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윙
윙(翼,wing)은 다운포스를 이용하여 자동차의 접지력을 높일 수 있는 부품이다.
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개요[편집]
우리가 알고 있는 날개는 동물과 비행기를 양력을 이용하여 비행을 할 수 있도록 하는 부분으로 알고 있다. 하지만 이는 자동차에서도 적용되긴 하는데 그렇다고 자동차가 날도록 돕는 것이 아니다. 즉, 자동차에서 윙은 날지 못하게 해주는 날개이다. 자동차는 본래 날아가면 안 되는 탈 것이다. 자동차는 노면과 바퀴의 마찰로 인해 주행이 가능하지만 이러한 마찰이 이루어지지 않는다면, 더 이상 자동차를 통제할 수 없는 상황이 된다. 이는 보통 시속 300km/h를 주행하는 레이싱에서 흔히 겪을 수 있는 일인데, 속도가 높아질수록 차체가 위로 뜨는 양력 현상이 발생되기 때문에 노면과의 접지력을 순간적으로 잃어 원하는 방향에서 이탈하여 위험천만한 상황이 벌어지곤 한다. 이때 자동차의 윙은 차체가 뜨지 않도록 하는 다운포스를 유도하는 목표로 앞서 말했듯 레이싱 차량의 주요 부품으로 이루어지고 있다. 간혹 일반 공도를 달리는 일반 승용차량에도 윙이 달려있는 경우가 있는데, 저속 주행의 효과가 미비하여 단순 외관을 위해 사용하고 있는 운전자가 태반이다. 간혹 규정을 넘어선 크기와 생김새로 운전자의 시야를 방해할 뿐만 아니라 사고 시 직접적인 피해를 안겨주기도 하고 있다.
필요성[편집]
움직이는 물체 주위로 흐르는 공기의 흐름에 의하여 양력과 항력이 발생한다.
- 양력
양력의 경우에는 유체 속에 흐르는 물체에 수직으로 작용하여 물체를 들어 올리는 힘이 작용한다. 유체의 흐름에서 상대적으로 하부에 압력이 높고 상부에 압력이 낮아지면 아랫면의 고압력이 날개를 밀어 올라가는 힘이 작용된다. 비행기에도 이 같은 현상이 적용되는데 비행기의 날개는 위가 둥글고 아래가 평평한 모습으로 위가 유선형으로 되어있어 공기의 흐름이 상대적으로 날개 위쪽 압력이 적게 형성된다. 날개를 위쪽으로 기울인다면 더더욱 높은 양력이 적용이 가능하다. 따라 고속으로 달릴수록 그 힘은 더더욱 크게 작용하기 때문에 비행기가 비행할 수 있는 것이다. 양력은 자동차에게도 적용된다. 자동차의 형태도 마찬가지로 아랫면이 평평하고 윗면은 유선형의 형태를 가지기 때문에 속도를 낼수록 양력이 크게 작용한다. 자동차에서는 양력이 작용될수록 좋지 못한 성능을 보이기 때문에 양력의 반대의 힘(다운포스)을 주어야 하는데 비행기 날개를 뒤집은 윙을 차 뒤편에 달아주면서 다운포스를 유발하게 한 것이다. 일반 승용차는 어려운 사항이겠지만 F1 머신 같은 경우에는 차체의 형태도 아랫면이 둥글고 윗면이 평평하게 만들어지고 있다.[1]
- 항력
