F1 페라리 레이싱 팀 머신 SF-24 알아보기

F1 페라리 레이싱 팀의 머신을 소개해 보려고 한다. 페라리팀이야 워낙 전통도 길고 머신이나 차량을 잘 만들고 기술을 잘 적용 하는 팀이라서 전통의 강호로 자리매김 하여 왔다. 근래 들어 조금 아쉬운 부분도 분명 있지만 그래도 페라리팀은 강력한 팀인것은 분명하다. 이번 포스팅에서는 페라리 레이싱팀의 머신 SF-24를 소개 해보려고 한다. 너무 어려운 파트이기에 오류가 많이 있을수 있으니 그점 양해 부탁 드리며 그냥 재미로 읽어주시길!

 

 

1) SF-24를 이해하는 핵심 프레임: “규정 속 최적화 기계”

2024년형 Ferrari SF-24는 “최고출력만 큰 자동차”가 아니라, 규정이 허용하는 범위 안에서 공기(유동)·열(에너지)·타이어(마찰)·구조(강성)·제어(하이브리드/브레이크)까지 하나의 시스템으로 최적화한 이동체다. 특히 2022년 이후의 지면효과(ground effect) 규정 환경에서는, 윙(날개)만 키워 다운포스를 얻는 방식보다 바닥(Floor)과 디퓨저(Diffuser)로 ‘차 아래’의 압력을 떨어뜨려 큰 다운포스를 만드는 것이 성능의 중심이 되었다. 이때 성능을 결정하는 건 단순 다운포스 크기뿐 아니라,

• 다운포스가 차고(ride height) 변화에 얼마나 민감한지(=안정성)
• 코너·직선·연료량 변화·바람·요철에서 플로어 실(sealing)이 얼마나 유지되는지
• 그 결과 타이어가 과열/그레인/열화 없이 접지력을 얼마나 오래 내는지
  같은 “사용 가능한 성능(usable performance)”이다.

SF-24는 페라리가 2023년에 겪었던 레이스 페이스의 기복, 타이어 관리 난점을 줄이기 위해 차체 패키징·사이드팟 기류 철학·플로어/리어 구조·서스펜션 운용 영역을 폭넓게 재정렬한 차로 알려져 있다(아래 인용 참고).

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2) 파워유닛(동력계) 메커니즘: 1.6L V6 터보 하이브리드의 “에너지 회계”

SF-24는 F1 규정 파워유닛인 1.6L(1600cc) 90도 V6 터보 하이브리드를 사용한다. 공개 사양 기준으로 최대 회전수 15,000rpm, 연료 유량 제한 100kg/h, 직접분사(최대 500bar), 단일 터보차저 구성 등이 제시된다. 

여기서 중요한 건 “마력” 자체보다, 연료(화학에너지) → 열 → 기계일 → 전기에너지 회수/재사용의 흐름을 얼마나 손실 적게, 그리고 랩 전체에서 전략적으로 배분하느냐다.

(1) 터보 + MGU-H + MGU-K: ‘열기관’의 약점을 전기로 메우는 구조

• ICE(내연기관): 연료 연소로 고온·고압 가스를 만들고 피스톤을 밀어 크랭크축 토크를 만든다.
• 터보차저: 배기 에너지를 터빈으로 회수해 컴프레서를 돌리고 흡기 밀도를 높여 출력과 효율을 끌어올린다.
• MGU-H: 터보축에 연결된 발전/모터로, 배기 에너지로 전기를 생산하거나(발전), 필요하면 전기로 터보를 가속해 터보랙을 줄이는(모터) 역할을 한다.
• MGU-K: 구동축에 연결된 모터/발전기로, 제동 시 운동에너지를 전기에너지로 회수하거나, 가속 시 배터리 전력을 토크로 바꿔 바퀴에 더해준다. 규정상 MGU-K 최대 출력 120kW, 배터리 에너지 4MJ 등의 사양이 일반적으로 공개된다. 

이 시스템을 이해하는 가장 쉬운 방법은 “에너지 회계”다. 직선에서 가속할 때는 배터리 에너지를 쓰고(지출), 제동/리프트 구간에서는 회수하며(수입), 터보-배기 측에서도 추가 수입을 만든다. 팀은 이를 랩 시간 최소화가 되도록 전력 배분 맵(ERS deployment), 연소 효율(점화/분사/혼합), 터보 속도 제어로 엮는다.

