지난글


1편) 차포에 안어울리는 F1 기술이야기 (1) 에어로다이나믹 Part.1

http://www.ppomppu.co.kr/zboard/view.php?id=car&no=233124


==================================


1편이 예상 외로 핫게까지 가더군요. 핫게로 보내주신 여러분 감사합니다 (...)

차포는 거의 눈팅만 하는데 모터스포츠 글이 이렇게 인기있을줄은 몰랐네요.


==================================




포스를 이용하면 머신을 들었다↗ 놨다↘ 들었다↗ 놨다↘ 할수 있어요.

출처 = http://comic.naver.com/bestChallenge/detail.nhn?titleId=428422&no=15 (사전에 허락받고 사용했습니다)



다운포스. F1에서 따지는 에어로다이나믹의 핵심이라고 볼수 있습니다.

이게 왜 중요한지는 지난 시간에 대략적으로 설명은 드렸습니다. 누구나 높은 다운포스와 낮은 드래그를 원하며, 다운포스는 타이어 그립과 연관이 있다고 말씀드렸었죠. 

더 많은 그립은 더 빠른 속도를 가능케 합니다. 직선속도도 직선속도지만, 특히 코너링이 빨라집니다.  

F1은 올해의 경우 19개 대회로 이루어져 있는데, 이중 대부분의 서킷은 다운포스가 많을수록 유리합니다.  특히 모나코, 싱가폴같은 시가지서킷은 다운포스에 목숨걸어야 하죠. (몬자같은 몇몇 서킷은 직선속도가 더 중요한 곳도 있긴 합니다.)


사실 F1용 차량이 직선에서 빠른건 일반적으로 생각하시는 만큼 중요하지 않습니다. 여러 안전문제와 기타 등등 규정상의 문제로, 올 시즌 F1차량의 경우 가장 빠른 속도는 잘해봐야 330km/h 정도입니다.  (참고로 F1을 통틀어서 최고기록은 몬토야가 기록한 374km/h)

부가티 베이론 슈퍼스포츠, 헤네시 베놈 이런 차량은 400km도 넘으니까 레이싱의 "정점"이라는 F1에서 330km는 빠른 속도라고 볼순 없죠. 중요한건 코너링입니다. F1 차량처럼 빠르게 코너를 돌아나갈수 있는 차는 없습니다. 당장 고속코너를 버틸수 있는 드라이버 자체도 많지 않구요.





위는 모나코 그랑프리가 열리는 모나코 시가지서킷의 레이아웃

아래는 모나코 그랑프리에 출전한 페라리의 펠리페 마사 선수의 리어윙. 저속코너가 많을뿐만 아니라 그립 자체를 찾기 어렵다는 특성때문에 모든 팀들은 극단적인 다운포스세팅으로 경기에 나가게 됩니다. 그래서 리어윙이 바짝 세워져 있어서 산탄데르 로고가 잘 보입니다.





유로피안 F3에서 뛰고 있으며 한국인중에는 가장 F1에 근접한 임채원선수.

선수들은 단순히 운전만 하는것이 아닙니다. 모든 F1 드라이버들은 목근육 트레이닝을 별도로 받는데,  목근육은 발달시키기 가장 힘든 근육일 뿐만 아니라 조금만 트레이닝을 받지 않으면 쉽게 퇴화되는 근육이기도 하죠. 몇몇 서킷의 경우 횡으로 최대 5G에 달하는 중력가속을 받게 되는데, 이 경우 헬멧과 머리의 무게가 단 7kg만 된다고 가정해도 목이 혼자서 35kg를 버텨야 하며, 이 때문에 몇몇 드라이버는 경기중 뇌진탕을 겪게 되는 경우도 간혹 있습니다. F1에서 일시적으로 은퇴했다가 다시 돌아오게 되는 드라이버는 대부분 가장 먼저 목근육부터 단련합니다.



그럼 이제 어디에서 다운포스를 얻느냐가 중요해지겠죠? 

