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매스댐퍼가 주는 바운싱 억제 효과는 윗 글에서 설명되었고 그 공기역학적 성능에 대해서는 Ground Effect를 증가시킬 수 있다는 점이 있습니다. 그러나, 바운싱 억제로 인한 프론트 그립 증가에 대한 형평성과 규정 해석에 대한 문제가 아니라 왜 FIA에서 에어로다이내믹이라는 이유를 들어 반응한건지 그 이유는 FIA에서 기존에 금지시켰던 '일정한 차고를 유지하기 위한 기술'들과 비슷한 효과를 준다고 판단했기 때문인 것 같습니다. 대표적인 예가 액티브 서스펜션과 윙카의 사이드 스커트라고 할 수 있습니다.
크게 나누어 볼 때, 포뮬러 머신이 얻는 다운포스는 Wing을 이용하여 공기의 저항으로 차체를 누르는 일반적인 방법과 바닥에서 일어나는 Ground Effect, 공기가 좁은 통로를 통과할때 흐름이 더욱 빨라지고 압력이 팽창한다는 이론에 입각하여 머신 바닥의 형상을 이용, 공기의 흐름을 유도하여 공기의 저항(윙)과 무관하게 압력을 이용한 다운포스를 얻어내는 방법이 있습니다. 이론적으로는 윙을 이용한 다운포스는 공기의 저항이 크면 클수록 커지니 저항에 의한 손해가 생기지만 그라운드 이펙트로 인한 다운포스는 공기 저항로 인한 퍼포먼스 영향은 굉장히 적습니다. 윙카 시대때도 그러했고 액티브 서스펜션때도 마찬가지였고, 차량의 바운싱을 억제하는 기술들에 대한 제한. FIA는 왜 이러한 훌륭한 기술들을 금지시키는걸까요? 그 가장 큰 이유는 이러한 기술들이 그라운드 이펙트를 증가시키는데 중점을 두고 있기 때문입니다.
그라운드 이펙트의 위험은 그 높이의 변화(공기 흐름의 변화)에 민감하게 반응한다는 점입니다. 그라운드 이펙트를 강하게 하기 위해서는 공기의 흐름이 빨라지도록 더욱 더 차고를 낮춰야만 합니다. 또한 흐름의 변화가 적도록 높이를 일정하게 유지하는것이 중요합니다. 70-80년대의 윙카는 사이드 스커트를 이용하여 공기를 극단적으로 차단, 매우 큰 그라운드 이펙트를 얻어내는데 성공했습니다만 그에 대한 대가로 보통의 3-4배에 해당하는 댐핑 강도를 가질 수 밖에 없었습니다. 이렇게 하여 매우 낮고 일정하게 유지되는 차고를 바탕으로 생성된 엄청난 그라운드 이펙트로 인해 드라이버가 받는 부담은 굉장히 컸지만 어쨌든 이러한 윙카 머신들은 F1에 데뷔하자마자 압도적인 스피드를 보이며 우승을 거듭했고, 포뮬러 뿐만이 아니라 그룹C와 같은 그 당시 많은 레이스 머신들에게 영향을 끼쳤습니다.
여기서 그라운드 이펙트의 위험성이 드러나게 됩니다. 많은 분들이 아시겠지만 차량이 갑자기 앞머리를 들며 하늘로 날아가 관중석을 덮쳐 한 메이커를 모터스포츠에서 철수시킨 사건 아실겁니다. 94년 이몰라 세나의 사고에서도 원인에 대해 여러가지 이유가 제시되지만 그 중 하나로 그라운드 이펙트의 급격한 상실을 꼽기도 합니다. 그라운드 이펙트에 너무 의존적인 차량들은 언덕이라던지 언더바디를 통과하는 공기의 흐름이 급격하게 바뀌는 특정한 상황에서 차량을 제어할 수 없는 상태에 이르게 됩니다.
이에 FIA는 80년대 초반 대대적으로 윙카를 금지시키고 새로 개발되는 기술들에 대해서 어느 정도의 선까지는 허용하지만 과도하게 그라운드 이펙트에 의존하는 요소들을 제한하게 됩니다. 현대의 F1 머신은 엄청나게 발전한 공기역학에도 불구하고 그러한 제한 때문에 윙에 의존하게 되고, 그 마저도 윙의 높이, 거리 제한 등과 같은 요소들로 점점 미캐니컬 그립에 영향을 많이 받게 되고 있습니다. 물론 여전히 그라운드 이펙트는 F1 머신의 다운포스에서 굉장히 중요한 부분을 차지하고 있습니다.
