[F1 독일GP 특집 ③] '최강의 머신' 레드불 RB7 집중 해부

 
[엑스포츠뉴스=서영원 기자] 2011 F1이 중반부를 넘어서며 시즌의 결과가 예측되기 시작하고 있다. 10라운드 독일 그랑프리를 앞둔 현재 잰슨 버튼, 루이스 해밀턴(이하 영국, 맥라렌), 페르난도 알론소(페라리)는 1승씩을 거두었다. 이들을 제외하면 6승째를 거두고 있는 레드불 세바스티안 페텔(24, 독일, 레드불 레이싱)이 만화속 주인공 같은 드라이빙을 하고 있으며 그 뒤를 바짝 쫒는게 같은 팀의 마크 웨버(35, 호주, 레드불 레이싱)이다.
 
페텔과 웨버의 드라이빙 능력도 뛰어나지만 흔히 팬들이 말하는 '머신빨'도 어느 정도 작용하고 있다. 페텔과 웨버의 승리공식인 RB7, 레드불의 기술자들이 야심차게 만든 몬스터 폭주 머신이 타 머신과 차별성, 그리고 핵심 기술은 무엇인지 파헤쳐보자.
 
KERS, DRS 없이도 공기역학 디자인의 승리

RB7의 주요 특징은 KERS(연료전지부스터)와 DRS(가변리어윙)기술이 중용된 머신이 아니라는 것이다. RB7의 설계자 아드리안 뉴이는 연료전지부스터와 가변리어윙이 아닌 라이드 헤이트(ride height)에 초점을 두었다.
 


<사진: 르노의 라이드 헤이트 설명도 레드불은 이 기술을 비공개로 하고 있다(출처: F-1공식 홈페이지)>

라이드 헤이트는 말 그대로 차고(車高)로써 차체의 높이를 의미한다. 일반적인 슈퍼카 기술에서 쓰이는 기술로써 차체 높이를 조절함으로 고속, 저속, 감속, 가속 중 바람의 세기, 방향등을 고려하여 세팅이 된다. 슈퍼카에서는 시속 400 km/h 이상을 자랑하는 부거티 베이런에서 사용 중이며 일반적인 원리로는 타이어, 차체와 노면을 밀착함으로 공기 저항을 최소하 하는 것이다.
 
RB7은 라이드 헤이트 기술로 최대, 최저 8cm 까지 높낮이를 조절가능하며 이러한 효과를 통해 차체의 무게중심을 앞 뒤로 임의적 이동이 가능하게 하며 이로 인해 받는 공기 저항의 위치역시 최대한 저하 시킬 수 있다. 일반적으로 직선이 많고 굴곡이 적은 구간에서는 라이드 헤이트를 최대한 낮추고 직선이 적고 굴곡이 많은 구간에서는 높인다.

 
<사진: 게임 카트라이더 주행모습 레드불의 라이드 헤이트 시스템에 KERS 기술이 가미 된다면 코너 이후 급속도로 일시적 부스터를 가속하는 카트라이더 주행과 비슷한 양상을 보인다(출처: 넥슨 카트라이더 플레이 화면 캡쳐) 

라이드 헤이트 기술은 기계공학과 항공우주공학 기술이 가미된 기술로써 수많은 물리학적 계산이 포함되어 있다. 아드리안 뉴이는 지난 2월 RB7의 런칭 행사에서 KERS와 DRS를 핵심 기술로 사용하고 있지 않다고 밝혔다. 페텔 역시 DRS와 KERS에 직접적인 불만을 드러내기도 하였다.
 
그럼에도 불구하고 RB7 머신이 강한 이유는 쉽게 설명해 동등한 기본 조건의 요트들 중 바람을 잘 타는 배가. 엔진 출력에 초점을 맞춘 배를 이긴다는 것이다. 올 시즌 페라리와 맥라렌등 타 팀들은 신기술로 적용되는 KERS와 DRS에 맞춤형 설계를 하였고 공기역학의 참패에서 드러났듯이 레드불의 막강 질주로 이어지고 있다.
 
올 시즌 진행 상황을 보았을 때 RB7의 행보를 보았을 때 KERS와 DRS에 의한 출력보다는 무게 중심의 이동과 원활한 공기 저항을 종합한 공기역학 밸런스의 승리라고 할 수 있다.
 
하향 배기 시스템, 프론트 윙

영화 택시(1998. 뤽배송)를 보면 주인공이 택시를 변형할 때 주요한 특징이 있다. 차체의 높낮이가 바뀌는 것은 물론, 배기구가 하향이 되며 앞 범퍼의 날개가 생긴 다는 것.

 
<사진: 레드불의 하향 배기 시스템(출처: F-1 공식 홈페이지)>

우선 하향 배기 시스템은 기존 상향 배기구 시스템을 뒤집은 것으로 머신이 주행 시 배기되는 유량들을 공기저항의 흐름에 맞게 배기하는 것으로 쉽게 말해 공기의 흐름에 따라 유량을 배출함으로 머신의 작은 저항을 최소화하는 것이다.
 
RB7이 아닌 타 팀의 머신들은 상향 배기를 함으로 직각에 가까운 배기를 통해 작은 공기 저항의 영향을 꾸준히 받고 있으며 이는 실제 레이스 보다 예선 주행에서 꾸준한 차이를 보이고 있다. RB7은 30도에 근접하는 배기구 배치를 통해 타 머신보다 10마력 가량의 이득을 보고 있다.
 
이 기술은 우주 왕복선 발사 기술의 일부로 왕복선이 발사 되고 궤도에 진입할 때 로켓의 분사구가 공기 저항의 흐름에 따라 변형됨으로 출력을 높일 수 있는 용이하게 사용되고 있다.
 
