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지난 1월19일자 중앙일보 중앙경제지에 실린 기사입니다.
내용의 핵심은 오돌토돌한 코팅을 차체에 발라 외부공기가 차량에 닿는 양이 줄어들어 공기마찰 저항을 줄여주며, 이로 인해 연료비 17.5%~15.2%를 줄일 수 있었고, 물류비를 줄임으로 제품가격을 낮출 수 있다는 논리입니다.
정말 어처구니가 없는 기사내용입니다.
차량의 공기저항에 영향을 주는 요인은
1. 전면투영면적
2. 차량 후미 부분의 형상
3. 차량 언더바디의 형상 및 지면과의 높이
등등인데, 트럭이 시속 100km/h이하로 달리는 조건을 감안했을 때 전체 저항에서 구름저항과 공기저항의 비율이 공기저항보단 구름저항이 높은 운행조건임을 감안했을 때 기사의 내용에서 언급한 18%의 연료비 절감효과는 어떠한 공식으로도 얻어낼 수 없습니다.
오돌토돌한 코팅이라는 내용에서 언듯 골프공의 표면이 오돌토돌한 것으로 공기저항을 줄여 더 멀리 날아가게 한다는 내용이 떠어르기는 했지만 유체공학 전문가가 아닌 저의 상식에 골프공은 구형태를 띄고 있고, 트럭의 전면부는 평면에 가까운 형태로 되어있는데, 골프공이 공기저항을 줄여 더 멀리날아간다는 이론적 논리가 평면에 붙이는 코팅에도 동일한 원리로 저항이 혁신적으로 줄어든다는 것은 납득이 되지 않습니다.
가뜩이나 천정부지로 치솟는 기름값으로 인해 시민들이 혹시라도 연비를 줄일 수 있는 방법이 없나하는 심리로 충만해 있을 때 이런 심리를 악용할 소지가 다분이 큰 허술한 기사가 검증과정을 전혀 거치지 않고 국내 주요일간지에 실렸다는 점은 매우 씁쓸한 일이 아닐 수 없습니다.
-testkwon-
마스터님이 말씀하신 골프공의 요철(Dimple)과 같은 효과를 트럭에서 이용한 것이 맞습니다.
스펀지와 비슷한(?) 실험프로그램인 "Mythbusters"에서도 "Dimple Car"로 소개된 적이 있습니다.
거기서의 결론은 연비를 올리고 싶으면 기사내용와 같은 코팅을 하던지 세차를 하지 말라는 결론을 내렸던 기억이 납니다.
여기 회원님들은 대부분 싫어하실 반짝거릴 수록 연비가 안좋다 라는 결론이;;;
매끈한 표면이 더 잘 미끄러질 것 같은 상식과는 거리가 좀 있죠
마스터님이 언급하신 3가지의 공기저항외에 4번째의 공기저항이 있는데 공기가 지나가는 자동차의 표면적입니다.
모든 실제 유체는 점성을 가지고 있기 때문에 주행하는 자동차표면에서 공기가 미끄러져 나가는 것이 아니라 자동차 표면층에 붙어있는 공기층과 그 공기층위를 미끄러져나가는 공기층이 생깁니다. 두 공기층사이에는 점성이 있기 때문에 이것이 저항(Drag force)으로 작용합니다. 이때 표면에 요철을 주는 코팅은 자동차 표면층에 붙어있는 공기층을 줄여주는 역할을 합니다. 그러면 그위를 미끄러져 나가는 공기층에 작용하는 저항이 줄어들게 되겠죠.
마찬가지 원리로 공기가 아닌 물속을 진행하는 잠수함의 경우에도 표면이 매끈하지 않고 요철이 있습니다.
