F1, 공기 역학 기술의 핵심 ‘다운포스’

공기역학(Aerodynamics)을 빼놓고 국제자동차 경주대회 포뮬러 원(F1)을 논하기는 어렵다.

최고 시속 360㎞로 달리는 F1 머신은 눈에 보이지 않는 공기로부터 막대한 영향을 받는다.

공기의 힘을 머신의 주행에 유리한 힘으로 바꾸는 것이 F1에서 공기역학의 소임이다.

F1에서 공기역학의 과제는 크게 2가지다. 주행을 방해하는 공기 저항은 최대한 줄이는 것, 또 주행 안정성을 높이는 다운포스는 최대한 높이는 것이다.

공기 저항을 줄이는 것은 어렵지 않다. 머신을 매끄러운 유선형으로 만들고 전체 차체의 폭을 좁히는 것만으로도 큰 효과를 볼 수 있다.

진정한 과제는 다운포스(Downforce)를 얼마나 끌어내느냐에 있다.

다운포스란 운동하고 있는 물체를 아래쪽으로 내리누르는 공기의 힘이다.

F1 머신 앞뒤의 날개에서 대부분의 다운포스가 만들어진다.

비행기의 날개가 동체를 하늘로 띄우도록 고안됐다면 F1 머신의 날개는 그와는 정반대로 차체를 내리누르도록 만들어졌다.

보통 시속 300㎞ 이상으로 달리는 F1 머신의 앞날개에는 약 600㎏의 다운포스가, 뒷날개에는 약 1t의 다운포스가 생긴다.

공기의 힘으로 차체를 많이 누를수록 타이어와 바닥의 마찰력(그립력)이 높아진다.

그립력이 높아지면 엔진과 브레이크의 힘이 바닥으로 전달되는 효율이 높아지면서 가속과 감속 능력이 좋아진다.

또 빠른 속도에도 바퀴가 미끄러지지 않아 코너를 더 빨리 빠져나갈 수 있다.

각 팀은 더 많은 다운포스를 끌어내려고 날개의 모양을 바꾸고, 배기가스 배출구의 방향을 바꾸는 등 다양한 아이디어로 기술 경쟁을 펼친다.

F1에 공기역학 개념이 도입된 것은 F1 머신에 날개가 달리기 시작한 1960년대 후반부터다.

1970년대 후반에는 차체 아래쪽을 거의 진공상태로 만들어 다운포스를 극대화한 머신 '로터스 79'가 등장, 1978년 F1 시즌을 휩쓸었다.

이 머신은 지금까지도 가장 혁신적인 머신으로 손꼽힌다. 그러나 로터스 79가 다운포스를 키운 방식은 뒤따르는 차의 다운포스를 약하게 해 위험을 초래한다는 이유로 금지됐다.

현재 F1에서 최고의 공기역학 전문가로 손꼽히는 인물은 레드불 팀의 수석 엔지니어를 맡는 애드리안 뉴이(영국)다.

뉴이는 엔지니어로서 참여한 팀에서 총 9번 컨스트럭터(팀) 부문 우승을 차지했다.

팀을 옮겨 가며 소속팀 3곳을 우승시킨 엔지니어는 F1 역사상 뉴이가 유일하다.

뉴이는 1992∼1994, 1996, 1997년 등 총 5번 윌리엄스를 정상에 올려놨다.

1998년에는 맥라렌에서 우승을 경험했고 이후 은퇴를 선언했다.

그러나 2006년부터 레드불의 수석 엔지니어로 F1에 복귀, 4년 만에 팀을 정상에 올려놨다.

뉴이 영입 이후 레드불은 승승장구, 2010∼2012년 컨스트럭터 부문 우승을 거머쥐었으며 올 시즌에도 우승이 유력하다.