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레드불

이것만 알아도 F1알못 탈출! 포뮬러1 잡지식 5가지

딱히 쓸모는 없지만 어디가서 그럴 듯하게 이야기하기 참 좋은 포뮬러1에 관한 잡지식

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뭐가 이리도 어렵고 복잡한지...하지만 걱정마세요. 생각보다 어렵지 않아요.

출처Red Bull Content Pool

포뮬러1을 처음 접하는 분들은 대부분, 뭐가 뭔지 하나도 모르겠다. 라는 이야기를 합니다. 그럴 수 밖에 없는 것이 난생 처음 접하는 스포츠는 대부분 어려운데다가 특히 포뮬러1은 복잡한 기계 장치를 가지고 하는 스포츠이기 때문에 스포츠 규정 이외에 기술 규정이라는게 따로 있으니까요.

훗! 조금만 알면 금방 알못 탈출할 수 있어요.

출처Red Bull Content Pool

물론 완벽한 차알못만 아니라면 레이스카의 기본적인 성능을 파악하는데 그리 오랜 시간이 걸리진 않습니다. 

하지만 좀 더 정확히 알아두면 좋겠죠.

사실 잘 안다고 해도 딱히 쓸모는 없지만, 어디가서 그럴 듯하게 이야기하기엔 더할나위없이 좋은 포뮬러1에 관한 잡지식! 

어차피 자동차의 근본은 다 비슷하거든요.

출처Red Bull Content Pool

이것만 알아도 알못 탈출 가능합니다. 

그럼 시작할까요?

다운포스(Downforce)

비행기가 이륙하는 원리와 다운포스는 크게 다르지 않습니다.

출처Red Bull Content Pool

요즘은 일반 자동차를 설명할 때에도 다운포스라는 말을 어렵지 않게 사용할만큼 아주 보편적인 단어가 됐죠. 그럼에도 여전히 정확한 의미를 몰라서 엉뚱한 부품이나 구멍을 두고 다운포스를 만들기 위해 디자인했다. 라고 하는 경우도 있습니다. 

이곳은 윈드터널, 공기 역학을 연구하는 곳이죠.

출처Sauber F1 Team

정확히 다운포스는 말 그대로 아래로 내리 누르는 힘입니다. 그리고 여기서 내리 누르는 건 공기이며, 정확하게는 공기의 압력에 의해 아래로 눌리는 셈입니다. 좀 더 복잡하게 이야기하면 받음각이라는 것도 나와야 하는데, 바쁘게 사는 우린 거기까지 파고 들 시간이 없잖아요?


다운포스는 차체를 지나가는 공기의 흐름과 압력의 차이에 의해 만들어지며, 가장 흔한 비유로....

이론적으론 이렇게 달릴 수 있어요.

출처Red Bull Content Pool

"포뮬러1카는 터널 천장에 붙어 달릴 수 있다." 

라고도 합니다.


이게 정말 가능하냐고요?

5m에 달하는 길이에도 불구하고 무게는 700kg 남짓입니다.

출처Red Bull Content Pool

이론적으론 가능합니다. 포뮬러1카는 시속 100km/h를 넘기면 차체 전체에서 약 800kg의 누르는 힘을 만들어 냅니다. 포뮬러1카 한 대의 무게가 약 720kg이니까, 차의 무게보다 더 무거운 힘으로 차체를 누르니 천장에 붙어서 달릴 수 있죠.

옆에 달린 석쇠는 공기의 압력과 속도를 측정하는 센서입니다.

출처Red Bull Content Pool

물론 실제로는 그 누구도 그렇게 달려본 적이 없습니다. 위험하기도 하거니와...또 한가지 문제는 포뮬러1카는 애초에 거꾸로 달리도록 설계되어 있지 않기 때문에 연료의 공급이나 엔진 오일의 공급 등에 이상이 생길 수 있죠. 


엔진을 거꾸로 매달고 돌리는 것과 같으니, 이론적으로만 가능한 이야기라 여기고 끝냅시다. 

너무 깊이 파고들면 얕은 지식이 금방 드러나니까요.

1,000마력

엄청난 출력인 건 알겠는데, 정확히 얼마란거죠?