이와 같은 상황에서 르노의 매스댐퍼는 바운싱을 줄여 프론트 그립을 안정화 시키는 것 외에도 상하로 이동하는 하중을 줄이게 되므로 하부에 유입되는 공기의 시작인 언더 바디의 앞 부분을 안정적으로 유지시켜 줄 수 있고 이는 주행중의 차고를 더욱 안정적으로 낮출 수 있다는 장점까지 있습니다.
* 정차시와 드라이빙 시의 차고가 다르기 때문에 현재의 F1에서는 언더바디에 나무판을 달아 경기 후에 그 깎여나간 두께를 측정하여 일정 규정치를 넘어가게 되면 규정 위반으로 처리합니다. 따라서 바운싱이 적어진다면 달릴 때의 차고를 조금이라도 더 낮출 수 있게 되어 더욱 더 많은 그라운드 이펙트를 얻는 것이 가능합니다. 90년대 F1에서 보이던 바닥에서 불꽃튀는 휠투휠이 왜 사라졌나 궁금하신분들 계실텐데, 언더 바디에 나무판이 달려서 그렇습니다. 이젠 톱밥튀는 휠투휠이지요 ^^ 잘 보시면 F1 머신 뒤에서 튀기는 톱밥을 보실 수 있습니다.
아무래도 매스댐퍼 금지에는 팀들간의 분쟁과 FIA의 많은 생각이 담겨 있겠지만 에어로다이내믹을 부각시켜 금지시킨건 이러한 '위험요소를 내재한 공기역학'에 대해서는 FIA가 매우 민감하다는것도 하나의 이유라고 볼 수 있을 것 같습니다.
크게 나누어 볼 때, 포뮬러 머신이 얻는 다운포스는 Wing을 이용하여 공기의 저항으로 차체를 누르는 일반적인 방법과 바닥에서 일어나는 Ground Effect, 공기가 좁은 통로를 통과할때 흐름이 더욱 빨라지고 압력이 팽창한다는 이론에 입각하여 머신 바닥의 형상을 이용, 공기의 흐름을 유도하여 공기의 저항(윙)과 무관하게 압력을 이용한 다운포스를 얻어내는 방법이 있습니다. 이론적으로는 윙을 이용한 다운포스는 공기의 저항이 크면 클수록 커지니 저항에 의한 손해가 생기지만 그라운드 이펙트로 인한 다운포스는 공기 저항로 인한 퍼포먼스 영향은 굉장히 적습니다. 윙카 시대때도 그러했고 액티브 서스펜션때도 마찬가지였고, 차량의 바운싱을 억제하는 기술들에 대한 제한. FIA는 왜 이러한 훌륭한 기술들을 금지시키는걸까요? 그 가장 큰 이유는 이러한 기술들이 그라운드 이펙트를 증가시키는데 중점을 두고 있기 때문입니다.
그라운드 이펙트의 위험은 그 높이의 변화(공기 흐름의 변화)에 민감하게 반응한다는 점입니다. 그라운드 이펙트를 강하게 하기 위해서는 공기의 흐름이 빨라지도록 더욱 더 차고를 낮춰야만 합니다. 또한 흐름의 변화가 적도록 높이를 일정하게 유지하는것이 중요합니다. 70-80년대의 윙카는 사이드 스커트를 이용하여 공기를 극단적으로 차단, 매우 큰 그라운드 이펙트를 얻어내는데 성공했습니다만 그에 대한 대가로 보통의 3-4배에 해당하는 댐핑 강도를 가질 수 밖에 없었습니다. 이렇게 하여 매우 낮고 일정하게 유지되는 차고를 바탕으로 생성된 엄청난 그라운드 이펙트로 인해 드라이버가 받는 부담은 굉장히 컸지만 어쨌든 이러한 윙카 머신들은 F1에 데뷔하자마자 압도적인 스피드를 보이며 우승을 거듭했고, 포뮬러 뿐만이 아니라 그룹C와 같은 그 당시 많은 레이스 머신들에게 영향을 끼쳤습니다.