(2) 냉각(열관리)은 곧 성능: 라디에이터/인터쿨러 패키징이 ‘공력’과 직결

동력계는 열기관이라 열을 버리지 못하면 성능을 줄여야 한다. 하지만 냉각구를 크게 열면 공기저항이 늘고, 사이드팟 형상이 무너져 플로어로 보내는 “좋은 공기”도 망가진다. 그래서 F1은 냉각을 단순히 “물 온도 낮추기”가 아니라,

• 최소한의 흡입구로 필요한 열만 버리고
• 뜨거운 공기를 차 뒤쪽 기류를 망치지 않는 방향으로 배출하며
• 그 과정에서 플로어·리어윙·빔윙으로 가는 유동을 유지하는
  열-공력 동시 최적화를 한다. SF-24가 사이드팟/차체 후방 구조를 재설계했다는 점은, 바로 이 “열관리↔공력” 연결을 다시 풀어낸 것으로 해석할 수 있다. 
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3) 공력(에어로) 핵심: SF-24의 ‘바닥이 본체’ 철학

2022년 이후 F1은 플로어가 성능의 절대 비중을 차지한다. 원리는 유체역학의 기본으로 설명할 수 있다.

(1) 플로어/벤츄리/디퓨저: “차 아래 압력 낮추기”

차 바닥은 일종의 벤츄리(수축-확대 유로)로 동작한다. 유로가 좁아지는 구간에서 유속이 증가하고 정압이 떨어지며(저압), 그 저압이 차체를 지면으로 끌어당기는 다운포스로 나타난다. 그리고 뒤쪽 디퓨저는 흐름이 박리되지 않게 유로를 확장하면서 압력을 회복시켜, 플로어 전체가 더 강하게 “빨아들이는” 상태를 유지하도록 돕는다. (이 원리 자체는 지면효과/베르누이/연속방정식으로 설명 가능하다.) 

중요한 건 “최대 다운포스”가 아니라,

• 차고가 조금만 변해도 플로어가 실속(stall)나지 않는지
• 코너에서 롤/피치로 한쪽이 뜰 때 실이 깨지지 않는지
• 범프에서 바닥이 가까워질 때(스파크 튀는 상황)도 유동이 버티는지
  같은 작동 범위(operating window)다.

 

(2) 사이드팟·언더컷·다운워시: 플로어에 ‘질 좋은 공기’를 공급하는 설계

Formula1.com의 기술 분석에 따르면, SF-24는 이전 대비 사이드팟 언더컷을 강화하고, 이를 가능하게 하기 위해 구조물 배치를 조정해 공력 철학을 이동시킨 것으로 설명된다. 
언더컷이 커지면, 전방에서 들어온 공기가 사이드팟 아래·옆을 타고 더 깔끔하게 뒤로 흐르며, 플로어 가장자리(에지)와 후방(디퓨저/리어윙)으로 고에너지 유동을 공급하기가 쉬워진다. 이 유동이 플로어 에지에서 와류(vortex)를 형성해 바닥 아래 저압을 “봉인(sealing)”하는 데 도움을 주면, 같은 드래그로 더 높은/더 안정적인 다운포스를 만들 수 있다.

 

(3) 규정이 만드는 디테일: 플로어 펜스·형상 제한 속 ‘미세 최적화’

FIA 기술규정은 플로어 바디워크의 형상, 펜스 수량/배치 등 매우 세부적으로 제한한다(예: 플로어 펜스 수량 제한 등). 
그래서 팀들은 규정 박스 안에서

• 플로어 앞쪽의 유입(인렛) 조건을 정리하고
• 펜스/에지에서 유동을 정렬하며
• 디퓨저 입구에서 박리를 막고
• 후방에서 압력 회복을 안정화
  시키는 방식으로 “허용된 기하학”을 끝까지 깎는다. SF-24가 플로어/디퓨저를 새로 설계했다는 서술은, 성능의 중심이 이 영역임을 다시 확인해 준다. 
  (단, 위키 등 2차 요약에는 오류 가능성이 있으므로 방향성 참고로만 보는 게 안전합니다.)

 

4) 서스펜션과 차체역학: ‘공력 플랫폼’을 지키는 기계장치

F1 서스펜션은 “승차감”보다 공력 플랫폼(aero platform) 유지가 목표다. 즉, 플로어가 가장 효율적으로 일하는 차고/피치/롤 상태를 타이어 접지와 동시에 지키는 것이 핵심.

페라리는 SF-24의 기본 사양으로 전륜 푸시로드(push-rod), 후륜 풀로드(pull-rod) 구성, 그리고 2024 규정 최소 중량(드라이버·오일·냉각수 포함) 798kg 등을 공식 소개 자료에서 밝힌다.

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(1) 왜 전륜 푸시로드, 후륜 풀로드인가?