출처Red Bull Content Pool

요즘 어지간한 세단도 200마력에서 300마력을 논하는 시대라, 출력에 대한 경외심이 많이 줄어든 것도 사실입니다마는....

그럼에도 자릿수가 다른 출력은 여전히 사람들의 입을 떡 벌어지게 만들죠. 

사실 출력은 그다지 중요하지 않을 수도 있어요.

출처Red Bull Content Pool

물론 운좋게 팀 관계자와 만나, 그 사람에게 대체 포뮬러1카의 엔진 출력이 얼마입니까? 라고 물어본다면...

분명 돌아오는 대답은 "그 때, 그 때 다릅니다." 일거에요.

실제로 그렇기도 하거니와, 상대 팀에게 출력 정보를 알려줄 이유가 없으니, 다른 사람들에게도 비밀에 부치는 거죠.

이미 1000마력의 벽은 돌파된지 오래입니다.

출처Red Bull Content Pool

그래서 정확하게 말할 순 없지만, 2014년 이후 포뮬러1카의 엔진이 만들어낼 수 있는 출력은 약 1,000마력 이상으로 보고 있습니다. 

이 숫자는 출력에 대한 벽이 허물어진 오늘 날에도 아주 일부의 하이퍼카만이 도달 가능한 수치죠.


그런데 이미 포뮬러1은 30년 전에 이 벽을 허물었습니다. 1980년대 터보차져가 처음 도입됐을 당시 포뮬러1 엔진의 별명은 '수류탄'이었습니다. 

하지만 엔진의 내구성을 감안하면 엄청난 기술 발전이 있었죠.

출처Red Bull Content Pool

예선 단 한 번을 위해 한 개의 엔진을 망가질 때까지 돌렸으니까요. 그래서 예선에 엔진 1개, 레이스에서 엔진 1개를 완벽히 소진시켰던 시절이고, 따라서 내구성은 어느 정도만 보장하고 나머지는 모두 출력을 위해 희생했죠.

이제는 엔진을 아껴쓸 수 밖에 없어요.

출처Red Bull Content Pool

오늘날은 이야기가 좀 다릅니다. 요즘은 한 시즌에 엔진을 고작 3개 밖에 쓸 수 없고, 경기 숫자는 2배나 많아졌죠. 그럼에도 매 경기마다 적어도 700~800마력은 꾸준히 뽑아내고 있으니, 30년 전과 비교해 엄청나게 기술 발전을 한 셈입니다. 물론 하이브리드 기술이 많은 도움을 주고 있죠.


하이브리드로 이전보다 엔진 효율이 40~50% 정도 더 올라갔다고 해요. 연료를 적게 쓰고, 내구성은 비약적으로 올라갔음에도 출력은 80년대와 다를바 없으니, 엄청난 기술 발전이 아닐 수 없습니다. 

브레이크! 3초면 충분합니다.

브레이크가 있기 때문에 더 빨리 달릴 수 있죠.

출처Red Bull Content Pool

자동차가 빨리 달릴 수 있는 이유를 약간 철학적으로 해석해보면, 성능 좋은 브레이크가 있기 때문입니다. 멈춘다는 믿음이 있으니 그만큼 빨리 달릴 수 있는 거죠. 

검정색 통 안에 브레이크가 들어가 있습니다.

출처Red Bull Content Pool

포뮬러1카도 마찬가지입니다. 가벼운 차체에 엄청난 힘을 완벽히 통제하기 위해서는 그만큼 강력하고 믿음직한 브레이크가 필요하죠.

여기에 쓰이는 브레이크는 일반적인 브레이크와는 좀 다릅니다. 카본-카본 브레이크라고 부르는 소재로 만들어지는데, 기원은 우주왕복선의 내열 타일이었습니다. 열과 마찰에도 형태가 변하지 않는다는 점에서 착안, 브레이크 디스크의 소재로 사용하기 시작한 거죠. 


처음 사용된 게 1970년대니까 벌써 40년이 지난 셈이네요.

온도가 적당히 오르지 않으면 성능도 떨어져요.

