습니다. 그러니 얼음 산악 트레일로 간다면 알루미늄이 더 나은 선택입니다. 알루미늄은 탄소섬유보다 무겁지만 장기 사용에 더 신뢰성 있고, 저온 영향 없고, 비부식성이며, 필요시 현장 수리도 쉽습니다.

탄소섬유 팬이라면 두 세계의 장점을 합친 제품도 있습니다. 일부 폴은 탄소와 알루미늄 둘 다로 만듭니다. 이 하이브리드 폴 샤프트는 두 소재를 활용해 탄소의 가벼움과 알루미늄의 내구성을 모두 제공합니다. 알루미늄 워킹 폴은 보통 7075로 만드는데, 피로 한계가 높은 알루미늄 합금으로 잘 부러지지 않아 이 용도에 완벽합니다.