* 제가 기술적 부분에 약하고 영어도 짧다 보니
글 내용과 전달에 오류가 있을 수 있습니다.
이 점 양지 하시고 읽어 주시면 좋겠네요.^^
오늘 시작되는 1차 테스트 소식을 좀 찾다가
스카이스포츠F1의 테드 크라비츠(트랙 리포터) 트윗을 봤는데
짧막한 영상과 함께 올 시즌 그라운드 이펙트로
만들어내는 다운포스가 팀들의 성적을 좌우 할 것이라고 하더군요.
그래서, 이미지 위주로 짧막하게 그라운드 이펙트에 대해 알아 보았습니다.
* 참고로 1차 테스트는 TV중계가 없고, 팬 입장도 없다고 합니다.
2차 부터는 둘 다 가능하다고 하네요.
- 먼저 용어에 대해 알아보겠습니다.
- 그라운드 이펙트는 지면 효과로 번역 되는 용어 입니다.
에어쿠션이라고도 한다는데 이 쪽이 직관적으로 와닿는것 같습니다.
항공기가 착륙 할 때
지면과 날개 표면이 가까워지면서 그라운드 이펙트로 인해
드래그가 줄어 상대적으로 양력이 증가하면서 항공기가 곧바로
활주로에 터치하지 않고 플로팅 되는 상태가 된다고 하네요.
조종사는 이를 느낄수 있다고 합니다.
에어쿠션이 생겨서 쉽게 기체가 가라앉지 않는다는 거죠.
이론적으로는, 항공기가 지면과 가까워지면
날개 끝에서 생기는 와류의 크기가 작아지면서
드래그가 작아지고 그러면 저절로 양력이 커지는 효과가 생기면서
항공기가 에어쿠션에 얹힌것 같은 효과가 생긴다고 합니다.
상대적으로 저속도임에도 가라앉기 어려워지는 거죠.
- 여기까지 조사하고 보니
이런 효과를 F1에 어떻게 이용하는지
직관적으로 와닿지 않는 것도 사실 입니다.
- F1에서는 70년대 그라운드 이펙트가 각광을 받았다고 하네요.
보시는 것 처럼 차량 바닥이
항공기 날개를 연상시키는 곡선을 가지고 있습니다.
물론, 차량에서는 항공기 날개를 뒤집어 놓은것 같은
디자인이죠. 그래야, 아래로 누르는 힘을 끌어 낼수 있을테니까요.
레드불코리아 사이트에 이런 설명들과 올 해 달라지는 규정들이 잘 설명되어 있네요.
https://www.redbull.com/kr-ko/2020_formula1_changes
여기에 보면 올 시즌 차량들의 바닥 디자인이
항공기 날개를 뒤집어 놓은 것 같은 모습을 할 것이라는 설명이 나옵니다.
F1은 애시당초 차체의 디자인을 통해
그라운드 이펙트를 구현 하고 있습니다.
다만, 그라운드 이펙트와 에어로 디자인 영향이 너무 커서
다운포스가 크게 증가하면 직선주로에서
최고 스피드가 떨어지기 때문에 트레이드-오프는
확연하게 존재 하죠.
그래서, F1에서는 DRS라는 장치를 도입했죠.
다른 레이싱들에서도 많이 쓰이고 있습니다.
올 해는 차체 바닥에 이 지면 효과를 극대화할 디자인을
규정을 통해 도입 하였습니다.
* 처음에는 규정이 지난 해 변경될 예정이었으나
2022 이미지에서 노랗게 하이라이트 된 부분이
변한 부분입니다. 그리고, 플로어가 평평하지 않고
날개 처럼 곡선 구조를 가지고 있죠.
이전과는 확연히 다른 디퓨저 구조를 사용하면서
벤츄리 효과를 일으키고 이러면 차체 바닥의
공기의 흐름이 빨라지죠.
그러면, 차 상부와 차 하부의 유속이 달라지면서
(하부 유속이 빨라지고 압력이 낮아짐)
그라운드 이펙트 효과가 더욱 크게 나타나게 됩니다.
그러면, 차체를 위에서 아래로 누르는
다운포스가 높아지면서 타이어가 트랙에 밀착하고
그립이 높아지면서 안전하고, 빠른 속도로 코너를 돌아 나갈수 있습니다.
* 처음에는 규정이 지난 해 변경될 예정이었으나
코로나로 인해 유예되어서 연도 표기가 이렇습니다.
올 시즌 이것이 중요한 이유는
앞선 차량이 만들어 내는 난기류를 없애서
추월하려는 차량이 쉽게 배틀을 할 수 있게 하려고
프론트 윙등 차량의 복잡한 에어로 디자인을 바꾸었습니다.
근데, 이러면 필연적으로 기존보다 다운포스가 감소하기 때문에
그라운드 이펙트를 효과적으로 이용하는 팀은
라이벌 보다 더 큰 다운포스를 쓸 수 있게 되고
이것이 승부의 주요 키가 될 것이라는 것이 테드의 이야기 입니다.
* 앞으로 테스트에서 공개될 실제 차량들의 자세한 사진들을 볼 때
이런 포인트들은 눈여겨 보면 더 흥미있게 볼 수 있을 것 같네요.
- 과연 바뀐 규정으로 인해 그랑프리가 엔진 파워 경쟁을 넘어서
다운포스 싸움으로 넘어갈수 있을지 여러모로 기대가 됩니다.
- 첨언 하자면
F1에서 말하는 그라운드 이펙트는
항공역학에서 말하는 지면효과와는 다른 의미로 보입니다.
베루누이 효과(벤츄리 효과)를 다르게 일컫는 것이라고
보는 것이 좋을 듯 합니다.
아마도, 서구인들이 오랫동안
자동차 유체역학에서 베루누이 효과와
그라운드 이펙트를 같은 의미로 쓴 것 아닌가 생각 합니다.
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