출처Red Bull Content Pool

그런데 이 브레이크는 조금 특이한 사용법을 요구합니다. 온도가 어느 정도 올라가지 않으면, 제대로 된 제동 성능이 나오지 않는다는 거. 물론 우리가 사용하는 일반적인 브레이크도 어느 정도 온도가 올라가야 제 성능이 나오는데, 포뮬러1카의 브레이크는 적정 온도가 상당히 높은 편입니다. 일단 200도까지 온도가 올라가야만 차고에서 출발할 수 있습니다. 그 전에는 자칫 브레이크가 미끄러져서 큰 사고를 일으킬 수 있죠. 


적정 온도는 400~600도 사이입니다. 이 정도 온도에서 정상적인 제동력을 발휘한다는 뜻이에요. 

브레이크 정상 온도가 높기 때문에 타이어 예열도 그만큼 빨리 되죠.

브레이크 덕트가 아주 빨리 온도를 내려줍니다.

출처Red Bull Content Pool

새빨갛게 달아 오르면 거의 1,200도까지 올라가는데, 그 이상 온도로 올라가면 고열에 의해 

디스크가 산화되기 시작합니다.

하지만 브레이크 덕트에서 속도에 따라 엄청난 양의 공기를 내뿜기 때문에 곧바로 온도가 떨어지기 시작하죠. 

(최근에는 디스크 디자인도 냉각에 특화되어 있어서 좀 더 빨리 식어요.)


그래서 어느 정도 성능인가요?

이것만 기억하면 쉽습니다. 

단 3초면 80km/h까지 속도를 줄입니다.

출처Red Bull Content Pool

350km/h로 달리다 80km/h까지 줄이는데 150m 또는 3초의 시간만 주면 됩니다. 

350km/h는 통상적으로 포뮬러1카가 레이스에서 기록할 수 있는 최고 속도이고, 80km/h는 코너에서 기록하는 최저속도에 해당되죠. 

ABS는 장착되어 있지 않아요.

출처Red Bull Content Pool

여기서 0.5초 정도만 더 주면 아예 멈추는 것도 가능합니다. 

물론 이는 브레이크 때문만은 아니고, 그만큼 타이어의 접지력이 좋기 때문에 가능한 일이라는 것!

(이것까지 말할 수 있다면 적어도 알못은 아니죠!)

타이어

타이어를 100% 이해하면 레이스 우승에 한걸음 더 다가설 수 있죠.

출처Red Bull Content Pool

모터스포츠는 타이어로 시작해 타이어로 끝난다고 해도 과언은 아닙니다. 무게 중심, 하중의 이동, 다운포스에 이르기까지...모든 물리적 요소들이 타이어를 보다 확실하게 관리하기 위함이죠. 

오죽하면 엔진 출력이 더 좋은 것보다 타이어에 대한 대응력이 좋은 레이스카가 오히려 레이스에서 우승을 차지할 가능성이 높다고 할 정도입니다. 


고무 덩어리 하나에 불과한데, 이 고무 덩어리 때문에 희비가 엇갈리는게 바로 모터스포츠.

평상시엔 이불로 덮어서 보관합니다.

출처Red Bull Content Pool

이 타이어도 적정 온도에 도달해야만 제대로 된 접지력을 발휘합니다. 통상적으로 부드러운 타이어는 85~105도 정도, 단단한 타이어는 120~145도 정도가 됐을 때 비로소 제대로 된 접지력이 나옵니다. 

이 정도의 온도를 올리기 위해서 두 가지 방법을 동원합니다. 


첫 번째는 차고에서 마치 온열매트 같이 생긴 이불을 덮어서 온도를 올리는 거죠. 대략 80~100도 정도까지 온도를 올릴 수 있습니다. 

달리면서 온도가 올라가고 그립도 더 좋아져요.

출처Red Bull Content Pool

두 번째는 실제로 주행을 하면서 온도를 올리는 방법.

가끔 드라이버들이 차를 좌우로 흔들면서 엔진 rpm을 세차게 올릴 때가 있는데, 우선 타이어에 강제로 힘을 가해, 눌렸다 펴지는 과정을 반복해서 온도를 높이는 것이고, rpm을 세차게 올리는 건 뒷 타이어를 일부러 미끄러뜨려 노면과 마찰시키면서 온도를 올리는 겁니다. 


