왜 F1에서는 타이어 전략이 우승을 결정하는가

략, 기상 조건이 모두 중요하지만, 실제로 승부를 가르는 핵심 변수는 타이어 전략이다. 그 이유는 물리학적 원리에 있다. 타이어는 약 1,000마력에 달하는 머신과 노면을 연결하는 유일한 접점이며, 브레이킹, 가속, 코너링에서 발생하는 모든 힘은 손바닥보다 작은 네 개의 접지면을 통해 전달된다. 이 접지면을 어떻게 관리하느냐가 랩타임과 타이어 수명, 그리고 최종 순위를 결정한다고 볼 수 있다.

 

지금부터 포뮬러원에서 타이어 전략이 왜 중요한지 이야기 해보려고 한다. 본 포스팅 역시 최대한 사실을 기반으로 작성 하려고 노력 했지만 분명 오류가 있을수 있다는 점을 감안하여 그저 재미로 읽어주시면 좋을 듯 싶다. 

 

 

1. 타이어 성능의 과학적 원리

F1 타이어는 기계적 접지력과 화학적 접지력을 동시에 생성한다. 
기계적 접지력은 고무가 아스팔트의 미세한 요철에 파고들며 발생한다.
화학적 접지력은 고무가 열과 압력에 의해 노면과 분자 수준에서 결합하며 생성된다.

이 두 가지 접지력은 온도에 절대적으로 의존한다.

각 컴파운드는 최적 작동 온도 범위가 존재함. 일반적으로 약 90℃~110℃ 사이에서 최대 성능을 발휘한다.
온도가 낮으면 고무가 경직되어 그립이 감소하고, 온도가 과도하게 상승하면 고무 표면이 무너지고 열화가 가속된다.

코너링 시 머신은 4~5G 이상의 횡가속을 받으며, 제동 시에도 비슷한 수준의 종가속이 발생한다.
이때 마찰계수는 하중과 온도에 따라 지속적으로 변화한다.
이 변화를 레이스 거리 300km 동안 통제하는 것이 전략의 핵심이다.

 

2. 컴파운드 차이와 성능 격차

현재 F1 공식 타이어 공급사는 피렐리이다.

각 레이스마다 소프트, 미디엄, 하드 컴파운드가 제공되고 있다.

• 소프트: 고무가 부드럽고 빠르게 예열되며 최고 그립이 높다. 대신 마모가 빠르다는 단점이 있다.
• 하드: 내구성이 뛰어나지만 최고 랩타임은 느리다.
• 미디엄: 두 성향의 균형형 컴파운드이다.

인접한 컴파운드 간 랩타임 차이는 평균 0.3~0.8초 수준이다.
이 작은 차이가 60랩 이상 누적되면 경기 결과를 바꿀 수 있다.

타이어 성능 저하는 크게 두 가지이다.

• 열 열화: 과열로 인해 성능이 급격히 떨어진다.
• 기계적 마모: 고무가 물리적으로 닳아 없어진다.

팀은 연료량, 트랙 온도, 세이프티카 확률, 추월 난이도 등을 종합해 어떤 컴파운드를 얼마나 오래 사용할지 계산한다.

3. 언더컷과 오버컷의 원리

언더컷은 경쟁자보다 먼저 피트인하여 신품 타이어의 성능을 활용하는 전략이다.

새 타이어는 즉각적인 랩타임 향상을 제공한다.
마찰계수가 높고 최적 온도에 빠르게 도달하기 때문이다.
상대가 마모된 타이어로 랩타임이 떨어지는 동안, 신품 타이어로 빠르게 랩을 돌면 피트스톱 손실 시간을 상쇄하고 포지션을 역전할 수 있다.

하지만 전제 조건이 있는데, 피트아웃 후 클린 에어가 확보되어야 한다. 트래픽에 갇히면 전략 효과가 사라진다.

오버컷은 반대 전략이다. 상대가 먼저 피트인한 후, 더 오래 주행하며 트랙 포지션을 지키는 방식이다.

