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이호근 교수는 2002년 국내 최초로 대덕대학에 타이어공학과를 설립했으며, 현재 대덕대학 미래자동차학과에 재직중인 모빌리티 전문가 입니다. 미래 모빌리티와 관련된 깊이 있고 다양한 정보를 '이호근 교수의 퓨쳐 모빌리티'를 통해 독자 여러분께 제공하고자 합니다.

코리아 F1 그랑프리 속의 타이어

페이지 정보

글 : 채영석(webmaster@global-autonews.com)
승인 2010-11-01 12:27:09

본문

영암에서 F1 경기가 절반의 성공으로 끝났다. 경기장은 대체로 만족스러운 모습이었지만 이는 종합점수고, 트랙은 다소 높은 점수를 받은 반면 주위 환경은 부끄러울 정도로 형편없는 모습이었다. 경기장 주변 시설이나 숙박시설의 문제점은 너무도 많은 지적이 있었기에 생략하기로 하고, 본 칼럼의 성격에 맞도록 타이어에 대한 내용을 중점적으로 다루고자 한다.

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F1에 사용되는 타이어는 첨단 기술의 집약체이다. 보통 경기중에 빠른 구간에서는 타이어가 1초당 50회전 이상 구르고, 경기당 보통 300km를 주행하니까 15만번 회전하게 된다. 이렇게 가혹한 조건에서 운행하지만 빠른 속도가 생명이기 때문에 타이어를 두껍고 튼튼하게 만들 수 없다. 300km 다 주행하도록 일반 타이어처럼 제작할 경우 무거워서 원하는 성능을 발휘할 수 없기 때문이다. 보기에도 커 보이는 그 큰 타이어가 8kg 내외로 한손으로 들어도 놀랄만큼 가볍다. 아주 얇게 만들기 때문이다. 그렇기 때문에 보통 최대로 주행한다 해도 200km 정도밖에 주행할 수 없다. 따라서 경기중에 의무적으로 타이어를 교체해야 하는 의무 규정이 있다. 경기를 즐기는 여러 방법은 여러 가지가 있다. 경기장의 관람석을 가격대 별로 정리해 보면, 출발선 바로 앞에 위치한 곳이 가장 비싼 좌석이다. 문제는 이 자리에서 경주를 지켜 볼 경우 그냥 직선 주로를 달리는 것만 보이기 때문에 추월하는 재미를 볼 기회가 별로 없다. 안전을 생각할 때 큰일날 일이지만 일부 관중은 차량의 사고 모습에 짜릿함을 느끼는 경우도 있다. 필자는 이번에 학생들과 중학교 1학년인 아들과 함께 참관했는데, 출발선상의 좌석 보다는 외곽지역이 여러 커브와 행 및 추월 모습을 관찰하기 좋았던 것으로 보였다. 그럼 왜 직선 주로만 있는 곳의 좌석이 비싼가? 비를 피할 지붕이 있어서? 여기에 F1을 즐기는 다른 관점이 있는 것이다. 메인스타디움에서는 피트를 볼 수 있다. 번개같은 속도로 타이어를 교체하고 정비하는 모습에 경탄을 금할 수 없다. 보통 타이어 교체에는 4~5초 정도의 시간이 소요된다. 피트내를 주행할 때에는 안전을 고려하여 속도제한이 있다. 머신이 피트로 진입해 타이어를 교체하고 다시 주행로에 진입하는데 20초가 안 걸리는 것이다. 이 모습을 보는 재미가 또한 대단하다. 금번 영암대회에서도 타이어 교체에서 약간의 실수가 있었는데 이게 승부와 직결되 메카닉이 대단히 미안해 하는 상황이 연출되었다.

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F1 경기에 사용되는 타이어는 크게 3가지로 나뉜다. 드라이타이어, 인터미디어트타이어 그리고 웨트타이어이다. 드라이타이어는 말 그대로 마른 노면용으로, 드라이타이어만도 하드, 미디움, 소프트 그리고 슈퍼소프트의 4종류가 있다. 인터미디어트타이어는 노면이 약간 젖어 있지만 물이 고여 있지는 않은 경우에 사용하고 웨트타이어는 글자 그대로 노면에 물이 고일 정도로 젖었을 때 사용하는 것이다. 여러 종류가 있는데 그중 F1에는 각각 1종류만 제공한다.