항력(드래그포스)의 경우에는 추진 방향과 반대로 잡아당기는 힘으로 작용하여 운동성능을 저하시킨다. 움직이는 물체의 표면을 타고 흐르는 공기가 표면과 마찰로 인해 운동에너지를 잃고, 표면으로부터 떨어져 나가는 유동박리 현상으로 인하여 자동차 뒤에 진공 영역이 활성화되면서 자동차를 뒤로 잡아당기는 항력이 발생된다. 유동박리 현상의 경우 공기의 흐름이 급격하게 변하는 지점에서 발생되는데 자동차의 경우 트렁크 부분에서 주로 발생한다. 때문에 트렁크 부분에 스포일러를 두어 차량 후면으로 흐르는 공기의 흐름을 깨트려서 일부러 난류(불규칙한 공기)를 만듦으로 유동박리 현상을 억제하는 것이다. 이 항력 같은 경우에도 양력과 마찬가지로 앞으로 나아가는 속력이 클수록 커지기 때문에 높은 속력에서 윙/스포일러의 더욱 효율이 좋다고 볼 수 있다.[2][3]
종류[편집]
자동차의 날개라고 불리는 것을 크게 나누면 리어 윙, 리어 스포일러가 있다. 경우에 따라 윙과 스포일러가 하나로 불리는 경우가 있는데 엄밀이 따지자면 두 역할이 조금 다르다. 윙의 경우 다운포스를 내어 차량을 아래로 눌러줌으로써 접지력을 좋게 해주는 것인데, 주로 레이싱 차량에서 주로 볼 수 있으며 윙 대신 fin 이란 표현을 많이 쓰기도 한다. 그리하여 다운포스용 윙은 항공기 날개를 뒤집어 놓은 형태가 윙이라고 할 수 있다. 스포일러는 일반 양산 자동차에서 쉽게 볼 수 있으며, 경주용 자동차의 윙처럼 차체 위로 높게 설치되어 있지 않으며 뒤쪽 트렁크 문 끄트머리에 매우 작게 설치되어 있는 것이 특징이다. 이는 다운포스를 유발하기보다는 공기의 흐름을 잡아주어 공기저항을 줄여주는 것을 목적으로 사용된다.[4]
스포일러[편집]
- 프런트 스포일러: 일반적으로 후방에 장착하는 스포일러와는 다르게 차량 앞 범퍼 하단에 장착하는 스포일러로 카본, 경량 스틸, 플라스틱으로 제작이 되고 있다. 차량 하단으로 들어가는 공기의 유입을 줄여서 상단의 압력차로 인해 발생되는 양력을 억제하기 위함으로 사용되는데 공기저항과 터뷸러스 감소 효과로 코너 주행이 많은 와인딩이나 레이싱 트랙에 사용되고 있다.
- 립 스포일러: 주로 세단에 많이 사용되는 스포일러로 다른 스포일러에 비해 사이즈가 작고 설치가 비교적 쉬운 종류 중 하나이다. 사이즈가 크지 않고 작다 보니 기능적인 목적보다 심미적인 목적을 위해 많이 장착하는 ]스포일러이다.
- 루프 스포일러: 세단이 아닌 SUV나 해치백, 왜건같이 후방 유리가 직각에 가깝게 떨어지는 디자인에 달리는 스포일러이다. 이러한 형태의 자동차는 세단보다 와류 현상이 심하기 때문에 뒷 유리에 흙먼지가 더 자주 끼게 되어 이러한 이유로 와이퍼와 차량 지붕 끝에 스포일러를 장착해 공기저항을 줄이고 먼지가 쌓이는 것을 더 방지할 수 있다.
- '[[[GT 스포일러]]][]: 크기가 가장 크고 기능성이 뛰어난 스포일러로 시중에 가장 많이 유통되고 있기도 하며 다양한 디자인을 가지고 있는 스포일러이다. 다른 종류의 스포일러보다는 안전성에 초점을 두었으며 올라운드 타입의 스포일러라고 할 수 있다.
- 웨일테일 스포일러: 과거 포르쉐 모델이 많이 장착하였던 제품으로 트렁크 리드 위로 고래 꼬리 같은 생김새의 넓적한 판 모양의 스포일러가 달려 있다. 공기저항과 차체가 뜨는 현상을 방지해 주는 것은 물론 주행 시 오버스티어링을 막아주는 스포일러이다.
