언더커버와 디퓨져는 공통적으로 차량 바닥과 지면 사이에 저압 영역을 형성하여 차체에 다운 포스를 주기 위한 목적입니다만, 역할은 조금 차이가 있습니다.

차량 하부로 들어온 공기는 단면적이 줄면서 고속으로 가속되어 하부의 정압(static pressure)이 낮아지면서 다운포스가 생깁니다. (잘 알려진 베르누이 정리입니다.) 매끄럽게 평판화 된 언더커버는 이 흐름에 방해가 되는 저항요소를 줄여주게 됩니다.

그리고 유동 단면적의 급격한 변화가 생길 때 압력 손실이 생기는데, 이는 면적이 좁아질 때 뿐만 아니라 넓어질 때도 일어납니다 (form loss). 차 바닥을 통해 흘러온 공기가 갑자기 리어 범퍼 이후의 넓은 곳으로 확장되면 그만큼 압력 손실이 크지만, 리어 디퓨져로 후단으로 갈수록 유로를 서서히 넓어지게 하면 유동의 박리를 막고 유속을 감속시킴으로써 압력 회복을 쉽게 도와줄 수 있습니다. 결과적으로 form loss가 줄어들어 차체 바닥을 흐르는 유속이 높아지는 효과를 가져옵니다. 

디퓨져에 대해서 좀 더 생각해야 할 것은, 진행하면서 생기는 차량 후면의 저압 영역이 있기 때문에 차량 하부로 들어온 공기는 뒷쪽으로 빠져나가기가 제일 용이하다는 것입니다. 사이드 스커트나 핀으로 가이드를 해줌으로써 측면에서 유입되는 공기를 차단하면 차량 하부의 저압영역이 좀 더 유지되기가 쉽고, 또한 더 저압인 후단으로 빠져나가는 유속을 높이므로 다운포스를 증대하는 효과가 생깁니다. 덧붙여서 차량 후단에 생기는 저압영역의 압력 회복을 도와주므로 차량 진행에 방해가 되는 항력을 줄이는 역할도 있습니다.

아래 페라리 모델들의 언더커버 디자인과 압력 분포를 보시면 이해가 더 쉬우실 것 같습니다. (안타깝지만 시뮬레이션의 속도는 정확히 안나와있네요. 압력 경향으로 참고하시길..)




p.s. 디퓨져는 유로가 확장되는 면적비에 따라 최적 형상이 정해지는데, 차량의 바닥이 지면에서 높을수록 디퓨져 입구과 출구의 면적 변화가 적어지므로 결국 그 효과가 작습니다. 또 바닥이 높으면 측면에서 공기가 유입되기 쉬워 저압 영역을 형성하기가 어렵긴 합니다.

그렇지만, 전공자의 말씀으로는 일반 승용차의 범퍼에 에어댐 장착시 전면적의 증가에도 불구하고 하부로 유입되는 유동 저항을 줄여 공기 저항 계수가 무시 못할만큼 감소하는 결과도 있다고 하시니.. 덮어놓고 무용지물이라고는 생각되지 않습니다.