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F1에 사용되는 타이어 중 종류가 가장 많은 드라이타이어는 지면과 닿는 부분에 트레드 즉 홈이나 문양이 없이 매끈하다. 타이어가 지면과 닿는 면적이 넓으면 접지력이 좋아져 속도향상에 좋고 제동과 핸들링도 좋아진다. 드라이타이어는 앞서 설명한 바와 같이 하드~슈퍼소프트까지 4종류가 있는데 딱딱한 것부터 중간 부드러운 것 그리고 매우 부드러운 것으로 나뉘는 것이다. 타이어는 성능을 가장 잘 발휘하는 온도가 있는데 드라이타이어는 약 80~110도가 적정온도이다. 경기장에서 초반에 오후 3시부터 3바퀴 돌고 잠시 경기가 중단될 때, 기술자들이 검정천으로 타이어를 감싸 놓는 것을 보았을 것이다. 그게 보온장판 같은 것이다. 타이어가 식을까봐 80도 정도를 유지해주기 위해 덮어두는 것이다. 결국 타이어의 온도를 어떻게 적절히 적당한 최적의 온도로 오래 유지해 주느냐가 관건인 것이다. 하드타이어는 온도가 올라가는데 시간이 좀 더 걸리기 때문에, 초반에 최고의 성능을 발휘 못하는 단점이 있다. 장점은 고온에서 내구성이 우수하다는 것이다. 부드러운 소프트와 더욱 부드러운 슈퍼소프트는 무르기 때문에 빠른 시간 안에 최적의 성능을 보이지만 내구성이 떨어진다. 결국 부드러운 타이어는 빠른 시간 안에 최적의 성능을 보이고 하드 타이어 보다 조금 더 빨리 최고 성능으로 주행할 수 있지만, 그럴 경우 타이어 교체 횟수가 많아지게 된다. 하드타이어를 사용해서 교체 횟수를 줄이느냐 소프트타이어를 사용해서 속도를 높이고, 교체 횟수를 늘이느냐는 드라이버가 어느 쪽이 유리한지 선택해야 하는 상황이다.

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인터미디어트타이어는 마른 노면에서 사용하는 드라이타이어와 젖은 노면에서 사용하는 웨트타이어의 중간급이다. 물이 많이 고여 있지는 않지만 트랙이 젖어 있을 때 사용하고 최적의 성능은 35~55도에서 발휘된다. 인터미디어트타이어는 젖은 노면에서 4개 한세트가 시속 300km로 주행시 초당 34리터의 물을 배출할 수 있는 성능을 보인다. 1초당 대략 생수통(18리터) 2통이다. 대단하다. 웨트타이어의 적정온도는 인터미디어트타이어와 같이 35~55도이고 물 배출량은 61리터이다. 특징은 물과 접촉하면 끈적끈적해진다. 녹말가루가 물에 닿으면 끈적거리는 것과 같은 특성이다. 따라서 젖은 노면에서 좋은 성능을 보인다.

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타이어는 현재 브리지스톤에서 독점 공급하고 있고, 영암 경기에서는 2천개가 공급되었다. 연간 비용이 2천억 이상 소요된다. 브리지스톤의 2009년도 적자가2천억을 약간 상회하는 것을 보면, 내년부터는 피렐리에서 공급하기로 한 분위기를 이해할 수 있다. 한가지 재미있는 것은 타이어 공급회사가 하나이다 보니, 운전자의 특성을 고려한 타이어 제작이 이루어지지 않는다는 것이다. 실은 운전 습관에 따라 최적의 타이어 성능이 다르기 때문이다. 그간 브리지스톤은 시합을 마친 타이어를 모두 회수한 후 본사에서 분석하고 폐기처분한다. 필자가 브리지스톤을 방문했을 때, 폐기장에서 한 조각 주웠다가 바로 빼앗긴 경험이 있다. 성분과 설계가 모두 기밀사항으로 관리되기 때문이다. 타이어 각각이 모두 개별 번호로 관리되고 있으며, 팀별 운전 특성과 타이어의 상태를 비교 분석하여 타이어 개발에 중요한 분석데이터로 사용하고 있다.

타이어는 경기장 온도, 습도 및 경기장 주행로의 험한 정도에 따라 공급회사에서 최적의 것을 결정해 준다. 타이어는 초기에 공기압을 50psi로 넣은 후 20psi까지 낮춰 시합에 사용한다. 적정공기압이 20psi인 것이다. 모두 동일한 타이어를 공급받아 사용한다면 팀별로 차이가 없겠지만, 공기압 여기에 변수가 있다. 우선 드라이타이어의 경우도 하드~슈퍼소프트까지 본인들이 고를 수 있고 그 외에도 타이어 공기압을 약간 낮게 넣어 몇바퀴 주행 후 온도가 올라갔을 때 적절한 성능을 보이는 것을 선호할 수도 있고, 처음부터 적정인 20psi를 넣을 수도 있다. 팀에서 마음대로 한다. 또한 브리지스톤에서는 일반 공기를 넣어서 타이어를 공급하지만, 팀별로 보다 좋고 안정적인 성능을 보이기 위해 질소를 충전해 사용하기도 한다. 하드 혹은 소프트를 선택하는 것 이외에도 교체 주기를 조금 늦추느냐 조금 일찍하느냐에 따라 전체 교체 횟수 및 최적의 타이어 성능 유지 시간이 달라지기 때문에, 이를 고려한 경기의 관람이 재미있는 변수가 되는 것이다.
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