RB7의 배기 블로운 디퓨저와 에이드리언 뉴이의 천재적 집념

F1 레드불 레이싱팀은 에이드리언 뉴이와 크리스천 호너를 동시에 팀의 기둥으로 세우면서 초창기서부터 기초를 탄탄히 잡으며 빠르게 성장 할 수 있었던 레이싱 팀이라고 생각한다. 크리스천 호너의 패기와 에이드리언 뉴이의 천재적 발상과 레드불 레이싱팀의 효과적인 팀운영 방식이 만나서 더욱더 시너지 효과를 낼수 있었다. 그중에 한가지가 바로 배기 블로운 디퓨저이다. 오늘은 그 혁신적인 시스템에 대해서 이야기 해보려고 한다.  

Formula 1의 역사는 엔진의 출력만으로 승부가 갈리던 시대에서, 이제는 공기의 흐름을 정교하게 설계하는 공기역학 중심의 시대로 완전히 전환되었다. 이 변화의 중심에는 언제나 한 명의 이름이 있었다. 바로 레드불 레이싱의 수석 디자이너, 에이드리언 뉴이(Adrian Newey)였다. 그리고 그의 가장 상징적인 작품 중 하나가 바로 2011년 시즌을 지배한 Red Bull Racing RB7과 그 핵심 기술인 배기 블로운 디퓨저(Exhaust Blown Diffuser)였다. 이 기술은 단순한 혁신이 아니라, Formula 1에서 공기의 물리학을 완전히 재정의한 사건이었다.

 

공기역학의 본질: 다운포스는 어떻게 만들어지는가

Formula 1 차량이 고속 코너를 통과할 수 있는 이유는 타이어의 접지력뿐만 아니라, 차량 위아래의 압력 차이에서 발생하는 다운포스 때문이다. 다운포스는 차량을 노면으로 눌러 타이어의 마찰력을 증가시키며, 이는 더 빠른 코너링 속도를 가능하게 한다. 이 다운포스의 상당 부분은 차량 하부, 특히 디퓨저에서 생성된다.

디퓨저는 차량 뒤쪽 하부에 위치한 구조로, 차량 아래를 지나가는 공기의 속도를 증가시키고 압력을 낮춰 차량을 아래로 끌어당기는 역할을 한다. 이는 베르누이 원리에 기반한 물리 현상이며, 공기의 속도가 빠를수록 압력이 낮아진다는 원리를 이용한다.

하지만 여기에는 한 가지 근본적인 문제가 있었다. 차량이 감속하거나 스로틀을 닫을 때, 공기의 흐름이 감소하고 디퓨저의 효율이 급격히 떨어진다는 점이었다. 이는 코너 진입 시 차량의 안정성이 떨어지는 원인이 되었다.

 

기존의 한계를 깨다: 배기 가스를 이용한 공기 흐름 제어

에이드리언 뉴이는 이 문제를 해결하기 위해 전혀 새로운 접근 방식을 선택했다. 그는 엔진에서 배출되는 뜨겁고 빠른 배기 가스를 단순히 외부로 방출하는 것이 아니라, 디퓨저로 직접 유도하여 공기 흐름을 강화하는 아이디어를 실현했다.

배기 가스는 매우 높은 속도와 온도를 가진다. 이 가스를 디퓨저 입구로 정확하게 유도하면, 차량 아래의 공기 흐름이 강제로 가속된다. 이는 디퓨저 내부의 압력을 더욱 낮추고, 결과적으로 다운포스를 극적으로 증가시키는 효과를 만든다.

이 기술이 바로 배기 블로운 디퓨저였다.

RB7에서 이 시스템은 극도로 정교하게 설계되었다. 배기구는 차량 측면이 아닌, 리어 서스펜션과 디퓨저 사이의 매우 특정한 위치에 배치되었다. 이 위치는 단순히 배기를 배출하는 곳이 아니라, 공기 흐름을 제어하는 공기역학적 장치로 기능했다.

오프 스로틀에서도 다운포스를 유지하는 혁신

이 기술의 진정한 천재성은 단순히 배기 가스를 사용하는 것이 아니라, 드라이버가 가속 페달을 밟지 않는 순간에도 배기 흐름을 유지할 수 있도록 설계했다는 점이었다.

이는 엔진 맵핑과 관련된 기술로 가능했다. 일반적으로 드라이버가 스로틀을 닫으면 연료 공급이 줄어들고 배기 흐름도 감소한다. 하지만 RB7에서는 특수한 엔진 제어 소프트웨어를 통해, 스로틀이 닫혀 있는 상태에서도 일정한 연료를 공급하여 배기 흐름을 유지했다.