가장 먼저 외형적으로 보실 부분은 프론트윙, 리어윙입니다. 프론트윙은 앞 타이어(조향축)의 그립, 리어윙은 뒷 타이어(구동축)의 그립에 직접적으로 영향을 줍니다. 즉, 프론트윙이 망가지면 코너링 자체가 힘들어집니다. 리어윙이 망가지면 속도가 안나오게 되구요. 실제 사례를 몇가지 들어보죠.



이번시즌 모나코에서 뒤에서 그로장이 들이받아 리어윙이 파손된 리카도. 

리어윙의 파손은 리어그립에 직접적인 영향을 줍니다. 그래서 리어윙은 파손정도가 일정 이상 되면 그냥 경기를 포기하는 경우가 대다수입니다. (규정상 경기중에 리어윙 교체는 불가능할 뿐더러, 교체에 시간이 많이 걸립니다)




이 윙들에 걸리는 다운포스의 양은 어마어마합니다. 이번시즌의 경우 F1 차량의 규정상 최소무게는642kg입니다. (일반적으로 이보다 가볍게 만들고 밸러스트로 앞뒤 밸런스를 맞춥니다) 하지만, 차량 자체의 무게와는 별도로 차량에 걸리는 다운포스의 총량은 약 2톤정도 입니다. 프론트윙에는 이중 대략 25%가 생성됩니다. 프론트윙과 리어윙을 합해서 대략 5~60%의 다운포스가 생성됩니다.


올해 말레이시아 그랑프리에서 페라리의 알론소 선수. 첫랩때 다른 차량과의 접촉으로 노즈의 일부가 파손된채 두번째 랩을 달리다 노즈가 프론트윙에 걸린 다운포스를 이기지 못하고 주저앉아서 파손되었고, 프론트윙이 차량 밑으로 들어갔습니다. 



올해 코리아그랑프리에서 메르세데스의 니코 로즈버그. 프론트윙에 걸린 다운포스를 이기지 못하고 노즈가 꺾였습니다.



프론트윙에 100kg, 리어윙에 140kg, 나머지 160kg는 어디서 나올까요?




바로 차체 하부입니다. (Floor라고 합니다) 

여기에서 차량에 걸리는 다운포스의 대부분이 나오죠. 많은 스포츠카들의 차체가 낮게 설정된 이유가 여기에 있습니다. 

차체 하단이 뭐가 어떻길래 다운포스가 생성되는지에 대한 자세한 이야기는 다음편에 따로 올리도록 하죠. (설명이 깁니다.) 





역사적으로 볼때 다운포스라는 개념이 처음부터 사용되었던건 아닙니다. 극초기에는 공기저항을 줄이는데 초점을 맞췄죠. 흔히 담배형이라고 말하는 섀시를 사용했습니다. 

혼다가 69년 처음 F1에 진출할때 차량. 샤시를 보시면 ‘담배형’으로 길쭉하게 된것을 알수 있습니다. 




초기 F1에는 다운포스라는 개념 자체도 없었을 뿐더러, 모든 팀의 그립은 항상 부족했습니다. 따라서, 뉘르부르크링같은(물론 GP스트레케가 아닌 노르트슐라이페 이야기입니다) 코너공략이 어려운 서킷에서는 거의 모든 코너를 드리프트로 돌기도 했죠. 그립이란 개념이 있긴 하지만 그렇게까지 중요하게 생각하진 않았고, 70년대 직전까지는 슬릭타이어 자체가 없었죠. 자전거 바퀴같은 튜브형 타이어였지. 물론 지금은 이렇지 않습니다. 타이어에 대한 얘기는 미루고 다운포스로 돌아가서, 다운포스를 위한 윙이 도입된건 빨라야 60년대 말입니다. 그나마도 모든 팀에서 단건 아니었구요. 하지만 70년대로 가면서는 서서히 윙이 본격적으로 도입되기 시작합니다.



영화 <러쉬 : 더 라이벌>의 한 장면. 프론트와 리어에 윙이 달린것이 보입니다. 영화의 배경은 1976년입니다. (아직 몇몇 극장에선 상영중입니다. 꼭 보세요!) 