여기서 그라운드 이펙트의 위험성이 드러나게 됩니다. 많은 분들이 아시겠지만 차량이 갑자기 앞머리를 들며 하늘로 날아가 관중석을 덮쳐 한 메이커를 모터스포츠에서 철수시킨 사건 아실겁니다. 94년 이몰라 세나의 사고에서도 원인에 대해 여러가지 이유가 제시되지만 그 중 하나로 그라운드 이펙트의 급격한 상실을 꼽기도 합니다. 그라운드 이펙트에 너무 의존적인 차량들은 언덕이라던지 언더바디를 통과하는 공기의 흐름이 급격하게 바뀌는 특정한 상황에서 차량을 제어할 수 없는 상태에 이르게 됩니다.
이에 FIA는 80년대 초반 대대적으로 윙카를 금지시키고 새로 개발되는 기술들에 대해서 어느 정도의 선까지는 허용하지만 과도하게 그라운드 이펙트에 의존하는 요소들을 제한하게 됩니다. 현대의 F1 머신은 엄청나게 발전한 공기역학에도 불구하고 그러한 제한 때문에 윙에 의존하게 되고, 그 마저도 윙의 높이, 거리 제한 등과 같은 요소들로 점점 미캐니컬 그립에 영향을 많이 받게 되고 있습니다. 물론 여전히 그라운드 이펙트는 F1 머신의 다운포스에서 굉장히 중요한 부분을 차지하고 있습니다.
이와 같은 상황에서 르노의 매스댐퍼는 바운싱을 줄여 프론트 그립을 안정화 시키는 것 외에도 상하로 이동하는 하중을 줄이게 되므로 하부에 유입되는 공기의 시작인 언더 바디의 앞 부분을 안정적으로 유지시켜 줄 수 있고 이는 주행중의 차고를 더욱 안정적으로 낮출 수 있다는 장점까지 있습니다.
* 정차시와 드라이빙 시의 차고가 다르기 때문에 현재의 F1에서는 언더바디에 나무판을 달아 경기 후에 그 깎여나간 두께를 측정하여 일정 규정치를 넘어가게 되면 규정 위반으로 처리합니다. 따라서 바운싱이 적어진다면 달릴 때의 차고를 조금이라도 더 낮출 수 있게 되어 더욱 더 많은 그라운드 이펙트를 얻는 것이 가능합니다. 90년대 F1에서 보이던 바닥에서 불꽃튀는 휠투휠이 왜 사라졌나 궁금하신분들 계실텐데, 언더 바디에 나무판이 달려서 그렇습니다. 이젠 톱밥튀는 휠투휠이지요 ^^ 잘 보시면 F1 머신 뒤에서 튀기는 톱밥을 보실 수 있습니다.
아무래도 매스댐퍼 금지에는 팀들간의 분쟁과 FIA의 많은 생각이 담겨 있겠지만 에어로다이내믹을 부각시켜 금지시킨건 이러한 '위험요소를 내재한 공기역학'에 대해서는 FIA가 매우 민감하다는것도 하나의 이유라고 볼 수 있을 것 같습니다.
2007.02.05 00:26:06 (*.177.184.122)
읽다보니..^^ 문득 드는 의구심은.. 매스댐퍼가 차고를 일정하게 유지시켜주는 것은 f1머신의 전반적인 운전성 향상에.. 종국은 드라이버의 안전성 향상에 이바지하는 도구일 것 같은데.. 이러한 매스댐퍼를 강화하고 전체 레이스머신에 도입해서 다시 윙카를 부활하는 것도 한 방법일듯 한데 말이죠... 아무리 그래도 매스댐퍼 기술 등을 도입해도 르망24시간레이스에서 이륙하는 사태를 막을 수는 없나보죠?
2007.02.05 09:08:52 (*.243.36.213)
음..흥미롭게 잘 읽었습니다.
액티브 서스펜션의 금지는 섀시제작기술의 차이 때문에 각 팀별 머신 성능 차이가 벌어지는 것을 방지하는 게 주이유로 알고 있었는데 이것도 사실이 아닌가요?
전 그라운드 이펙트에 관련된 부분도 각 팀간 성능차이를 벌리지 않아서 보다 흥미로운 경주를 보기 위함이 가장 큰 이유로 알고 있었답니다.
액티브 서스펜션의 금지는 섀시제작기술의 차이 때문에 각 팀별 머신 성능 차이가 벌어지는 것을 방지하는 게 주이유로 알고 있었는데 이것도 사실이 아닌가요?
전 그라운드 이펙트에 관련된 부분도 각 팀간 성능차이를 벌리지 않아서 보다 흥미로운 경주를 보기 위함이 가장 큰 이유로 알고 있었답니다.