이 전략은 타이어 내구성이 뛰어나고 페이스 유지가 가능할 때 효과적이며, 상대가 타이어 예열에 어려움을 겪거나 교통 체증에 갇히면 오버컷이 성공하된다.

이 모든 계산은 데이터 기반 예측 모델을 통해 이루어진다.

 

4. 피트스톱 타이밍과 트랙 포지션

F1의 실제 타이어 교체 시간은 약 2초대이다. 하지만 피트레인 진입과 제한 속도 구간을 포함하면 총 손실 시간은 20~25초에 달한다.

세이프티카 상황에서는 필드 전체 속도가 낮아지므로 피트 손실 시간이 크게 줄어든다. 이때 피트인하면 상대 대비 10~15초 이득을 볼 수 있다. 또한 트랙 포지션은 절대적으로 중요한데, 앞차의 공기 난류는 다운포스를 감소시킨다.
다운포스가 줄어들면 타이어가 더 많이 미끄러지고 과열이 가속된다. 따라서 클린 에어 확보는 곧 타이어 수명 보호와 직결된다.

5. 타이어 관리 능력의 차이

서스펜션 세팅, 캠버 각도, 공기역학 밸런스는 타이어 하중 분배에 직접적인 영향을 준다.
타이어가 고르게 닳지 않으면 특정 부위가 과열되어 그레이닝 현상이 발생한다.

그레이닝은 고무 표면이 찢겨 작은 입자가 생기는 현상이다.
이 현상이 발생하면 접지력이 급격히 저하된다.

타이어를 오래 유지하는 팀은 스틴트를 연장하며 전략적 우위를 확보하게 된다.
이는 단순한 속도보다 장기적 효율성이 승부를 좌우한다는 의미이다.

 

6. 피렐리의 역할과 역사

피렐리는 2011년부터 F1 단독 공급사로 참여해 왔다.
이전 공급사는 Bridgestone였고, 단일 공급 체제의 목적은 성능 표준화와 전략과 다양성 확보이다.
피렐리는 의도적으로 일정 수준의 열화를 설계했다.
내구성 극대화가 아닌 전략적 선택지를 늘리는 방향성으로 설계하였다.

타이어 구조는 다음 요소로 구성된다.

• 합성 고무 혼합물
• 강철 벨트 구조
• 고강성 사이드월
• 열 전달 최적화 설계

또한 최소 공기압과 캠버 각도는 안전 규정에 따라 제한된다.
모든 데이터는 실시간 분석되어 팀에 제공된다.

 

7. 전략이 승부를 결정하는 이유

타이어는 코너링 속도를 결정하고, 코너링 속도는 랩타임을 결정한다.
랩타임은 트랙 포지션을 결정한다. 
트랙 포지션은 클린 에어를 확보한다.
클린 에어는 다시 타이어 수명을 보호한다.

이 선순환 구조가 형성되면 레이스 전체가 유리하게 전개된다.

반대로 전략이 어긋나면 트래픽에 갇히고 타이어 과열이 가속되며 페이스가 붕괴된다.

F1은 물리학, 재료공학, 확률 모델링이 결합된 스포츠이고, 마찰계수의 미세한 변화가 60랩 누적되면 수십 초 차이로 확대 되게 된다. 따라서 타이어 전략은 단순한 선택이 아니라 과학적 계산의 결과라 할 수 있겠다.
결국 우승을 결정하는 것은 네 개의 고무 접지면이며, 엔진 출력도 중요하고, 공기역학도 매우 중요하다.
그러나 마지막까지 승부를 좌우하는 요소는 타이어 전략이라고 생각한다.

타이어 전략은 레이스에 엄청 큰 영향을 줄 수 있는 요소이며 이 전략이 흐트러진다면 포스팅에서 이야기 한것처럼 그 레이스의 승패를 결정 짓는 중요한 요소를 놓치게 되는것이라 할 수 있겠다.