빨리달리고픈 욕망을 위한 다운포스(DownForce) : 월간조선

빨리달리고 싶은 인간의 욕망을 위해 없어서는 안될 다운포스. 다운포스란 무엇인가? 2008년 1월 8일 출시한 현대자동차의 FR(Front Engine, Rear Wheel Drive) 세단, 제네시스, 그리고 그 광고를 한번쯤은 보았을 것이다. 그 광고중에 풍동실험편이 있다. 그 광고속 나오는 성우가 말하길, “속도가 빨라질수록 가라앉는 다운포스 기술” 이란 말이 나온다. 그럼 과연 다운포스가 무엇인가? 우리가 자동차에 관한 이야기를 하다보면 한번쯤은 들어봤을만한 자동차 용어가 바로 다운포스이다. 특히나 F1(Formula 포뮬러)자동차 경주에서는 자주 나오는 단어이기도 하다. 근래에 이르러서는 다운포스의 중요성은 빨리 달리고자하는 인간의 욕구를 위해선 자동차가 꼭 갖추어야할 것중에 하나가 되었다. 다운포스란 영어로 보면 Down Force 아래로 누르는 힘을 말한다. 즉 자동차에 있어서는 자동차를 지면으로 누르는 힘이라는것이다. 그럼 왜 멀쩡한 자동차를 아래로 누르라는것인가? 이미 항공기에서는 공기역학, 에어로다이나믹(Aerodynamic)은 항공기 제작에 없어서는 안되는 기술중 하나이다. 요새는 심지어 이런 공기역학을 100M(Meter 미터)를 달리는 육상선수의 옷에도 적용이 되는 추세이다. 100M 기록을 깨기 위해서 온몸에 밀착되어 달라붙는 옷을 입고 달려서 1000분의 1초를 줄이려는 노력을 하고 있다. 이런 육상선수도 공기역학을 고려하는데, 하물며 인간보다 빨리 달려야 하는 자동차는 오죽할까? 이미 자동차의 최고속도는 빠르다는 초음속 전투기의 이륙시 속도(비행기가 이륙직전 지면에서 달릴때의 속도, Taxing)를 제쳤다. 이번에 새로나온 람보르기니의 슈퍼카, 리벤톤(Reventon)도 그랬고, 지상에서 가장 빠르다는 양산차, 부가티 베이론(Veyron)도 전투기의 이륙속도보다 빨랐다. 그만큼 지상에 발을 붙인 운송수단 중에서 자동차가 가장빠른 것임이 증명이 되었다. 이렇게 말하는 필자에게 혹자는 자동차가 어찌 TGV(떼제베) 혹은 KTX 같은 초고속 기차보다 빠를수 있느냐며 반문할지도 모르지만, 기차의 경우 시속 300Km/h 이상 달릴수 있는 잠재력을 가지고 있긴하지만, 문제는 이 속도로 달릴경우 기차의 레일(Rail)주변에 있는 자갈등이 날리기 때문에 기차의 동체를 파손할 가능성이 있다. 또한 레일에도 무리를 주기때문에 기차가 탈선의 위험성도 가지게 된다. 따라서 300Km/h 이상 지속적으로 주행이 불가능하다. 또한 자동차에 관심이 어느정도 있는 사람이라면, 이미 양산차중 제일 빠르다는 부가티 베이론은 최근 공식적으로 최고시속406Km/h를 기록했기때문에 자동차가 지상에 발을 붙인 운송수단 중에 제일빠르다고 말할수 있다. 다시 본론으로 돌아오자면, 지상에서 빠르게 달리기 위해서는 여러가지 요소가 뒷받침 되어야 한다. 그중에는 엔진, 공기역학적 디자인, 접지력을 위한 타이어, 등 많은 요소가 있지만 다운포스 역시 빠져서는 안될 중요한 기술이다. 아마도 유선형의 디자인이 왜 필요한지는 이해가 되지만 왜 다운포스가 필요한지는 아직 의아해 하는 사람이 있을것이다. 그럼 그 이유를 면밀히 알아보도록 하자. 사실상 모든 물체는 움직이는 동시의 공기의 저항을 받게 된다. 물론 이동하지 않는 중에도 공기에 저항을 받지만, 움직이는 시점에 이르러서는 이런 저항은 더욱 강해진다. 이때 그 물체의 생김새에 따라서 공기의 영향을 달리 받게 된다. 경비행기의 예를 들어보자. 경비행기는 비행기로서 하늘로 날기위해서는 날개에 부력(Lift)을 받아야지만 하늘로 날수가 있다. 경비행기가 이륙할때의 속도는 불과 100Km/h 내외이다. 즉 빨리달리는 물체에게는 저항뿐만아니라 물체의 생김새(디자인)에 따라서 부력이 작용할수도 있다. 100Km/h 내외로도 충분히 날 수 있는 부력이 생기는데 하물며 자동차는 100Km/h를 이상을 지면에서 달리는데, 이런 부력을 받지 않을까? 고속으로 달리는 자동차에는 자동차를 공중으로 띄우려는 일종의 공기 저항이 작용하게 된다. 그리고 이런 저항은 자동차가 지면에서 달릴때 필요한 접지력을 방해하기때문에 차량에게는 상당한 방해가 된다. 이런점을 보완하기 위해서 생긴것이 바로 다운포스이다. 다운포스를 만드는 방법으로는 자동차 자체만의 디자인으로도 가능하지만, 추가적으로 스포일러(윙) 혹은 사이드 윙등을 장착함으로서 다운포스를 만들어 낸다. 