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Oct 15, 2023

Formula One: 속도 뒤에 숨은 과학, 엔지니어링, 혁신

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모리오/위키미디어 공용

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매년 20명의 드라이버와 10개의 팀이 세계 챔피언 자리를 놓고 경쟁합니다. 그것이 바로 포뮬러 원 경주를 한 줄로 요약한 것입니다.

포뮬러 원(F1), 즉 F1은 세계적인 센세이션을 일으키고 있습니다. 전 세계 수백만 명의 사람들이 여러 가지 이유로 이 스포츠를 시청합니다. 이 스포츠의 가장 매력적인 점 중 하나는 F1 차량의 속도와 민첩성입니다. 경주용 자동차는 220mph(350kph)의 속도를 달성할 수 있습니다!

드라이버들이 우승을 위해 서로 경쟁하는 것을 보는 것도 재미있지만, 자동차 제작 뒤에 숨은 과학, 엔지니어링, 혁신도 똑같이 매력적입니다.

여기에서는 공기 역학, 엔진 출력 및 기타 혁신적인 엔지니어링 기술을 포함하여 F1 자동차의 속도에 기여하는 다양한 엔지니어링 요소를 이해하려고 노력합니다. 각 F1 팀은 경쟁사보다 경쟁 우위를 확보하기 위해 이러한 영역에서 자동차 성능을 최적화하기 위해 노력합니다.

그럼 갇히자!

GIPHY를 통한 Oracle Red Bull Racing

빠른 속도에 도달하는 F1 자동차의 디자인에서는 공기 흐름이 중요한 역할을 합니다. 따라서 F1 자동차의 공기역학은 엔진만큼 중요합니다(다음 섹션에서 이에 대해 논의하겠습니다).

공기역학이 도움이 되는 세 가지 주요 사항은 항력 감소, 다운포스 생성, 양력 최소화입니다. 이는 전면 및 후면 윙, 바지보드, 디퓨저 등 공기역학적 특징의 설계를 제어하여 수행됩니다.

항력은 자동차가 움직일 때 속도를 줄이는 일종의 공기 저항입니다. 이는 공기에 대한 차량의 상대적인 움직임과 반대 방향으로 작용합니다. 새를 생각해 보십시오. 항력을 줄이고 더 효율적으로 비행할 수 있는 유선형 몸체를 가지고 있습니다. F1 자동차도 마찬가지다.

차체 윤곽을 매끄럽게 하고 날카로운 모서리를 최소화하며 차량의 전면 면적을 줄여 차체를 유선형으로 만들어 난기류와 항력을 줄이는 데 도움이 됩니다.

안크 쿠마르/위키미디어 공용

공기역학적 기능은 또한 차량이 움직일 때 위쪽으로 작용하는 힘인 양력을 최소화하는 데 도움이 됩니다. 차량이 주변 공기를 통과할 때 차량 위와 아래의 압력 차이를 측정합니다. 양력의 양은 주로 차체의 모양과 방향에 따라 달라집니다.

전면 및 후면 윙은 차량 아래의 디퓨저와 협력하여 저압 영역을 생성하여 다운포스를 생성합니다. 다운포스는 리프트에 반작용하여 차량의 접지력과 안정성을 높여 운전자가 제어력을 잃지 않고 더 빠른 속도로 코너를 돌 수 있도록 해줍니다.

팀은 풍동을 사용하여 다운포스를 최대화하면서 항력을 최소화하기 위한 다양한 차체 모양과 디자인을 테스트합니다(단, 풍동 테스트에 사용되는 속도는 최대 180km/h로 제한되어 자동차의 모든 측면을 테스트할 수는 없습니다). 팀이 지난 시즌에 배치한 위치에 따라 풍동에서 보낼 수 있는 시간에는 제한이 있습니다.

이러한 풍동 테스트는 팀이 자동차의 공기역학적 기능을 최적화하여 각 레이싱 시즌 전에 트랙에서의 성능을 향상시키는 데 도움이 됩니다.

F1에 사용되는 엔진은 매우 정교한 장비로 자동차의 속도와 성능에 큰 역할을 합니다.

Swaroopvarma/위키미디어 공용

F1 규칙은 엔진 사양을 설정합니다. 2014년부터 F1 엔진은 배기량 1.6리터의 4행정 하이브리드 V6 엔진이어야 하며 출력을 높이기 위한 터보차저(80mm 보어 및 53mm 스트로크)가 있어야 합니다. 터보차저는 엔진에 더 많은 공기를 공급하여 더 많은 출력을 제공합니다. 이는 배기 가스를 사용하여 터빈을 회전시켜 엔진에 더 많은 공기를 공급하는 압축기에 동력을 공급함으로써 달성됩니다.

F1 엔진이 생산하는 동력은 회전 속도에 따라 달라지며, 2021년부터는 분당 회전수(rpm) 15,000회로 제한됩니다. 이에 비해 비슷한 치수의 로드카는 일반적으로 F1 차량의 절반인 약 6,000rpm에서 작동합니다!