물류트럭은 적재함때문에 옆면이나 윗면이 매끈하게 되어 있는 형상이어서 일반승용차보다 두드러지게 큰 효과를 볼수 있겠죠
만약 일반 승용차에 적용한다면 세단보다는 풀사이즈 SUV나 박스카가 좀더 효과가 크겠네요
일반 승용차의 경우엔 코팅으로 17%에 이르는 연비향상을 기대할 수 없죠 ^^
표면이 울퉁불퉁한데 저항이 적다는건 말도 안되는 소리입니다
표면의 공기저항이란건 경계층이 얼마나 두꺼운가인데 표면이 매끄러울수록 경계층이 얇아지면서 저항이 줄어듭니다
표면이 울퉁불퉁하면 이 경계층 두께가 두꺼워집니다
울퉁불퉁해야 경계층이 얇아지면서 유속이 빨라진다면 헤드포팅이 삽질? 이라는 이야기인데... 누구의 이론인지요?
골프공 같은경우 골프공 뒤쪽에서 박리가 일어나면서 난류로 전환되어 저항이 커지는걸 줄여보기 위해 하는겁니다
골프공은 회전하기 때문에 외부를 전부다 그렇게 하는것이고...
차량같은경우 방향이 있기 때문에 전체를 그렇게 한다는건 오히려 역효과입니다
만약 이런 표면처리가 필요하다면 박리가 일어나는 상자모양의 모서리 부분만 필요한 작업입니다
그리고 잠수함에 누가? 그런 표면처리를 하는지 알고싶습니다
상어란 이름을 부여받은 잠수함들은 그렇지가 않습니다
음향 흡수타일을 보고 그렇게 생각한다면 그야말로 넌센스가 됩니다
잠수함에서 표면에 그런처리를 하는 부분이 일부 있는데 거긴 사람이 밟고 미끄러질까봐 하는 부분 뿐입니다
잠수함은 거의 모두 완벽한 유선형입니다
표면박리라는게 발생할 표면형상이 있어서 그런 처리를 해야된다면 무소음이 미덕인 군사용 잠수함으로서는 포기한 설계가 됩니다
잠수함은 깊이 잠수하고 빨리 달리는거 보다 중요한게 조용한것입니다 (표면처리를 거칠게 한다는건 있을수없는 일입니다)
수중에서 소음 상관없이 엄청난 속도로 빨리 달려야만하는 어뢰는 매끈하기만 합니다
ㅎㅎ 서민기님 말씀 잘 들었습니다 ^^
그런데 과연 저 코팅많으로 효율이 15% 17.5% 나 상승이 될지 의심스럽네요.. 5% 아니 10%정도 상승되었다고 했어도 그럴 수 있겠구나.. 라고 믿겠는데.. 저정도 연비상승이 있다면 일반 승용차량은 몰라도 SUV 나 밴 같은 양산형 대형차량들에 자동차 메이커들이 적용하지 않을리가 없을텐데요.. 특히나 요즘처럼 연비가 차량 선택에 있어 하나의 중요한 기준인 상황에선..
(만일 정말 저정도 효율이 있어서 카이엔 터보 같은 괴물이 연비까지 좋아진다면.. 정말 ㅎㄷㄷㄷ 하네요 ㅎㅎ)
일반적인 차량들은 주행속도가 300-400kph 정도 되면 공기저항계수를 0.02Cd 정도만 낮출 수 있어도 약 15% 정도의 연료 절감 효과를 얻을 수 있습니다. 트럭의 경우엔 잘 모르겠네요.
사실 이부분은 사실이라고 해도 일반적으로 믿어 지지 않을수 있습니다.
기사 내용중에 수치를 언급한 수치가 조금 높은 것 같아 신빙성이 오히려 줄어 들지만 실제로 효과는 있습니다.
우리 회사에서 생산되는 MAN 트럭 은 이러한 도장기술이 적용되어 있어 연비를 개선 하였습니다,
수치를 말씀드릴수는 없지만 신문기사 수치처럼 큰 영향은 없습니다.
신문이 다소 과장되어 있고 광고성이 치중되어 있다고 생각 됩니다.
