포뮬러원은 어떻게 시작됐나 (5)

경주 차들의 진보



  • 캐나다 한국일보 (public@koreatimes.net) --
  • 06 Nov 2018

엔진 옮기고 날개 달아 차체 가볍고 빨라 0~100km를 1.7초에 도달 차가 빨리 달리면 차체가 떠 그립 강화 위해 날개 달아 내리 눌러 운전대는 온갖 정보 + 기어 집합체 페라리는 기어를 운전대에 붙여 공간낭비 줄이고 손가락으로 속도조절


58 아르헨티나 수도 부에노스 아이레스에서 연습에 진땀을 빼는 경주차들을 보던 사람들은 웃음을 참지 못했다. 트랙에 이상한 차가 있었기 때문이다. 엔진이 얹어진 것아닌가? 영국선수 스털링 마스Sterling Moss 모는 차는 다른 포뮬러원 차들과 달리 엔진이 운전석 뒤에 있었다. 모든 엔진이 부분에 있던 때였다. 그러나 다음날 마스는 그랑프리 참피온의 영예를 안았다. 사람들은 놀랐고 엔진이 앞이냐, 뒤냐에 관심을 가졌다.

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엔진

마스의 우습게 보인 차는 영국 쿠퍼Cooper경주팀이 만들었다. 무거운 엔진이 운전석 , 차의 중간 쯤에 있었다. 이유는 간단했다. 엔진이 쪽에 없으니까 코너를 돌기가 쉬웠다. 부분의 차체 높이가 낮아 공기저항도 적었다. 저항이 적으므로 차체를 가볍게 만들었고 따라서 연료도 적게 먹었다. 연쇄 반응이었다. 차는 조금만 밟아도 씽씽 달렸다. 이를 보고 모든 포뮬러원 차들은 이때부터 엔진을 뒤에 놓기 시작했다. 이것은 자동차 경주가 자동차공학 발전에 이바지한 예에 불과하다.

이렇게 엔지니어들은 나은 엔진을 만들기 위해서 주야로 노력한다. 기름이 적게 들면서도 힘이 좋고 차가 빨리 달려야 좋은 엔진이다.

그러나 모든 대회를 주관하는 자동차연맹은 운전사와 관중 안전을 무시할 없었다. 속도를 줄이더라도 안전한 차를 만들도록 규정을 여러 변경한다. 전에는 포뮬러 차들의 엔진은 아주 컸다. 2010 차들은 2.4리터에 8기통 엔진을 썼다. 엔지니어들은 이처럼 작은 엔진이 파우어를 내고 차가 빠르게 가도록 자꾸 개량했다. 요즘 차들은 출발 깃발이 올려지면 1.7 시속 100킬로에 도달한다. [참고: 포르쉐 경주용 일반 스포츠카들은 3-4 -5]

 

공기 역학Aerodynamics

차가 움직이면 공기가 차체에 부딪쳐 차에 힘이 가해진다(저항). 드랙Drag이다. 이것은 차가 빨리 달리지 못하도록 앞과 뒤에서 작용한다. 최초의 포뮬러원은 네모 형태여서 차가 앞으로 가면 자리에 진공상태(‘hole’) 조성됐다. 따라서 뒤의 드랙이 엄청 컸다. 요즘 차들은 차체가 작고 공기 역학이 우수, 공기가 위로 쉽게 넘어가므로 드랙이 생긴다.

경주차들이 빠르게 달리면 차를 에워싼 공기는 차체를 트랙에서 들어 올린다. 차가 트랙에 얼마나 붙어서 달리는가를 그립Grip이라 한다. 그립이 좋아야 코너를 미끄러지지 않고 안전하면서도 빨리 있다. 주변 공기는 차가 트랙을 벗어나 직진하도록 힘을 쓰기 때문이다.

초기 포뮬러 경주차들은 고속에서 그립을 놓치기 쉬워서 뒤집어 지고 방어벽이나 다른 차에 부딪치는 사고를 자주 냈다.

1968 로터스 Lotus 경주차가 모나코 그랑프리에 출전했는데 뒤에 작은 날개를 달았다. 이들은 비행기 날개와 반대 모양이었다. 모델은 날개 아래서는 공기가 빠르게, 위에서는 느리게 흐름을 의미했다. 비행기는 정반대여서 공기중으로 뜨도록 하는 것이다. 모양이 이러니 차가 달리면 공기는 날개를 눌러 트랙의 그립을 증가시킨다.

이를 하향력downforce 하며 이것이 차를 트랙에서 벗어나지 않게 유도했다. 레이싱 팀들은 컴퓨터와 풍동을 써서 차가 빠르게, 안전하게, 그리고 트랙에서 벗어나지 않도록 연구하는 것이다.

 

조종석 The cockpit

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포뮬러 경주차들은 두툼한 쇠로 만든 차체, 프레임frame 철판을 돌려 붙였다. , 프레임에 이것저것 붙여서 차를 만들었다. 그런데 62 로터스 차들은 프레임 없이 차를 만들었다. 그들은 외장만을 만들어 서로 붙어있게 했다. 이러고 보니 무게가 대폭 가벼워졌다. 기본 프레임이 없다 보니 조종석이 무척 작아졌으나 공기 역학은 좋았다. 이래서 조종석은 작아지기 시작했다. 조종석을 운전자의 신체 크기에 맟추어서 만들었고 무게중심상 바닥과 아주 근접했다. 발은 앞으로 뻗어 거의 눕는 모양이다(호수에서 카약을 때처럼). 조종석을 더욱 줄이기 위해 선수 사람만 가까스로 들어가며 운전대는 선수들이 차에 들어간 다음에 팀원이 부착한다.

89 조종석에 일대 변화가 왔다. 페라리가 기어gear 운전대로 옮겼다. 아무도 생각 못한 혁신적 아이디어였다. 그래서 운전기사는 운전대에서 손을 떼지 않고 손가락을 놀려 훨씬 빨리 기어를 바꿀 있었다. 손은 운전대를 잡고 기어 레버 자리도 절약됐다.

오늘날 포뮬러원 차들은 모두 전진 7, 후진 1 8 기어를 가졌다. 운전기사들은 운전대를 잡은 라디오 통신, 브레이크 조정 같은 일을 한다. 운전대에는 이밖에 위험사태에 대한 경고나 경기 팀이 보내는 다른 정보가 뜬다. 경주차의 운전대는 일반인용 승용차 운전대보다 훨씬 작다. 그래도 1대당 3만달러가 든다.

 

 

 

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