오늘날까지 F1에서는 더욱 효율적으로 다운포스를 만들기 위해 수많은 노력이 이뤄져 왔습니다. 하위팀의 예산절감이라는 명목 하에 대대적으로 개정된 2009시즌 직전의 모습은 사슴뿔을 달고 있다고 놀림받기도 했죠.


하지만, 규정이 개정된 이후에도 각 팀은 규정 내에서 조금이라도 더 다운포스를 얻으려는 노력은 계속해서 이어졌습니다. 날개에 대해서는 예를 들자면 레드불의 플렉서블 윙이 있죠. F1의 규정상, 프론트윙은 일정 이상 휘면 안됩니다. 모든 차량은 퀄리파잉과 레이스가 끝날때마다 검차를 하게되는데, 이떄 프론트윙 끝에 일정 무게를 주고 이게 특정 길이 이상 내려앉을 경우에는 규정위반으로 실격처리했는데, 레드불은 이 범위 안에서 휘는 재질을 만들어서 다운포스를 만들었습니다. 즉, 고속에서 프론트윙이 약간 내려앉으면서 더 많은 다운포스를 만들게 한거죠. 


어쨋든, 각 팀의 노력은 내년에 바뀌는 에어로 다이나믹 규정에 대해서도 마찬가지로, 몇몇 팀들은 벌써 이번시즌을 포기하고 내년시즌을 준비하고 있습니다. 






일단, FIA는 어떻게든 다운포스를 줄이려고 노력합니다. 

왜? 라고 물으실지 모르겠지만, 이유는 명백합니다. 높은 다운포스는 더 빠른 코너링을 가능케 합니다. 하지만, 고속코너에서는 아주 작은 실수나 밸런스상 문제가 사고로 직결될수 있죠. 위험성이라는 문제때문에 속도를 느리게 하려는 노력은 비단 처음이 아니고 예전부터 계속 있어왔습니다. 자세한 이야기는 다음시간에 더 풀어가도록 하죠. 다음시간에는 다운포스에 대해 못한 이야기를 마저 하도록 하겠습니다.









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.







일본그랑프리 퀄리파잉 보다 생각나서 씁니다.


스즈카서킷 자체가 혼다꺼죠. 혼다에서 세계적인 명차를 만들려면 이런 서킷이 있어야 한다고 회장이 밀어붙여서 만들었고


60년대부터 혼다가 진출해서 악착같이 노력해서 2년만에 승리를 따내기도 했죠


F1에서 혼다엔진이 너무 독보적이어서 한때 터보엔진=닥치고 혼다라는 공식이 성립한때도 있었구요.


혼다뿐만 아니라 토요타도 F1에 한동안 투자를 꽤 많이 했죠.




현기가 지금시점에 F1에 진출해야 한다는 소리냐, 하면 그건 아닙니다. 


현기가 F1진출설 나돌았을때 부인하면서 했던 말 대로 F1은 돈 많이 드는 스포츠가 맞습니다. 


혼다가 처음 진출할 당시 F1때문에 회사가 거의 쓰러질뻔 했다죠. 1년 수익의 대부분을 F1에 갖다 부었으니.


다만 재밌는건, 자동차 생산량 5위권 국가의 메이커를 통틀어서 세계적인 모터스포츠 대회를 이제야 처음, 그나마도 다 쓰러져가는 WRC에 출전하는거라는겁니다. 

(*과거 베르나로 WRC출전한건 팩토리팀이 아닌 사실상 타이틀스폰서수준이었으니 사실상 처음이라고 보는게 맞습니다) 

(**지금 WRC에 팩토리팀은 폭스바겐, 시트로앵 단 두팀입니다. 그나마도 폭스바겐이 너무 독보적이어서 1년간 개발을 중지하겠다고 선언하기도 했구요, 팩토리팀이 아닌 독립팀들의 성적은 처참함 그 자체입니다)




전세계에서 생산량기준 상위권 제조사중에 현대만큼 모터스포츠에 관심없는 메이커 없습니다.