그렇다면 왜 승용차에 적용이 안되냐는 것이 의문을 할수 있습니다.
승용차에 적용을 하지 않는 이유는
이기술을 적용할 경우 표면의 매끄럽지 못해 꼭 도장이 잘못된것 같은 느낌으로 인해 적용시 차량 판매에 문제 발생 합니다.
처음보시는 분은 대부분 도색불량으로 이상이 있다고 판단을 많이 하십니다.
또한 사고로 인해 부분도색시 차이가 발생이되어 사후에도 문제가 있습니다.
따라서 적용이 안되고 있는것 입니다.
예전에 독일차의 고속빨에 대한 이야길 하면서 농담삼아 페인트 표면에 대해 이야기한 적 있었는데(http://www.testdrive.or.kr/?document_srl=343212), Mythbuster에서 이렇게 친절하게 밝혀주었습니다.
결론은 "효과있다"였던 것으로 기억합니다. ^^;
그리고 이런 텍스처를 연비가 향상된다며 파는 애들도 있습니다. 아마 얘들 것을 썼을지도 모르겠습니다.
진실은 '믿는'게(believe) 아니라 받아들이는(accept) 겁니다. 으음... -_-; '믿기지' 않는 분들은 저 홈페이지의 주장을 반박하시면 되겠습...
문제는 사진처럼 전부다 발라버린다는거죠...
게다가 필요한 부분은 빠뜨렸네요 (천정과 이어지는 뒷유리부분, 헤드라이트 가장자리)
엔지니어들이 몰라서 안하는게 아닙니다
요즘 나오는 차량들의 헤드라이트 가장자리나 뒤쪽의 콤비램프 가장자리의 모서리 부분의 처리가 어떻게 나오는지만 봐도 알수있는 부분이죠
사진에서 유일하게 효과를 보겠다고 생각되는 부분은 본넷과 지붕 뿐인데... 그것도 전부다 덮어 버렸군요
그렇게 필요없는 부분까지 발라서 효과를 떨어뜨리는 엽기적인 모양으로 효과를 봤다고 할수는 있겠지만(결국 아무도 채용안할 아이디어) 에어로다이나믹 부서에서 만들었다면 그조차도 필요한 부분만 했을겁니다
카피가 진품 따라갈수없다는건 진품제작자는 진실을 알기 때문이겠죠
똑같은 모델과 같은연식 관리상태가 비슷한 대형트럭 2대를 섭외하여 그중 한대에 해당코팅액을 바르고 약1달정도 롱텀테스트 하면 될거 같은데요.
일단 마스터님 말씀하신 내용, 그러니까 18%의 연비절감효과가 있다고 하는 검증되지 않은 내용을 올려놓은 신문사는 좀 웃기는 것 같다는 생각을 한다는 이야기를 먼저 적어놓고, 그러나 저기에 대해서 제가 가지고 있는 생각을 조금만 적어보겠습니다. (뭐 제가 무식해서 그냥 답없이 생각만 나열하는 내용이지만요 ^^;)
전에 디스커버리 채널의 Mythbusters에서 저 내용이 나온적이 있었지요. 위에도 언급되었지만 차 전체에 클레이를 얇게 붙이고 거기에 골프공처럼 공무늬를 찍어놓은 것을 가지고 연비테스트를 해봤는데, 지저분한 표면의 차에 대해서는 제가 못봐서 모르겠고, 공무늬를 찍은 차와 보통 차의 비교같은 경우에는 공무늬가 없는 차가 26mpg, 그리고 있는 차가 29mpg 로 나와서 효과가 있다고 이야기한 것을 본 기억이 납니다.