이 기술은 "오프 스로틀 블로잉(off-throttle blowing)"이라고 불렸다.

이로 인해 RB7은 코너 진입, 중간, 탈출 모든 단계에서 안정적인 다운포스를 유지할 수 있었다. 이는 다른 팀들이 경험하던 언더스티어나 불안정한 리어 거동을 거의 완전히 제거했다.

드라이버 세바스찬 베텔은 이 차량을 통해 전례 없는 수준의 코너링 안정성을 경험할 수 있었고, 이는 그의 압도적인 성적으로 이어졌다.

 

공기 흐름을 설계하는 예술가, 에이드리언 뉴이

에이드리언 뉴이는 단순한 엔지니어가 아니었다. 그는 공기를 재료로 사용하는 예술가였다.

그의 설계 철학은 언제나 동일했다. 엔진 출력은 규정에 의해 제한되지만, 공기 흐름은 규정의 틈을 찾아 최적화할 수 있다는 것이었다.

뉴이는 차량 전체를 하나의 공기 흐름 시스템으로 보았다. 배기구, 디퓨저, 서스펜션, 바닥 형상, 심지어 차체의 곡률까지 모든 요소는 공기의 흐름을 최적화하기 위해 존재했다.

RB7은 이러한 철학의 완벽한 구현이었다.

그는 배기 가스의 온도, 속도, 방향, 그리고 주변 공기와의 상호작용까지 계산했다. 이 과정은 단순한 CFD 시뮬레이션만으로는 불가능했으며, 풍동 실험과 실제 주행 데이터를 반복적으로 분석해야 했다.

경쟁 팀들이 따라잡을 수 없었던 이유

RB7의 배기 블로운 디퓨저는 단순히 하나의 부품이 아니었다. 그것은 차량 전체 설계와 통합된 시스템이었다.

다른 팀들도 이 기술을 모방하려 시도했지만, 성공하지 못했다. 그 이유는 배기 위치, 엔진 맵핑, 서스펜션 구조, 바닥 형상이 모두 유기적으로 연결되어야 했기 때문이다.

단순히 배기구 위치를 변경하는 것만으로는 동일한 효과를 얻을 수 없었다.

이 기술은 차량 전체 설계 철학이 뒷받침되어야만 작동하는 시스템이었다.

 

트랙 위에서 증명된 절대적인 성능

2011년 시즌에서 RB7은 압도적인 성능을 보여주었다. 세바스찬 베텔은 시즌 19개 레이스 중 11승을 기록했고, 총 15번의 폴 포지션을 차지했다.

이는 차량이 단순히 빠른 것이 아니라, 모든 트랙 조건에서 안정적이고 일관된 성능을 제공했다는 의미였다.

특히 고속 코너에서 RB7은 경쟁 차량보다 훨씬 높은 속도를 유지할 수 있었다. 이는 배기 블로운 디퓨저가 만들어낸 지속적인 다운포스 덕분이었다.

규정 변경으로 금지된 기술, 그러나 남겨진 유산

RB7의 성공 이후, FIA는 이 기술이 경쟁의 균형을 무너뜨릴 수 있다고 판단했다. 결국 2012년 이후 배기 블로운 디퓨저를 제한하는 규정이 도입되었다.

하지만 이 기술이 남긴 영향은 사라지지 않았다.

현대 Formula 1 차량에서도 배기 위치, 바닥 공기 흐름, 디퓨저 설계는 여전히 핵심 요소로 남아 있다. RB7은 단순히 한 시즌을 지배한 차량이 아니라, 공기역학 설계의 새로운 기준을 만든 차량이었다.

 

공기를 지배한 자가 레이스를 지배한다

RB7과 배기 블로운 디퓨저는 Formula 1에서 중요한 진리를 다시 한번 증명했다.

레이스를 지배하는 것은 단순한 엔진 출력이 아니라, 공기의 흐름을 얼마나 정교하게 제어하느냐에 달려 있다.

에이드리언 뉴이는 이 진리를 누구보다 깊이 이해한 엔지니어였다. 그는 보이지 않는 공기를 설계함으로써, 눈에 보이는 결과를 바꾸었다.

RB7은 단순한 머신이 아니라, 공기역학의 예술 작품이었다.

그리고 그 중심에는 언제나, 공기를 이해한 한 사람의 집념이 있었다.