이 다운포스를 만드는 윙의 생김새는 마치 비행기의 날개와도 흡사한데, 차이점은 비행기의 날개를 거꾸로 뒤집은 모양이라는 점이다. 비행기는 날기위해서 공기의 흐름을 지면으로 보내게 되는데, 반대로 지면에서 떨어지지 않기 위한 자동차는 다운포스를 만들기 위해 공기의 흐름이 위로 향하게 되어있다. 다운포스가 얼마나 중요한지 몸으로 느끼지 못한다면, 이전에 있었던 예를 하나 들어보자. 우리에게도 친숙한 독일의 명차, 메르세데스 벤츠. 그중에서도 메르세데스 벤츠 멕라렌 SLR 가 있다. 고급스러운 디자인과 안락한 승차감으로 슈퍼카이면서도 스피드와 안락함을 모두 갖춘 차량이라는 평가를 받고 있다. 그리고 이 SLR의 장점중 하나는 브레이크를 밟을때마다 뒤 트렁크 쪽에서 솟아오르는 스포일러(Spoiler 혹은 윙,Wing)이다. 자동차가 멈추는 순간 솟아오르면서 에어브레이크(air brake) 역할을 한다. 항공기가 착륙할때 날개 끝부분이 솟아오르는 그 에어브레이크를 SLR 에 적용했다. SLR 이 이렇게까지 공기역학에 중점을 둔데는 그만한 이유가 있다. 또 SLR이 이렇게 호평받는 차가 될 수 있는데에는 SLR 제작에 중요한 자료가 되어준 비운의 슈퍼카 CLR 이 있기때문이다. 아마도 자동차를 좋아하는 사람일지라도 처음 들어보는 차일것이다. 메르세데스 벤츠 CLR은 실패한 프로젝트이다. 양산차로 제작하려던 직전에 이르러서 모든 프로젝트를 폐기해야만 했다. 다운포스를 만들지 못한 CLR은 지상에서 달릴수 없는 차였기 때문이다. 90년대 말 당시 르망24시간레이스(Le Mans 유럽에서 열리는 레이스로 24시간동안 쉬지않고 달리는 경주, 차량의 내구성등을 알리기 좋은 대회로 세계 명차들이 출전한다) 제폐를 목표로 야심차게 계획한 프로젝트가 바로 메르세데스 벤츠 CLR 이었다. 그러나 차량테스트주행중 하늘로 치솟아 버린 CLR을 보고 처음에는 순간적인 기류이상으로 터뷸런스(Turbulence)가 차체를 띄웠을것이라고 생각했다. 그러나 두번째 주행에서도 하늘로 솟구쳐버린 CLR을 보고는 벤츠는 급히 해결책을 모색했다, 그 해결책으로 추가적인 스포일러와 프론트 스포일러등을 추가적으로 장착해서 다운포스를 만들었다. 그리고는 그 문제가 다 해결되었다고 생각하고는 99년 르망레이스에 CLR을 출전시킨다. 그런데 경기도중 또다시 하늘로 치솟아 오른 CLR은 공중에서 공중제비 두바퀴를 돌면서 처참하게 파손되고 말았다. 결국 벤츠는 이 다운포스 만드는 문제를 해결하지 못한채, 이 CLR 프로젝트를 폐기했다. 그리고 이 CLR을 통해서 뼈저리게 다운포스에 대한 중요성을 깨닫고 공기역학에 많은점을 고려해서 탄생한것이 바로 이 메르세데스 벤츠 멕라렌 SLR 이다. http://www.youtube.com/watch?v=Ow3rxq7U1mA 99년도 르망경기도중 이륙하는 비운의 슈퍼카, 메르세데스 벤츠 CLR 동영상 (출처; 유튜브 www.youtube.com) 이런 다운포스 기술을 중요시 여기는 차는 단연 SLR 만은 아니다. 그밖에도 람보르기니 무르시엘라고 (Murcielago), 포르쉐 911 카레라, 포르쉐 카레라 GT, 부가티 베이론, 등이 있다. 이런 슈퍼카들의 스포일러는 고속주행시 자동으로 움직이면서 차량의 주행에 가장 적합한 다운포스를 만들어준다. 이렇듯 지상에서 고속으로 달리고 싶은 인간의 욕구를 채워주기 위해선 다운포스 없이는 불가능 하다는 점이다. 근래에 나오는 차량들중 조금은 거추장스럽거나 보기 흉한 스포일러를 장착하기를 꺼려하는 자동차 메이커들도 있다. 대체로 고급세단을 만드는 메이커들이나, 차량의 컨셉에 있어서 중후한 맛이 없어질까봐 스포일러 장착을 하지 않는 차들도 있는데, 이런경우 최근에는 제네시스처럼 자동차의 디자인만으로 최대한 다운포스를 만들어내려고 하고 있다. 대체로 이런차들의 숄더라인 (Shoulder Line)은 후면으로 갈수록 치켜 올라가며, 트렁크 끝쪽이 살짝 도드라져 있다. 현대자동차의 TG 그렌져, 제네시스, 크리스뱅글이 디자인한 BMW 트렁크라인, 렉서스 GS등이 좋은예이다. 디자인적인 측면과 기술적인 측면을 고려한 디자인으로서 별도의 스포일러 없이도 다운포스를 만들어내는 디자인들이다. 이외에도 트렁크라인 끝에 살짝 올라간 모양의 스포일러를 장착한 경우도 있다. 이런 모든것들이 다운포스를 만들기 위함이란것을 알아두자. 자동차 칼럼리스트, 김동연

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