그래서 관련된 내용을 조금 뒤져봤는데, 이런 기사가 나오더군요. 2007년 기사인데...:
http://www.racecar-engineering.com/allarticles/166403/dimpled-aerodynamic-surfaces.html
영어를 잘 못하는데다가 게을러서 제대로 읽어보진 못했지만 내용중에 '어떤 F1팀 (아마도 페라리) 이 실험해봤지만 윈드터널 테스트를 넘기지 못했다' 라는 부분과 여러가지 회전체의 경우에 이런 공무늬(dimpled) 가 효과가 있다는것, 그리고 렉서스가 어떤 승용차의 바닥에 소음을 줄이기 위해서 사용했다...라는 내용, 그리고 이런 공무늬가 높은 속도에서는 표면마찰을 늘리지만 낮은 속도에서는 다운포스를 늘려주고 저항을 줄여준다...같은 내용이 적혀있습니다. 세세한 부분 (Reynolds number 같은것들) 은 제가 전문이 아니라서 자세히는 모르겠지만, 전체적으로 보면 최소한 2007년 시점에서는 불명확한 부분이 많았던 모양이네요.
그리고 위에서 잠수함의 dimpled surface 이야기가 나와서 찾아봤는데, 이런게 나오더군요:
2006년 9월에 쓰여진 글인데... 잠수함의 표면이야기가 나오진 않았지만 (랄까... 보통 최고기밀 사항중에 한가지라 그냥 찾아본다고 나올 내용이 아니라고 생각하긴 했었지만 ㅠㅜ) 이런 내용이 나옵니다.
나사에서 리블렛(riblets) 테크놀러지라는 것을 개발했는데... 상어의 피부 표면의 모습을 본따서 35～100μm정도의 가로로 홈을 만들어주었고, 그랬더니 최대 8%의 표면마찰저항이 저감되었다는 내용이 나와있습니다. 그리고 1983년에 3M이 이 무늬를 가진 코팅테이프를 생산했고, (현재는 생산중단되었다고 함) 항공기에서는 이미 활용되고 있으며 (에어버스 A320에 적용해서 연간 1기당 5만리터정도를 절약) 네덜란드에서는 오래전부터 연구를 하고있다는 내용이 소개가 되어있네요. ...그런데 그러고보니까 저 리블렛이란게 얼마전에 수영계를 시끄럽게 했던 전신 수영복에 쓰인 기술 아닐까요? 왠지 그런 생각이 드는데...
....라는 정도로 전에 한번 궁금했었는데 이야기가 나온 김에 한번 찾아본 내용을 적어봤습니다. 앞서서 맨 위에도 적어뒀지만, 그렇다고 해서 맨 위에 마스터님이 언급하신 제품이 18%의 효과가 있다는 이야긴 아니고, 이런 이야기들도 있다는 정도로 재미삼아서 봐주세요. ^^
(....그나저나 저렇게 가로로 도랑이 파여있는 듯한 구조라면... 세차는 어떻게 해야 하는것일런지 모르겠네요. =ㅂ=; 때도 엄청 타고, 또 세차 못하고 거의 다 벗겨내고 다시 발라야 하는거 아닌가 싶기도...)
어뢰는 그런처리 없었습니다
0.1mm 는 손으로도 느껴지는 수준입니다
방금찾아본 동영상엔 리블렛(riblets) 테크놀러지를 잠수함에 사용한다는 멘트가 짧게 나오는군요
http://www.5min.com/Video/Learn-About-the-NASA-Riblets-311594845
갑자기 예전에 써뒀던 글이 떠오르네요. 별 상관이 없는 것 같은데;; 아래 사진은 와류생성장치가 있고/없고에 따라 공기층이 박리되어 흐트러지는 것과 따라흐르는 모습을 보여줍니다.