2012년 기준 생산량 기준 메이커 순위 (11위까지)

GM - WTCC(투어링카), 나스카, WEC(내구레이스, 흔히 르망24시로 알려진 대회) 출전중

폭스바겐 - WRC의 왕자, 아우디는 르망24시에서 근 10년간 다해먹는중, 포르쉐는 올해부터 르망 복귀. 같은집안 싸움중

토요타 - 슈퍼GT, 포뮬러 니폰 출전, 포뮬러 토요타 운영, 영드라이버 육성, 르망24시 출전중, 한때 F1 출전

현대 - KSF(현기차 원메이크 레이스) 운영, WRC 참가예정

포드 - 나스카, 한때 F1 참가 (엔진메이커 포드/코스워스, 팩토리팀 재규어레이싱)

닛산 - 개러지56(실험차량)으로 르망24시 참가중, 내년부터 레드불레이싱의 파워트레인 관련 부품 공급

PSA(푸조 시트로앵) - 시트로앵 WRC 출전중, 재작년까지 푸조 르망24시 출전, 가끔 심심하면 산에 올라감 

혼다 - 자세한 설명은 생략. 한때 팩토리팀도 운영, 바이크에서도 날아다님. 2015년에 F1에 엔진메이커로 복귀 예정.

르노 - 랠리에서 90년대 후반까지 날아다님, 재작년에 F1 팩토리팀 철수, 엔진메이커로 F1에 참가중, 이번 일본그랑프리에서 페라리의 폴포지션(예선 1위) 기록을 뛰어넘음(209회)

스즈키 - 자동차보다는 모토GP(바이크)에 주력

피아트 - 페라리. 이거 하나면 설명 끝

다임러(벤츠) - F1팀 운영중. DTM팀 운영중.




물론, 레이싱 자체를 안하는 메이커도 많습니다.


그런데 그런 메이커는 대개 


1) 듣보잡이거나 (중궈 메이커 이런애들)

2) 워낙 극소수한테만 판매하는 메이커거나(파가니, 부가티, 코닉세그) 

3) 럭셔리메이커거나(롤스로이스) 


이런 경우밖에 없습니다. 


적어도 오늘날은 차량 개발에 모터스포츠가 필수적인건 아닙니다.


그런데, 대다수의 주요 메이커는 모터스포츠 참가에 대한 헤리티지를 갖고있고 그것을 마케팅에 활용한다는겁니다.


예를 몇가지만 들어볼까요?



콜벳, 얼마전 유럽메이커가 주류인 르망에서 당당하게 GTE클래스 우승을 차지했죠. 비단 콜벳이 아니어도 GM그룹은 모터스포츠에 참여한 경력이 많습니다. 





포드, 한때 GT40으로 페라리와 포르쉐한테 동시에 굴욕을 선사한 차량입니다. 





애스턴마틴도 꾸준히 레이싱에 출전하고 있죠. 제일 먼저 튀어나오는게 애스턴마틴 DB4






포르쉐? 너무 많이 출전해서 언급 자체가 무의미.






이러한 헤리티지를 현기는 마케팅에 절대 활용할수 없습니다. 


GT40이나 콜벳이 포드, GM에서 많이 팔리는 차량은 아닙니다. 이런 플래그십 차량은 돈 안됩니다. 


아우디도, R8이 그닥 돈되는 차량은 아닙니다. 상징성이죠. 


난 저런 스포츠카를 타고는 싶은데 가족도 있고 애도 있어서 못타... 그러니까 다른거라도 타야지..







적어도 유럽이나 북미에서 장사하려면 저런 헤리티지가 필수적입니다. 적어도 비싸게 받아먹고 싶다면요. 


쓰잘데기없이 차 이름에 프라다 붙인다고 비싼 값에 팔리는게 아니란거죠.


누구를 따라잡았네 어쨋네 하는 언플로 되는게 아니라는겁니다.








+ Recent posts