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[Formula 1] #29 - 폴포징(Porpoising)이란 무엇인가 (1) : 2022년 개선된 F1 차량 파츠들
2022년에는 차량의 많은 변화가 있었다. 그중 우리 귀에 많이 들렸던 것은 그라운드 이펙트(Ground Effect), 사이드 포드 디자인(Sidepod design), 프론트 윙 디자인 (Front Wing desig..
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[Formula 1] #29 - 폴포징(Porpoising)이란 무엇인가 (2) : 벤츄리 터널(Venturi Tunnel), 그라운드 이펙트(Ground
* 이전 포스팅 2022.06.26 - [가벼운 공학 과학 IT/Formula 1 Tech. Stuff] - [Formula 1] #29 - 폴포징(Porpoising)이란 무엇인가 (1) : 2022년 개선된 F1 차량 파츠들 [Formula 1] #29 - 폴포징(Porpoising)이..
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2022년에는 차량의 많은 변화가 있었다. 그중 우리 귀에 많이 들렸던 것은 그라운드 이펙트(Ground Effect), 사이드 포드 디자인(Sidepod design), 프론트 윙 디자인 (Front Wing design), 18인치 휠 등이다. 하지만 요즘 무엇보다도 가장 크게 화두가 되고 있는 것이 바로 폴포싱(Porpoising)이다.
여러 포스팅 끝에 드디어 우리는 폴포싱(Porpoising)을 이해할 수 있는 수준에 이르렀다.
이번 포스팅에서는 드디어 폴포싱(Porpoising)에 대해 본격적으로 살펴보기로 한다. 폴포싱(Porposing) 현상이 왜 발생하는지, 어떠한 해결책이 있을지를 중심으로 정리해보려고 한다.
폴포싱(Porpoising)이란?
폴포싱(Porpoising)이라는 녀석은 2022년도 그랑프리 시작 전부터 얘기가 많았고, 현재 2022년 캐나다 그랑프리가 끝난 지금 이 시점까지도 이슈가 되고 있는 녀석이다.
아마 F1을 좋아하는 분들이라면 폴포싱이 어떤 현상인지는 알 것이다. 더 나아가 F1을 더더욱 미칠듯이 좋아하시는 분들이라면 아마 이미 폴포싱이 왜 발생하는 지도 알 테지만, 조심스레 정리를 해보려 한다.
먼저 'Porpoise'란 돌고래의 한 종이다. 흔히 돌고래 하면 'Dolphin'으로 알고 있지만, 둘은 엄연히 다르다고 한다. F1에서 왜 Porpoise를 사용하는지는 모르겠지만, 1970년대 후반 Mario Andretti에 의해 처음으로 Porpoising이라는 단어가 쓰였다고 한다.
폴포싱(Porpoising)이라는 단어를 쓰는 이유는 위 움짤 때문이다. 돌고래가 바다를 나다니는 것을 보면 그 동작은 위와 같다. 열심히 위아래로 움직이는 돌고래의 형상이 2022년 F1 차량에서 발생하는 현상과 비슷하기 때문이다.
위 사진이 바로 2022년도 F1 차량에서 발생하는 폴포싱 현상이다. 차량의 속도가 고속에 다다르면 차량의 뒤가 위아래로 흔들리기 시작한다. 꽤나 심한 이 현상은 겉보기에도 그리 좋아 보이지 않는다.
폴포싱으로 인해 차량 플로어가 큰 손상을 입을 수도 있고, 고속에서 핸들링에 문제가 발생할 수도 있다.
그렇다면 왜 이런 현상이 발생하는 것일까?
폴포싱(Porpoising)의 원리
폴포싱의 발생 과정은 아래와 같다. (이전 포스팅에서 설명한 그라운드 이펙트(Ground Effect)와 함께 폴포싱의 원리를 이해해보자.)
#1. 그라운드 이펙트 발생
차량 플로어 아래에 형성되는 빠른 공기의 흐름으로 인해 차량이 바닥으로 빨려 들어간다. 속도를 계속 높이다 보면 차량이 지면과 계속 가까이 붙게 될 것이다.
#2. 다운포스의 감소
하지만 문제는 여기서 발생한다. 지면과 점점 가까워지다가 언젠가 벤츄리 터널의 입구가 너무 많이 조여져 공기가 지나가지 못하는 상황이 발생할 수 있다. 이런 빠른 공기 흐름이 갑작스레 멈추게 되면 다운포스(Downforce), 즉 차량을 지면으로 빨아들이는 힘이 사라지게 된다.
#3. 위로 튕겨지는 차체
차체를 누르던 다운포스가 사라지게 되면서, 서스펜션의 스프링이 원래 본연의 스프링의 모양으로 돌아가려고 할 것이다. 이로 인해 차체는 위로 튕겨진다.
차체가 위로 튕겨지면, 차량 플로어의 벤츄리 터널 입구에 다시금 공기가 유입될 수 있게 되어 다시 "#1. 그라운드 이펙트 발생" 단계로 진입할 수 있다. 하지만 행복한 상황은 아니다. 왜냐하면, 이로 인해 다시 차량은 바닥으로 빨려 들어가고 이로 인해 다시 공기가 막혀서 다시 공기 흐름이 끊기게 되고, 차량은 서스펜션에 의해 다시 위로 튕겨지게 된다.
이 뒤로는 설명하지 않아도, 위의 "#1 → #2 → #3" 과정이 반복됨을 알 수 있다.
정리하면, 고속의 F1 차량이 그라운드 이펙트와 서스펜션 스프링 사이에서 발생하는 무한 루프에 빠지게 되는 것이 바로 폴포싱인 것이다.
참고 | 숟가락으로 확인하는 폴포싱
위험한 폴포싱... 해결책은?
그렇다면 폴포싱을 해결할 수 있는 방법은 뭐가 있을까?
해답은 단순하다. 차량의 높이 즉, 차고를 높이면 해결될 수 있다. 아니면 서스펜션에 손을 볼 수도 있을 것이다. 서스펜션의 단단함이나 구조를 조정하여 차량이 위로 덜 튕겨지게 할 수도 있다. 또한 플로어의 구조를 조정하여 공기 흐름이 막히지 않게끔 할 수도 있을 것이다.
하지만 팀들은 이러한 방법을 선호하지 않는다. 차고를 높인다면, 높인 차고만큼 그라운드 이펙트가 덜 발생하기 때문에 코너에서 차량 속도가 느려져 랩 타임이 줄어들 것이다. 기껏 테스트 시즌 때 개발을 완료한 서스펜션이나 플로어와 같은 차량 구조 자체를 바꾸는 것은 팀에게는 위험요소로 작용한다.
FIA가 검토 중인 폴포싱 이슈
위와 같은 이유로 각 팀들은 드라이버들이 폴포싱에 의해 고통 받고 있음에도 별 다른 조치를 취하지 않고 있다. FIA는 2022년 바쿠 그랑프리 이후 폴포싱에 문제 해결을 위한 규정 변경에 대해 면밀히 검토하고 있다고 한다.
세 개의 포스팅에 걸쳐 폴포싱(Porpoising)에 대해 면밀히 살펴보았다. 이미 폴포싱을 해결한 팀과 폴포싱으로 인해 고통 받고 있는 팀들 간의 균형을 적절히 맞추는 규정 변화가 시급하다고 생각한다.