[F1 용어집] 모터스포츠 (2) 2행정 엔진, 4행정 엔진, 4WD, 4WS, ABS, ADR

*F1 용어집 시리즈는 개인적으로도 공부를 하기 위해 만든 F1의 단초가 되는 용어들을 5-10개씩 쪼개어 정리한 데일리 용어집 시리즈입니다. F1의 세계에는 생소한 것들이 많거든요.. 부담스럽지 않게 하루 하나 둘씩, 주섬주섬 알아가다 보면 어느 날 F1을 내면까지 더 깊이 있게 이해할 수 있게 되기를 기대해봅니다...*
[출처: F1 용어집 1.1.1.1, 윤재수 해설위원 著]

 

[레이스카 관련]
2행정 엔진 2-stroke engine

피스톤이 오르내리는 두 단계로 작동하는 내연기관
2행정 엔진은 4행정 엔진과 달리 피스톤이 위쪽으로 움직일 때 흡입과 압축, 아래로 움직일 때 폭발(연소)와 배기가 동시에 이뤄지는 방식의 내연기관이다. 크랭크샤프트가 1회전 할 때 두 단계로 하나의 엔진 작동 싸이클을 완성하기 때문에 "2행정"이라고 부른다.

2행정 엔진은 4행정 엔진에 비해 크기가 작고 가벼우며 더 적은 부품으로 구성할 수 있다는 장점이 있지만, 엔진 오일을 함께 연소시켜 환경 문제에 취약하고 실린더와 피스톤 수명이 상대적으로 짧다는 단점이 있다. 최근에는 모터싸이클에서도 4행정 엔진을 채택하는 경우가 많아졌다.

4행정 엔진 4-stroke engine
흡기-압축-폭발-배기의 네 단계를 거쳐 동력을 만들어 내는 엔진
4행정 엔진에서는 먼저 피스톤이 아래로 움직일 때 연료와 공기가 뒤섞인 혼합기를 실린더로 빨아들인 (흡기) 뒤, 피스톤이 위로 움직여 혼합기를 압축한다. 이후 피스톤이 다시 아래로 움직이며 혼합기를 폭발 (연소) 시키고, 마지막으로 아래로 밀려났던 피스톤이 다시 위쪽으로 올라가면서 배기가스를 배출 (배기) 하는 네 단계로 하나의 싸이클 (오토 싸이클) 을 완성한다. 이처럼 크랭크 샤프트가 2회전 해 하나의 싸이클을 완성하는 내연기관을 가리켜 4행정 엔진이라 부른다. 2024년을 기준으로 F1 레이스카의 엔진은 모두 4행정 엔진이다.

4행정 엔진은 2행정 엔진보다 작동 절차가 복잡하고, 구성을 위해 많은 부품이 필요해 크고 무겁다는 단점이 있다. 그러나, 상대적으로 배기량 대비 효율이 높으며 환경 오염 문제에서 약간의 우위에 있고, 엔진 회전수를 폭넓게 사용할 수 있다는 장점을 갖고 있다.

 

 

4WD 4 wheel Drive

앞뒤 네 바퀴 모두에 동력을 전달하는 구동 방식

자동차의 구동 방식 중 파워트레인이 만들어 낸 토크를 네 바퀴 모두에게 전달하는 방식을 4WD 또는 "4*4"라고 부른다.

F1에서는 1961 영국 그랑프리에서 롭 워커 레이싱이 "퍼거슨 P99"을 출전시켜 최초의 4WD F1 레이스카가 탄생했다. 이후 1970년대까지 여러 차례 4WD 도입 시도가 있었지만, 1983시즌 규정 변경을 통해 금지되면서 4WD 방식으로 F1 레이스카를 만드는 것은 불가능해졌다.

 

4WS 4 Wheel Steering
차의 진행 방향을 바꿀 때 앞뒤 네 바퀴를 모두 이용하는 조향 방식

일반적인 자동차의 경우 앞바퀴 각도를 조절하는 것만으로 차의 진행 방향을 바꾸는 것과 달리, "4 Wheel Steering"의 약자로 표기하는 4WS는 네 바퀴로 조향한다는 이름처럼 앞바퀴뿐만 아니라 뒷바퀴 각도도 함께 조절해 조향 성능을 끌어올린 조향 방식이다.

F1에서는 1990년대 초반 베네통 등 여러 팀이 4WS 도입을 시도했지만 이렇다 할 성과를 얻지 못했고, F1 레이스카에 사용되던 다수의 드라이버 에이드를 제한하는 규정 변화와 함께 4WS 역시 1994시즌부터 금지되었다.

 

ABS Anti-lock braking system
브레이크 과정에서 휠의 락 업을 최소화하는 안전 시스템

ABS는 센서가 각 바퀴의 회전 속도를 모니터해 차의 속도보다 바퀴가 너무 느리게 회전할 경우 브레이크에 전해지는 유압 압력을 낮추고, 한 바퀴가 다른 바퀴에 비해 너무 빠르게 회전할 경우에는 브레이크의 유압 압력을 높이는 등의 동작을 여러 차례 빠르게 반복해 결과적으로 브레이크 과정에서 휠의 락 업을 완화하고 미끄러짐을 방지하는 안전 시스템이다. 운전을 훨씬 편하게 해주는 기능이라고 한다. 

F1에서는 1994 시즌 모든 드라이버 에이드를 제한하는 규정 변경부터 ABS 사용이 금지되었다. 

 

ADR Accident Data Recorder
사고 상황 직전과 사고 순간, 사고 이후의 데이터를 기록/저장하는 장치
ADR은 비행기의 블랙박스와 비슷한 방식으로 레이스카의 주요 센서와 FIA가 지정한 두 개의 가속도 센서를 통해 사고 상황에 대한 각종 데이터를 기록하고 저장해, 사고 상황에 빠르고 정확한 대처가 가능하게 하는 전자 장치다.

1997시즌부터 드라이버의 안전을 도모하고 사고 상황에 대한 사후 분석을 돕기 위해 모든 F1 레이스카에 ADR 장착이 의무화되었고, 이후 FIA가 주관하는 다수의 모터스포츠 이벤트와 챔피언십에 ADR이 순차적으로 확대 적용됐다.