관심이 생겨서 찾아봤는데...(자료들이 대부분 90년 이전의 오래된 자료 뿐이라는게 의심이 갔었음)
효과는 있었는데 실패한 이유가 대부분 내구성과 비용이었습니다
비행기에 적용한 필름방식도 내구성때문에 실패했고
내구성과 고비용(가공의 어려움)으로 3M도 필름생산을 그만두었다고 나오는군요
잠수함은 말할것도 없습니다 (엄청난 접착제로 붙여놓는 음향흡수타일도 금방 떨어져나가는 판에... 코팅같은건 어림도 없습니다)
홈플러스에서 적용한 방식은 효과는 인정된듯하고(일반적인 가공된 필름 리블릿은 아니군요 접착제를 뿌리고 유리분말을 뿌려서 리블릿을 만들어 내는듯...) 아직 내구성테스트 결과는 안나온 상태인것 같습니다
접착제(도료라고나옴)가 얼마나 오래도록 유리알갱이를 잘 붙잡고있느냐가 관건이 될듯...
좀더 지켜봐야 할듯하군요
저는 3M에서 나온 제품이 생산중지되었다고 해서 뭔가 문제가 있거나 더 새로운 뭔가가 나온건가 하는 생각이 들긴 했었어요. 결국 내구성과 비용이었군요...
그런데... 효과는 둘째치고... 접착제가 유리분말을 얼마나 잘 잡고있을 수 있느냐...에서 만약 잘 붙잡고 있는 쪽이라고 한다면 나중에 제거할 때 상당히 골머리를 앓지 않을까 하는 생각이 들구요, 만약 제거할 때 골머리를 앓지 않는 쪽이라고 하면 내구성이 안좋지 않을까 하는 생각이 드네요. ...뭐 어느쪽이든 간에 만약에 누가 주고 제 차에 써보라고 하면 별로 쓰고싶지 않을 것 같습니다. =_=;
그리고 연비인데... (직접 운행하는 차량의 경우 연비는 기온과 계절적요인이 크게 작용하겠지만... 경험상 오전 오후도 달라짐)
홈플러스 자료엔 다음과 같습니다
8톤 90%코팅 9개월평균 15.6% 개선
45ft 100% 코팅 2주평균 7.53% 개선
11톤 100%코팅 2.5개월평균 8.24% 개선
40ft ? (아마도 100% 이후같음) 2회왕복 4.7% 개선
45ft ? 2회왕복 7.3%개선
놀라운건 승용차인데...
SM5 (a) ? 2회왕복 14% 개선
SM5 (b) ? 2회왕복 15.2%개선
어디에도 평균 18%는 없습니다 (초기 90%코팅 8톤이 20%를 넘는 경우가 있슴)
결론적으로 자료만 놓고볼때... (자료로서 가치가 있는 수준이다 없는수준이다를 떠나서...)
홈플러스 방식의 리블릿 연비개선효과는
크고 긴 트럭의 연비개선효과는 작은차보다 상대적으로 떨어진다는것
그리고 기온이 높을때 연비개선효과가 크다는것
정도...
결론적으로 말하면.... 차량표면의 리블릿 처리는...... 신문기사 처럼 저항감소, 연비상승의 효과는 분명히 있다! 단 그 정도와 유지관리비용은 좀 더 두고봐야한다! ......군요
이쯤에서 요약하면,
1) 딤플은 아니고 리블릿이다 (기자는 자기가 이해하거나 일반인이 이해할 수 있는 수준으로 이야기할 수밖에 없으니 여기까진 패스)
2) 연비절감효과가 있기는 하지만 18%는 어디서 나온 숫자인지 모르겠다
3) 연비는 줄어들지 모르지만 총비용(내구성 포함)과 심미적(상품성) 측면에서 아직 광범위한 적용은 어려운 면이 있다
4) 만병통치약인양 기술한 기자의 자질에 문제가 있다 (이건 요즘 기사들 다 그러므로 패스....할까요? -_-)
뭐 이렇게 되나요?
노벨상받아야겠네요....트럭보다는 신문기사대로라면 항공기나 배에 적용하면 하이브리드고 뭐고 효과는 짱일듯하군요. 노벨상추천한표~~~
별로 흥분들 하실일은 아닌듯 한데....