아니면 브레이크를 강하게 몇 차례 밟아서 브레이크 열로 타이어를 데우는 방법도 있죠. 

마른 날씨용 타어이만도 이렇게나 많습니다.

출처Pirelli Tyres

올해 도입된 포뮬러1 타이어는 드라이 타이어 7종, 웨트(Wet)타이어 2종입니다. 

드라이는 하이퍼 소프트, 울트라 소프트, 슈퍼 소프트, 소프트, 미디움, 하드, 슈퍼하드로 구성되어 있고, 웨트는 인터미디어트 그리고 웨트로 구성되어 있죠.


그리고 색깔로 모두 구분되어 있습니다. 

타이어에 대한 이야기만 해도 사실 몇 차례 연재를 해야 할 정도라서 기초 상식은 여기까지만 할께요.

18개월 4주 7일 24시간

레이스팀이 전세계를 순회하는 동안, 연구실은 쉬지 않고 돌아갑니다.

출처Red Bull Content Pool

위 숫자는 한 대의 포뮬러1카가 새롭게 디자인되고 만들어지기까지 걸리는 시간과 근무 시간을 의미합니다. 

말 그대로 한 대의 F1카를 새롭게 만들기 위해 걸리는 시간은 18개월입니다.

만들어진 카본 차체를 열로 성형하는 오토 클레이브

출처Red Bull Content Pool

그러니까 우리가 지금 한참 시즌을 보고 있는 이 시점에도 레드불 레이싱 공장이 있는 밀튼 케인즈에서는 2020년 시즌을 위한 레이스카의 개발이 진행되고 있다는 이야기입니다. 

물론 이는 양산자동차의 개발 기간에 비하면 비교할 수 없을 정도로 빠른 개발 속도입니다.

보통 자동차 한대가 만들어지려면 아무리 빨라도 3~5년은 걸리니까요. 

윈드 터널용 팬입니다. 직경이 8~10m정도 되죠.

출처Red Bull Content Pool

그럴 수 밖에 없는 건, 포뮬러1카는 레이싱 드라이버 그리고 레이스 우승만을 위해 만들어지니까, 양산차와 비교해 테스트할 항목들이 적고, 편의장비나 옵션이 필요가 없으니 그럴만도 합니다. 

이곳에서 온갖 테스트가 진행됩니다.

출처Red Bull Content Pool

하지만 그럼에도 불구하고 18개월만에 백지상태에서 한 대의 완벽하고 가장 빠른 자동차가 만들어진다는 건 무척 경이로운 일이 아닐 수 없습니다. 

이를 위해 공장에서는 4주, 7일 그리고 24시간... 쉬지 않고 연구원들이 새로운 부품을 개발하고, 디자인하는데 여념이 없습니다. 

트로피는 모두 연구와 노력의 결과물이죠.

출처Red Bull Content Pool

2018년 시즌이 시작됐으니, 공장에선 2020년을 위한 레이스카의 기본 구조를 잡아가는 중일 거에요.

보통 기본 구조를 디자인하는데 1년 정도의 시간을 보내고, 남은 6개월 동안 각 레이스에 사용될 별도의 부품들을 개발하거나 시뮬레이션하는데 시간을 보냅니다. 그리고 시즌 시작 1~2개월 전에 합동 테스트를 통해 실제 트랙을 달리며 개발을 마무리합니다. 

항상 다음 시즌 그 다음 시즌을 생각해야 합니다.

출처Red Bull Content Pool

개발이 끝나도 완전히 멈추는 건 아닙니다. 시즌 내내 계속해서 업그레이드가 이루어지죠.

단순하게 평가했을 때, 3월 개막전과 11월 폐막전의 레이스카는 거의 60%이상 달라져있으며, 같은 트랙에서 무려 2초 이상 성능이 빨라질 정도입니다.

어떤가요? 어려운가요? 물론 아주 쉬운 내용은 아니었을거에요. 

하지만 약간만 공부하면 포뮬러1은 더 재미있어 질 겁니다.

그리고 요정도만 알아도 포뮬러1 알못은 탈출할 수 있어요. 


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레드불

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