푸시로드/풀로드는 단순히 “막대가 위로 밀고 당기는 차이”가 아니라,

• 로커/댐퍼/스프링(토션바 포함) 패키징 위치
• 공기 흐름(특히 전륜은 프런트윙-노즈-바지보드 대신의 전방 바디워크)
• 무게중심/관성 모멘트
• 정비성/세팅 변경 난이도
  에 영향을 준다. 후륜 풀로드는 기구를 더 아래로 패키징하기 유리한 경우가 많아, 기어박스/디퓨저 주변의 공력 공간과 무게중심 관리에 도움이 될 수 있다. 다만 “어느 쪽이 무조건 빠르다”가 아니라, 팀의 차체 철학과 전체 패키지(냉각·기어박스·리어 엔드 공력)에 맞춰 선택되는 설계다.

 

(2) 댐퍼/스프링의 역할: 타이어를 위한 ‘하중 신호 필터’

타이어 그립은 마찰계수 하나로 결정되지 않는다. 접지 하중이 시간에 따라 어떻게 변하느냐(=하중 변동), 타이어 온도가 어떤 속도로 오르느냐(=열 발생), 그리고 슬립각·슬립비가 어떤 구간에 머무느냐가 중요하다. 서스펜션은 이 모든 입력을 필터링해

• 코너 진입에서 과도하게 하중이 튀지 않게 하고
• 코너 중반에 안정적으로 유지하며
• 탈출에서 트랙션 손실(휠스핀/미끄러짐)을 줄인다.
  결국 “타이어를 덜 괴롭히면서도” 랩타임을 내는 것이 목표고, 이것이 레이스 페이스의 일관성과 직결된다.

 

5) 변속기·브레이크·구조: 보이지 않는 곳의 과학

페라리는 SF-24의 기본 구성을 8단 전진 + 1단 후진, 종방향(차체 길이 방향) 기어박스, 유압 제어 리어 디퍼렌셜, 카본 복합소재 모노코크와 헤일로 등으로 공개한다.

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(1) 기어박스/디퍼렌셜: 트랙션과 에너지 관리의 접점

리어 디퍼렌셜은 단순히 좌우 바퀴 회전차를 허용하는 장치가 아니라, 코너 탈출에서 어느 바퀴가 얼마나 토크를 받는지에 영향을 주는 세팅 포인트다. 디퍼가 너무 잠기면 언더스티어/타이어 과열을 부르고, 너무 열리면 트랙션이 약해질 수 있다. 여기에는 엔진 토크, MGU-K 토크, 기어비, 타이어 상태가 모두 얽힌다.

(2) 카본 브레이크 + 브레이크-바이-와이어: 제동은 ‘열과 제어’

F1은 통상 카본-카본 브레이크를 사용하며, 강력한 제동 성능의 대가로 온도 창(operating temperature window)이 매우 중요하다. 브레이크는 운동에너지를 열로 바꾸는 장치이기 때문에,

• 디스크/패드 온도 관리
• 브레이크 덕트의 냉각 공기량(=공력과 충돌)
• 제동 시 전륜/후륜 밸런스
  가 성능과 안정성을 좌우한다. 여기에 하이브리드 회생제동(MGU-K)이 섞이면서, 실제 운전자가 밟는 페달 입력을 “유압 + 회생제동”으로 적절히 배분해 일관된 제동감을 만드는 제어가 중요해진다(개념적으로 브레이크-바이-와이어의 영역). SF-24 공식 자료에는 전자 제어 리어 브레이크 등 기본 구성이 언급된다.  ferrari.com

(3) 모노코크(탄소섬유 복합재): 강성은 공력·서스펜션의 기반

탄소섬유 복합재 허니컴 모노코크는 가벼우면서 비틀림 강성이 크다. 강성이 부족하면 서스펜션 세팅이 의도대로 작동하지 않고(하중 경로가 흐트러짐), 플로어가 설계 차고에서 벗어나 공력도 불안정해진다. 즉 “가벼운데 단단한 구조”가 곧 랩타임의 전제조건이다.

 

6) SF-24의 “적용 기술”을 한 문장으로 요약하면

SF-24의 기술은 결국 (1) 플로어 중심 다운포스를 더 넓은 작동 범위에서 안정적으로 쓰고, (2) 냉각/패키징으로 그 공력을 방해하지 않으며, (3) 서스펜션·제동·하이브리드 제어로 타이어가 그 성능을 오래 버티게 만드는 시스템 공학이다. 페라리가 공개한 기본 사양(중량 798kg, 8단 기어박스, 푸시로드/풀로드 서스펜션, 파워유닛/ERS 사양 등)은 그 시스템의 “골격”이고, 실제 경쟁력은 규정 속에서 미세 형상과 제어 전략을 얼마나 정교하게 통합하느냐에서 나온다.