- 액티브 리어 스포일러: 일부 슈퍼카나 하이퍼카 타입에 달려있어 평상이 차 안에 내장되어 있다가 일정 속도나 모드 변경 등 시스템에 의하여 자동으로 작동하는 스마트 스포일러이다.[5][6]
윙[편집]
- 프론트 윙: 프론트 윙은 F1 머신의 전면부에 달린 앞바퀴를 가리는 판으로 기울어진 각도를 통하여 차량의 다운포스를 만들고, 공기 역학적 움직임을 만드는데 일조하는 부품이다. 엄격한 F1 규정에 따라서 프론트 윙의 상태나 디자인은 기록에 엄청난 영향을 주는 요소이다. 실제로 F1 머신들이 피트 스탑을 할 때에도 타이어가 아닌 프론트 윙에 붙는 피크 쿠르들도 따로 있으며, 공기역학 전공의 에어로다이믹 전문가가 의뢰를 받아 프론트윙의 설계를 돕는 모습이 많이 보인다.[7]
- 리어윙: 차량 후면에 달린 날개로 경주용 자동차의 다운포스 비율의 큰 부분을 차지하는 요소이다. 리어윙의 각도를 이용해서 다운포스를 조절하기도 한다.
문제점[편집]
앞서 말했듯 양력과 항력은 높은 속도에서 자동차에 영향을 주는 데, 때문에 일반 도로에서 주행하는 속도에서는 그 효과가 미비한 편이다. 물론 이사실을 알고 있어도 자동차의 외형을 꾸미고자 장착하는 경우도 있지만 몇몇 운전자에게는 효율도 거의 없다시피 하는데 크기가 크고 높이가 높은 윙을 장착함으로 다른 차에 손상을 주거나 다른 운전자에게 시야를 제한하여 미움을 사고 있다. 스포일러의 튜닝에 관한 기준은 차체 길이와 너비, 차 높이를 넘어설 수는 없으며 금속제의 스포일러이거나 모서리가 예리하거나 각이 지고 돌출되어 다른 차에게 위협이 갈 정도의 스포일러를 제한하고 있다. 또한, 자동차 안전기준에 관한 규칙 제19조에서는 차체의 외형은 예리하게 각이 지거나 돌출되어 안전운전에 위험을 줄 우려가 있어서는 아니 된다고 명시되어 있어서 단속 및 과태료가 부과될 수 있다.[8]
각주[편집]
- ↑ 김남호 박사, 〈F1 카의 공기 역학 (2): 비행기를 뒤집다〉, 《라이드매거진》, 2016-01-05
- ↑ 휠라이프, 〈"스포일러"-자동차의 에어로파츠〉, 《네이버 포스트》, 2017-10-03
- ↑ pst8627, 〈자동차 스포일러란? (스포일러의 종류와 역할 및 작용 세부설명)〉, 《네이버 블로그》, 2019-09-30
- ↑ 〈스포일러(동음이의어)〉, 《나무위키》
- ↑ 이대장, 〈자동차 스포일러의 모든것, 뜻, 효과, 종류, 관련법〉, 《네이버 블로그》, 2019-03-06
- ↑ 막차폐차 공식포스트, 〈리엇 스포일러는 멋인가? 기능인가?〉, 《네이버 포스트》, 2019-02-26
- ↑ F1 용어사전, 〈F1 용어 사전/프론트윙〉, 《티스토리》, 2020-08-26
- ↑ 차모아, 〈"날카로우면 안 된다?" 자동차 스포일러 튜닝 기준은?〉, 《네이버 포스트》, 2020-08-04
참고자료[편집]
- 김남호 박사, 〈F1 카의 공기 역학 (2): 비행기를 뒤집다〉, 《라이드매거진》, 2016-01-05
- 휠라이프, 〈"스포일러"-자동차의 에어로파츠〉, 《네이버 포스트》, 2017-10-03
- pst8627, 〈자동차 스포일러란? (스포일러의 종류와 역할 및 작용 세부설명)〉, 《네이버 블로그》, 2019-09-30
- 〈스포일러(동음이의어)〉, 《나무위키》
- 이대장, 〈자동차 스포일러의 모든것, 뜻, 효과, 종류, 관련법〉, 《네이버 블로그》, 2019-03-0
- 막차폐차 공식포스트, 〈리엇 스포일러는 멋인가? 기능인가?〉, 《네이버 포스트》, 2019-02-26
- F1 용어사전, 〈F1 용어 사전/프론트윙〉, 《티스토리》, 2020-08-26
- 차모아, 〈"날카로우면 안 된다?" 자동차 스포일러 튜닝 기준은?〉, 《네이버 포스트》, 2020-08-04
같이 보기[편집]