이건은 이미 십수년전 부터 이슈와 되어있던 이야기고 여러가지 문제로 '자동차에 적용'이 되지 않았을 뿐입니다.
그리고 권영주님이 말도 안된다고 하신것은... 자동차개발에서의 공기저항만 생각하다 보니 잘못된 결론에 도달한 것입니다.
권영주님이 공기저항의 요인을 세가지 정도로 말씀하셨는데... 다 맞지만.
그것은 표면 처리가 똑같은 차량의 경우를 상정했을때 나타나는 변인일 뿐입니다.
이미 자동차를 매끈한 페인트로 도색한 경우만을 생각했다는것이지요.
그러니 결론이 허무맹랑해 보일 수 밖에 없습니다.
리블릿과 골프공의 딤플의 유체역학적 원리는 같습니다. 다만 골프공은 그 형태가 구형이므로 어떤 방향으로든 같은 효과를 얻기 위해서
형태가 대칭성을 가진 원형으로 되어 있는 것이고 그에 반해 리블릿의 경우에는 유체가 지나가는 방향과 차량의 진행방향이 정해져 있기 때문에 딤플과 모양이 다른 것입니다
ㅋㅋ 재밌는 내용이네요.
제차에 하지는 않겠지만, 그럴싸하게 들리기도 하구요...^^
대인 충돌시에...
열상과 찰과상이...제일 걱정 되긴 합니다만...^^;;;;
리블렛과 딤플의 원리는 "전혀" 다릅니다. 몇몇분들이 잘못 알고 계시네요. 딤플은 박리를 지연시켜 형상저항을 감소시키는 거고 리블렛은 정말로 표면저항을 줄이는 도구입니다. 딤플의 경우는 표면저항은 늘어납니다. 리블렛같은 경우는 경계층내의 난류 구조를 파괴시켜 표면의 수직방향성분의 속도성분을 약화시켜 결과적으로 표면저항을 줄일려고 고안된 방법으로 상어표면에서 모티브를 받았었죠... 비행기 날개와 전신수영복에 적용되기도 했으나 지금은 각기 다른 이유로 쓰이고 있지는 않습니다...
트럭의 경우, 마스터님께서 언급하신 형상저항뿐만 아니라 표면저항도 상당히 중요한 포인트입니다. 그리고 100킬로정도로 달리게 되면 당연히 공기저항의 비중이 비약적으로 커지게 됩니다. 투영면적만 생각해 Cd값 곱해서 공기저항을 구하는 방식은 오로지 형상저항값만 근사적으로 구하는 방법입니다.
근데.... 왜 상어의 피부는 매끄럽지 않을걸까요.... 다른 물고기가 피부 세척할려고 몸을 문대는 물고기도 있는 사포 수준이라는데...
누구는 표면이 매끄러워 저항이 더 적다고 하고 또 누구는 아니라고 하고... 뭐가 맞는 말인지 리플들을 보니 더 헷갈리는군요;;;
글 내용도 그렇지만 답글도 흥미롭네요.
이제 자동차도 미시세계로 들어가는 건가요.
( 물론 0.1mm는 눈으로 보이는 수준이겠지만..)
하지만 기사의 내용은 홈플러스에서 유류대를 줄이려는 노력의 일환으로 화물차에 저런 코팅을 채택했다는 것으로 보이는데요.
참 흥미롭고 대단하다는 생각이 절로 듭니다.
내용도 그렇지만 특히 답글에 참여하신 테드 회원님들이요.^ ^
앗!!!..
평소 세차를 잘 안하지만
경기있는날은 왁스까지 듬뿍 먹여서 반딱반딱 광을 내었는데
오히려 역효과였을까요?
전 맨질맨질한 표면이 공기저항을 줄여줄꺼란 생각에 했는데...T.T
비행기에 해당되는 내용을 트럭에 적용시켜놨군요. ㅎㅎㅎ