F1 기술이야기 (1) 에어로다이나믹 Part.1

일반적으로 F1에 사용되는 기술은 쓸데없다, 양산차에 적용 불가능하다 라는 주장은 꽤 오래전부터 있었습니다. 

결론적으로 얘기하면 일부분만 맞는 얘기입니다. 상당부분 틀린 이야기죠.

대표적으로 지목되는 기술중 하나가 에어로다이나믹(흔히 공기역학이라고 번역됩니다)인데, 오늘은 여기에 대해 조금 이야기해볼까 합니다.

사진 = 레드불레이싱의 2013시즌용 차량인 RB9. 아드리안 뉴이가 설계했습니다.

흔히 들어보셨을겁니다. 공기저항이 어쩌구 저쩌구, 다운포스가 어쩌구 저쩌구.

사실 일본에서는 F1용 차량을 '머신', '지상의 전투기' 등의 표현으로 부르곤 했습니다. 우리나라에서 흔히 F1머신이라고 하면서 사람밖에 못타니까 머신이다, 이런 해석을 붙이곤 하는데 사실 틀린 표현입니다. FIA 규정 어디를 뒤져봐도 car라는 표현만 존재하지 머신이란 표현을 쓰진 않습니다.

재밌는건, 이 부분이죠. "지상의 전투기"

F1에 출전하는 차량의 공기역학적 구조는 전투기 이상으로 복잡합니다. 

F1의 설계규정 자체도 복잡하지만, 그 안에서 어떻게 다운포스(=공기가 눌러주는 힘)를 끌어내느냐가 문제죠. 다운포스가 높아야 타이어의 그립이 좋아지고, 그래야 더 빨리 달릴수 있을테니까요.

에어로다이나믹의 중요성은 여기에서 생깁니다. 누구나 드래그(공기저항)는 낮으면서, 다운포스는 높기를 원합니다. 

레이싱에서나 중요한거 아냐? 라고 생각하시면 완전히 핀트가 빗나갑니다. "누구나" 낮은 드래그, 높은 다운포스를 원합니다. 

낮은 드래그는 연료감소와 직선에서의 속도증가로 이어집니다. 요즘같은 환경, 효율을 외치는 시대에 매우 중요하죠. 프리우스 특유의 괴상한 디자인에는 낮은 드래그가 한몫 합니다. 

다운포스는 타이어의 그립과 직결되어있고, 타이어 그립은 속도뿐만 아니라 안전과도 연관되어있죠. 접지력이 높으면 급선회를 돌때, 급브레이크를 잡을때 유리합니다. 갑자기 끼어든 차량에 대해 방어기동을 하거나, 무단횡단하는 초딩을 피하기 좋다는거죠. 

한때 대우 에스페로가 낮은 공기저항계수(=낮은 드래그)로 광고한적 있었죠? 90년대 그 당시에는 공기저항계수라는 개념자체도 생소했고, 따라서 일반인들은 저게 어떤 뜻인지 자체도 몰랐을 뿐더러, 여기에 대해 뭐가 나은지 자료를 뒷받침하지도 못했지만, 요즘에 에스페로가 나왔다면 에스페로의 낮은 드래그는 더 나은 연비와 나은 직선속도를 가져다준다는걸 알게 될수 있을겁니다. 

멋으로 트렁크에 날개를 다는 사람들 많죠? 그건 일반적으로 GT 윙입니다. 날개를 달면 더 나은 다운포스를 가져다주고, 더 나은 다운포스는 더 나은 그립을 가져다줄겁니다. 요즘은 트렁크에 살짝 붙여서 뾰족하게 만드는것도 많더군요. 이것도 마찬가지입니다. 

사진 = 에어로다이나믹 테스트를 위해 풍동에 넣은 페라리의 F2012 차량. 형광 녹색은 페인트로, 유체역학에 대해 알아보기 위해 특정 부분에 일부러 바른겁니다. 풍동이 돌리면 저 페인트가 흐를테고, 그 흐른 자국을 통해 연구합니다.

에어로다이나믹에 대해 유명한 팀중 하나가 BMW 자우버였는데, 이 팀은 자우버팀 지분의 일부를 BMW가 인수하면서 사실상 BMW가 팩토리팀처럼 활용했었습니다. 이 팀은 에어로다이나믹에 유명한 점이 '유난히 이상한 시도를 많이 한다' 였죠. 베엠베 자우버의 경우 유난히 가면 갈수록 차량의 모양이 기괴해져갔는데,

2008년에는 오른쪽처럼 되기도 했습니다. 여기저기 사슴뿔 달리고 막... 

사실 모양이야 어쨋든 빨리달리면 그만인데, 유달리 이쪽동네는 이쁠수록 잘달리는 속설이 있어서...

규졍변경 덕에 할수없이 2009년에는 왼쪽처럼 됩니다. 그나마 차같이 보이죠.

어쨋든, 이러고 나서 2010년을 끝으로 베엠베는 자우버 지분을 완전히 팔고 철수했는데, 

표면적으로는 이런저런 이유는 들었지만 그 속내는 '어지간히 했다 ㅋㅋㅋ' 이런 심리가 아닐까 합니다.

왜냐면, 이런 컨셉카를 내놨으니까요.

Efficient dynamic vision 컨셉카입니다. 공기저항계수는 0.22, 경량과 에어로다이나믹이 컨셉이죠.

즉, F1에서 얻은걸 다 때려박은겁니다. 

이걸 왜 꼭 F1에서 해야돼? 그냥 풍동 돌리면 안돼? 라고 생각하신다면 할말 없습니다만, 아직까지 에어로다이나믹은 발전단계에 있는 학문입니다. 이론도 이론이지만 경험에 훨씬 많이 의존하죠. 

CFD(컴퓨터 플루이드 다이나믹인가? 그럴겁니다)라고 해서 컴퓨터로 시뮬레이션돌려도 됩니다. 하지만, 무쟈게 부정확합니다. CFD상에선 좋아보였는데 풍동 돌려보니 별로고, 풍동상에선 좋아보였는데 실제로 만들어서 서킷에서 돌려보니 별로인 경우가 흔한게 에어로다이나믹의 세계죠. 결국, 실제로 달려봐야 압니다. 이걸 연구할수 있는 무대는 오늘날에는 많지 않습니다. 당장 쓸만한 풍동 자체도 몇개 없습니다. (그중 하나가 독일에 있는 도요타의 풍동입니다. 꽤 많은 레이싱팀들이 이곳을 사용하죠. 관련기사 http://m.mk.co.kr/index.php?sc=30000001&cm=%C7%EC%B5%E5%B6%F3%C0%CE&year=2012&no=665274&relatedcode=&TM=V1&PM=M0 )

그리고, '경쟁'을 붙여봐야 누가누가 기술이 더 좋은지 판가름하지 않겠습니까.. ㅎㅎ

반응 괜찮으면 다음 시간엔 에어로다이나믹을 더 파고들어서, 다운포스에 대해 끄적여보겠습니다.