풍동 상관관계

Q: 어떤 규모인가요? F1 풍동 모형?

현행 규정상 60% 규모입니다.

Q: 움직이는 벨트란 무엇인가요? F1 풍동?

움직이는 도로 표면을 모방한 모형 아래에 고속 컨베이어 벨트가 설치되어 있다.

Q: 어느 팀이 상관관계 문제로 유명했나요?

메르세데스는 2022년형 W13 제로 사이드포드 콘셉트카를, 페라리는 2023년형 SF-23을 선보였습니다.

Q: 상관관계를 놓치는 것이 왜 그렇게 많은 시간을 낭비하게 만드는 걸까요?

터널 설계 과정에서 이루어지는 모든 후속 결정은 신뢰할 수 없게 되고, 이러한 악순환을 바로잡는 데는 시간이 오래 걸리기 때문입니다.

McLaren Technology Centre의 Wind Tunnel 내부

풍동 상관관계 분석은 축소 모형 풍동에서 측정한 포뮬러 1 차량의 공기역학 데이터가 실제 차량이 트랙에서 보이는 동작과 일치하는지 확인하는 분야입니다. 수치들이 서로 상관관계를 보이지 않으면 터널에서 이루어진 모든 설계 결정이 의심스러워지고, 손실된 상관관계를 바로잡는 것은 현대 F1에서 가장 비용이 많이 드는 엔지니어링 작업이 됩니다.

F1에서 풍동 상관관계란 무엇인가요?

풍동 상관관계 분석은 축소 모형 공기역학 장치(일반적으로 60% 축소)에서 측정한 값과 실제 차량의 주행 데이터를 지속적으로 비교하는 과정입니다. 다운포스, 항력, 차고 변화에 따른 밸런스 변화, 요(yaw) 반응 등이 두 측정값에서 일치해야 합니다. 이러한 값들이 일치할 경우, 풍동은 신뢰할 수 있는 설계 환경이 됩니다. 하지만 일치하지 않을 경우, 이후의 모든 개발 결정이 위험에 처하게 됩니다.

상관관계를 파악하기 어려운 이유

터널 레이놀즈 수는 트랙 레이놀즈 수와 다릅니다.
차량 하부의 움직이는 벨트는 도로의 움직임을 불완전하게 모방합니다.
타이어는 규모가 커질수록 다르게 휘어지며, 이로 인해 바닥 가장자리의 움직임이 달라집니다.
트랙에서의 차체 및 서스펜션의 유연성을 완벽하게 재현하는 것은 불가능합니다.
CFD 데이터와 터널 데이터는 신뢰할 수 있기 전에 서로 상관관계가 있어야 합니다.

상관관계가 사라지면 어떻게 될까요?

가장 유명한 현대적 사례는 다음과 같습니다. 메르세데스 2022년형 W13은 풍동 테스트 결과 사이드포드가 없는 디자인이 효과적일 것으로 예상되었지만, 실제 트랙 성능은 그렇지 않았습니다. 이러한 상관관계를 바로잡는 데 시간을 허비하며 메르세데스는 그 시즌 대부분을 허비했습니다. 페라리 역시 2023년 SF-23에서 비슷한 상관관계 문제를 겪었습니다. 상관관계가 무너지면 엔지니어들은 공장에서 테스트한 수정 사항이 실제 트랙에서도 기대했던 성능 향상을 가져올 것이라고 확신할 수 없게 됩니다.

상관관계 수정

상관관계 분석 작업은 일반적으로 풍동 모델 재보정, 이동 벨트 거동 검증, 그리고 실제 차량을 이용한 특정 상관관계 테스트를 통해 알려진 설정이 풍동 예측과 일치하는지 확인하는 과정을 포함합니다. 풍동 자체에 문제가 있는 경우, 팀은 벨트, 모델 장착부 또는 유동 조절 장치의 일부를 재구축해야 할 수도 있습니다. 이러한 작업은 비용이 많이 들고 시간이 오래 걸리며, 공기역학 테스트 제한으로 인해 트랙 주행 시간이 제한되어 있기 때문에 레이스 주말 사이에만 진행할 수 있습니다.