2007.02.05 12:10:39 (*.127.196.79)
액티브 서스펜션의 사용금지는 이상준님 말씀대로 그라운드이펙트때문입니다 일정한 차고 유지가 가능해지지요 경주차가 공중부양하는 경우는 그라운드 이펙트를 상실하는 경우 발생됩니다 보통의 차량의 측면 모양이 비행기 날개의 단면과 유사 하기때문에 앞유리와 지붕이 만나는 지점 뒷부분에서 강한 '공중부양'의 힘을 받게 됩니다 이 힘이 차를 누르는 힘인 무게나 그라운드 이펙트를 이기게 되면 말그대로 떠오르게 되죠 경주용차는 가볍기 때문에 그라운드 이펙트가 사라지면 떠오르기 쉽죠... 르망의 경우 그렇습니다... F1은 아마도 그런 상황에서도 공중부양을 할수있는 외형이 아니라서 힘들꺼같구요 하지만 아직까지 공중부양의 정확한 원인은 밝혀지지 않은것 같습니다 제 모자른 생각엔 프론트 에어댐이 지면과 만나는 순간 상실된다고 보입니다... 그래서 그런 상황을 대비해서 앞쪾 에어댐의 중간부분의 지면쪽은 파놓게되죠...^^ 특정한 진동상황에서도 차체를 안정화 시킬수있다는건 에어로다이나믹에 이익을 가져다 주는것은 사실입니다 0.3~0.5초정도 랩타임에 영향을 준다고 한다는군요
2007.02.05 15:23:52 (*.86.90.155)
반박하는 내용은 아닙니다만, (이동섭님도 설명하셨지만) 최근의 F1 머쉰이 경주시 프론트 스포일러가 손상되거나 앞 머쉰과 충돌로 앞이 들리는 상황이 아니라면 공중에 뜨지 않는다고 생각합니다. 적어도 한 10년 가까이 다른 이유로 머쉰이 공중에 뜨는 경우를 보지는 못했습니다. 그리고, 세나의 사고는 정확히 알 수 없는 이유로, 살짝 좌로 도는 커브에서 머쉰이 진행방향을 바꾸지 않고 (미끄러진 것도 아니면서 마치 스티어링 휠을 돌리지 않은 것처럼) 오른쪽 벽을 들이받아 일어났습니다. 이상준님의 설명이 맞을 수도 있지만, 저는 개인적으로 사고원인이 스티어링 부품 결함 등 다른 이유였을 거라고 생각합니다. 스티어링 결함문제 등으로 팀 오너였던 윌리엄스 양반이 재판에 서기도 했습니다만 사실 아직 정확한 사고원인은 아직 밝혀지지 않았습니다.
2007.02.05 16:09:23 (*.215.170.121)
모던 F1에서 그라운드 이펙트를 제한하는 것은 차량이 날아가기 때문이 아닙니다. 그립을 잃고 스핀하는 다수의 상황에서 그라운드 이펙트의 개입이 있기 때문인데요, 이는 비록 제한을 하고 있다고 하더라도 언더 바디의 형상과 디퓨저, 발전한 공기역학을 통해 윙카만큼은 아니더라도 많은 양의 그라운드 이펙트를 얻어내고 있기 때문입니다.
세나 사고에 대한 원인으로는 서킷 내의 치워지지 않은 사고 파편, 스티어링 칼럼 문제, 설계 결함 (머신 디자인 결함 - 그라운드 이펙트에 관련된) 외에도 세나 자신의 실수와 같은 여러가지 이유들이 추측되고 있는데 프랭크 윌리엄즈와 당시 머신 디자이너였던 애드리언 뉴이가 이탈리아 법정에 선 사건은 그 중 머신 설계, 정비 결함에 관련된 과실치사 혐의를 묻고자 하는 자리였습니다. 무혐의 판결 나왔지요.
세나 사고에 대한 원인으로는 서킷 내의 치워지지 않은 사고 파편, 스티어링 칼럼 문제, 설계 결함 (머신 디자인 결함 - 그라운드 이펙트에 관련된) 외에도 세나 자신의 실수와 같은 여러가지 이유들이 추측되고 있는데 프랭크 윌리엄즈와 당시 머신 디자이너였던 애드리언 뉴이가 이탈리아 법정에 선 사건은 그 중 머신 설계, 정비 결함에 관련된 과실치사 혐의를 묻고자 하는 자리였습니다. 무혐의 판결 나왔지요.