레드불의 머신 개발팀은 미항공우주국(NASA)과 공조하에 이와 같은 기술을 전수 받았으며 레드불 머신의 성능 체크를 통해 NASA의 표본 데이터로 사용되고 있다. 레드불의 아드리안 뉴이는 하향 배기 시스템을 통해
 
이 뿐만 아니라 RB7은 프론트 윙의 설계도 차별성을 두고 있다. 작년 사용 머신인 RB6와 비교를 하자면 프론트 윙 상단부가 단조롭게 설계가 되어 있으며 메르세데스의 머신과 비교하자면 큰 디자인의 차이가 보이고 있다.

 
<사진:메르세데스의 프론트 윙(출처: F-1 공식 홈페이지)>

메르세데스의 프론트 윙은 DRS를 위한 설계로서 감속 혹은 가속시 프론트 윙 변형을 통해 조금더 감속 가속의 효과를 보고자 설계 되었다. RB7은 상단부 아치형 디자인을 통해 타이어가 받는 저항과 머신 전체적인 공기의 흐름을 고려하여 설계 되었으며 특별한 DRS 사용 없이도 프론트 윙부터 상향 배기구로 이어질 때까지 전체적인 저항을 최소화 하고 있다.
 
레드불의 프론트 윙은 앞서 설명한 라이드 헤이트 기술과 맞물려 무게 중점을 앞으로 변형하여 프론트 윙이 지면과 가까워지는 효과를 발휘, 다운포스(가속을 할시 차체가 받는 압력)을 최소화 하고 있다.
 
<사진: 레드불의 RB6와 RB7의 프론트 윙의 차이 (사진: 레드불 공식 홈페이지)


쉽게 말해 메르세데스를 비롯한 타 팀의 머신들은 프론트 윙 수동 제어를 통한 부분적 공기저항을 고려하고 있으며 RB7은 수동적인 제어 없이도 머신 전범위적 저항을 흐름으로 만들어 냄으로 매끄러운 주행을 돕고 있다.
 
신소재 공학의 대두 카본 파이버 주조 기술
최근 F1 머신들은 몇 그램이라도 줄이는 경량화 바람이 불고 있다. 카본 파이버는 탄소섬유 재질로서 변형이 쉽고 탄성력, 강도, 내열성 모두 높고 타 금속에 비해 월등히 가벼운 재질이다. 레드불은 프론트 윙 머신의 섀시등 스티어링까지 모두 카본 파이버를 사용함으로 머신의 경량화를 이루었다.
 
카본 파이버는 역시 우주왕복선 기술에 사용되는 것으로 레드불의 이 주조 기술은 공학분야 통틀어 세계 최고급이다. 비강도, 비인성, 저중량으로 인해 우주항공, 육·해상 수송을 비롯하여 높은 형태안정성, 낮은 열팽창계수와 낮은 마모성으로 인해 미사일, 항공기 브레이크, 항공기 안테나로 주로 사용되고 있다.

 
<사진: 카본파이버 원석 모습 (출처: 효성그룹 홈페이지)>

레드불은 머신 전방위 적으로 이 새로운 시대를 열어줄 재료를 사용하고 있다. 하지만 세계 최고 기술인 레드불 역시 완벽에 가깝게 연출을 하지는 못한다. 프론트 윙을 비롯한 각종 윙의 표면에는 이 카본 파이버가 사용되지만 그것을 지탱하는 섀시에는 사용율이 적다. 웨버가 작년 호주 그랑프리에서 프런트 윙이 충돌로 인해 피해를 입음으로 순위가 떨어진 바가 있다. (웨버는 2위로 출발하였음에도 불구하고 해밀턴과 충돌로 인해 9위로 레이스를 마쳤다)
 
카본 파이버로 모든 머신의 부품들을 제조 할수 없는 것이 치명적인 단점인 것을 제외하고는 완벽에 가까운 소재로써 RB7의 톡톡한 재미를 주고 있다. F-1 공식 홈페이지에 따르면 RB7은 카본파이버 사용율이 67%로써 페라리의 43%, 맥라렌의 42%보다 월등히 높게 사용하며 완성율 역시 세계 최고급의 기술자들을 통해 타 팀 보다 높은 품질을 자랑한다.
 
레드불이 개발에 착수한 내년 사용 머신 RB8 역시 카본파이버가 많이 사용될 예정이며 레드불의 개발팀은 그 한계에 도전할 것으로 예상된다.
 
RB7이 강한 것은 기술력의 힘이다.

RB7은 우주항공공학 기술과 직접적인 연계로 올시즌 F1의 흐름을 레드불의 승리로 이끌고 있다. 페텔과 웨버의 드라이빙 능력까지 가미되어 애니메이션 신세기 사이버 포뮬러를 보는 기분을 들게 한다. 물론 애니메이션과 기술의 방향은 다르지만 RB7의 기술력은 신세기 포뮬러라고 해도 무방하다.
 
음료수 회사인 레드불의 기술에 대한 많은 투자와 성과는 F1뿐만 아니라 이공계열 활성화를 위해 충분히 칭찬 받아야 할 일이다. 레드불의 단장 크리스쳔 호너는 이러한 말을 남겼다.
 
"레드불은 모든 기술력에 귀를 기울일 자신이 있습니다. 우리와 함께 승리하고 싶다면 언제든지 환영입니다"
 
음료수 회사이지만 최고의 공학 기술력을 가진 레드불, 과연 그들의 도전은 어디까지 이어질지 귀추가 주목된다.

[사진 = 레드불 레이싱 (C) LAT Photographic 제공]


서영원 기자 press@xportsnews.com