그라운드 이펙트

2021 컨셉 그라운드 이펙트 F1 자동차

지면 효과는 포뮬러 1 자동차가 차체 바닥 아래 공간을 형상화하여 다운포스를 생성할 수 있게 하는 공기역학적 원리입니다. 차체 하부가 제대로 설계된 차량은 마치 뒤집힌 에어포일처럼 작용하여 차체 아래에 저압 영역을 만들어 노면으로 접지력을 끌어당깁니다. 지면 효과는 1970년대 후반 로터스 시대의 특징이었고, 1982년 이후 금지되었다가 2022년 규정에서 다시 강력하게 부활했습니다.

포뮬러 1에서 지면 효과란 무엇인가요?

지면 효과는 차량 아래쪽의 공기 흐름을 가속시켜 발생하는 공기역학적 다운포스입니다. 베르누이의 원리에 따르면 공기의 속도가 빨라지면 압력이 낮아집니다. 차량 하부의 형상이 아래쪽 공기 흐름을 가속시키도록 설계되면 차량 아래쪽의 압력이 주변 압력보다 낮아지고, 차량 위쪽의 주변 압력과 아래쪽의 낮은 압력 차이가 차체를 지면에 밀착시키는 힘을 발생시킵니다. 이러한 수직 방향의 힘이 바로 다운포스이며, 공기 저항 증가 없이 이러한 효과를 얻을 수 있습니다.

로터스와 오리지널 그라운드 이펙트 시대, 1977년부터 1982년까지

콜린 채프먼의 로터스 78은 1977년에 사이드포드 하단을 역방향 에어포일 형태로 설계하여 이 개념을 도입했습니다. 후속 모델인 로터스 79는 1978년 레이싱계를 지배했습니다. 사이드포드 가장자리를 따라 스프링이 장착된 패널인 스커트는 저압 영역이 노면과 밀착되도록 설계했습니다. 경쟁 팀들은 더욱 공격적인 디자인을 선보였고, 코너링 속도와 드라이버가 받는 G 하중은 FIA를 경악하게 할 정도로 높아졌습니다. 결국 1983년부터 사이드포드 하단을 평평하게 설계하도록 규정하면서 이 기술은 금지되었습니다.

2022년 지면 효과의 귀환

지면 효과는 2022년 공기역학 규정의 핵심 요소로 다시 등장했으며, 벤투리 터널 형상이 의무화되고 스커트가 없어진 현대적인 형태로 재구성되었습니다. 현대식 차량의 약 60%가 이 규정의 핵심입니다. F1 자동차의 다운포스는 바닥과 그 주변부에서 발생합니다. diffuser명시된 목표는 오염된 공기 손실을 줄이고 차량 간 간격을 더 좁히는 것이었으며, 이러한 변화는 깨끗한 공기의 우위를 없애지 않으면서도 추월을 개선했습니다.

돌고래처럼 솟구치는 현상과 지면 효과의 상충 관계

지면 효과 차량은 차고에 매우 민감합니다. 차체가 지면에 너무 가까워지면 공기 흐름이 정체되고 다운포스가 감소하며, 차량이 반동하여 다운포스가 다시 생성되고 이 과정이 반복됩니다. 이러한 진동을 지면 효과라고 합니다. 돌고래 그리고 2022년 시즌을 규정짓는 이 규칙은 팀들에게 차고를 높이고 바닥을 강화하도록 강제했습니다. FIA는 이러한 규칙의 영향을 규제하기 위해 기술 지침을 도입했고, 이후 바닥 강성 규정을 점진적으로 강화해 왔습니다.

지면 효과에 대한 자주 묻는 질문

F1에서 지면 효과란 무엇인가요?

지면 효과는 차량 아래쪽의 공기 흐름을 가속시켜 저압 영역을 생성함으로써 차체를 노면에 밀착시키는 다운포스입니다.

지면효과를 최초로 도입한 팀은 어디인가요?

로터스는 1977년 로터스 78과 1978년 로터스 79를 통해 현대적인 지면효과 기술을 개척했습니다. 두 차량 모두 차체 하부의 저압 영역을 밀폐하기 위해 조각된 형태의 사이드포드와 스커트를 사용했습니다.

지면효과가 1983년에 금지된 이유는 무엇인가요?

코너링 속도와 운전자 하중이 FIA가 안전하지 않다고 판단한 수준에 도달했기 때문에, 1983년부터 플랫 바텀 타이어가 의무화되었고, 스커트는 금지되었습니다.

현대는 어떻게 F1 지면 효과를 사용하시겠습니까?

2022년 규정은 바닥 아래에 벤투리 터널 구조를 의무화하여 지면 효과를 다시 도입했습니다. 현대식 건물의 약 60%는 이러한 구조를 따릅니다. F1 이제 차량의 다운포스는 바닥에서 발생합니다.

돌고래처럼 솟구쳐 오르는 현상(포포이싱)이란 무엇인가요?

포포이징은 지면효과 차량의 차체 바닥이 노면에 너무 가까워져 다운포스가 감소하고 위로 튕겨 오르는 수직 진동 현상으로, 이 과정이 반복됩니다. 이는 2022년 시즌의 가장 중요한 기술적 문제였습니다.