[F1 용어집] 모터스포츠 (7) 기어박스, 기어비, 기어 시프트 패들, 노즈, 댐퍼, 더블 DRS, 서스펜션

[레이싱/경기 해설 용어]

기어박스 Gearbox
파워트레인이 만든 토크의 회전수를 바꿔 전달하는 기계 장치

기어박스는 파워트레인이 만든 동력축의 토크를 드라이브샤프트까지 회전수를 바꿔 전달하는 일련의 기계장치를 가리키며, 종종 "트랜스미션 (Transmission)"과 같은 의미로 혼용하기로 한다. 회전수와 회전력을 변환하기 위해 맞물린 다양한 기어들과 토크의 변환 및 전달을 돕는 여러 부품. 이들을 내부에 담기 위한 기어박스 케이스까지 모두 넓은 의미로 기어박스의 범위에 포함된다고 볼 수 있다.

 

2023 시즌 기준 F1 레이스카에는 전진 8단, 후진 1단의 기어박스가 장착된다. F1 운영 규정에 따라 정해지는 FNC 관련 규정에 따라 한 시즌 동안 사용할 수 있는 개수는 기어박스 케이스와 별도로 "기어박스 드라이브라인, 변속 부품, 부속 부품"을 하나로 묶어 23경기 이하의 챔피언십에서는 4세트, 24경기 이상의 챔피언십에서는 5세트로 제한된다.

기어비 Gear Ratio
맞물린 기어에서 톱니 수의 비율

기어비는 동력원과 연결돼 회전축을 돌리는 기어의 톱니 수와 그 상대로 맞물려 전해진회전력에 의해 돌려지는 기어의 톱니 수 비율을 가리키며, 여러 기어가 이어질 경우 첫 번째 기어와 마지막 기어 사이 톱니 수의 비율이 기어비가 된다. 기어비를 나타낼 때는 분수 형식으로 "돌려지는 기어의 톱니 수 /돌리는 기어의 톱니 수"로 표기할 수 있고, 피룡에 따라 "돌려지는 기어의 톱니 수 / 돌리는 기어의 톱니 수 :1" 과 같은 형식으로 표시할 수도 있다.

 

기어비가 클수록 기어의 효율은 떨어지지만, 가속 자체의 부담이 적어 차가 출발할 때나 저속으로 달릴 때 유리하다. 반면, 기어비가 작을수록 효율이 높아 고속으로 달릴 때 유리하지만, 저속에서 힘을 내기 어려운 것은 물론 동력원에 무리를 줄 수 있다는 단점이 있다.

기어 시프트 패들 Paddle Shifters
스티어링 휠에 부착된 기어 변속을 위한 패들

기어 시프트 패들은 스티어링 휠 뒤쪽에 부착된 두 개의 패들로, 클러치 조작 없이 손가락으로 패들을 당기는 것만으로 기어 단수를 올리거나 내릴 수 있도록 만든 "시퀀셜 시프터 (Sequential Shifter)"의 일종이다. 

F1 레이스카에는 보통 오른쪽에 기어 단수를 올리는 "업시프트 (Upshift)" 패들, 왼쪽에 기어 단수를 내리는 "다운시프트 (Downshift)" 패들이 배치된다.

노즈 Nose
레이스카 맨 앞부분에 배치되는 바디워크

노즈는 마치 사람이나 동물의 코처럼 레이스카 맨 앞부분에 돌출된 바디워크를 가리킨다. F1 등 포뮬러 레이스카에서 모노코크 섀시의 바로 앞에 결합되는 노즈는 프론트 임팩트 스트럭쳐로 기능하도록 설계되어 사고 상황에서 드라이버에게 전해질 수 있는 충격을 완화시키는 역할을 한다.

 

F1은 프론트 윙과 노즈가 일체형으로 제작되어 "노즈가 손상됐다." "교체한다." 등의 표현처럼 노즈가 프론트 윙을 포함하는 의미로 사용되는 경우도 많고, 때로는 "노즈 팁"이 뾰족한 고깔 모양과 비슷하다는 뜻을 담아 "노즈콘"이라 부르기도 한다. 

댐퍼 Damper
충격을 흡수하거나 완화하는 장치
댐퍼는 운동 에너지를 다른 에너지로 변화시키는 기계적 구조 혹은 유압 시스템으로 가해지는 충격을 흡수하거나 완화하는 장치를 가리킨다. 미국식 표현으로 "쇼크 업소버 (Shock Absorber)" 라고 부르기도 한다. 

댐퍼는 처음 충격이 가해진 뒤 진동의 변위를 억제하는 핵심 부품이며, 자동차의 서스펜션에 사용되는 댐퍼의 성능과 셋업에 따라 차의 운동 특성이 크게 바뀔 수 있다.

 

더블 DRS Double DRS
DRS를 작동할 때 프론트 윙의 드래그도 함께 감소시키는 시스템

리어 윙의 DRS를 작동할 떄 차 내부의 통로를 이용해 프론트 윙의 드래그도 함께 감소시킬 수 있는 시스템을 가리켜 더블 DRS라 부른다. 보통 DRS가 작동할 때 리어 윙의 다운포스 발생량이 크게 줄어드는 반면 프론트 윙의 상황은 그대로이기 때문에, 노즈 다이브로 자세가 흐트러지는 것과 프론트 윙의 드래그가 그대로라는 문제를 해결하기 위해 더블 DRS의 아이디어가 등장했다.

2012 시즌 메르세데스가 처음 도입한 뒤 다른 팀으로 빠르게 널리 보급된 더블 DRS는 레드불 등을 통해 새로운 방식의 시스템이 소개되기도 했으나, FIA가 차량 내부의 공기 통로를 금지하는 규정 변경을 진행하면서 퇴출당했다.

 

서스펜션 Suspension
섀시와 휠을 연결하는 기계 장치 및 구조물
자동차 공학에서 "현가장치"라고도 표현하는 서스펜션은 섀시와 휠을 연결하고 지면으로부터 섀시에 전달될 수 있는 충격을 완화해 최대한의 그립 확보를 돕는 기계 장치 및 구조물을 가리킨다. F1 기술 규정은 "스프링 서스펜션"을 "서바이벌 셀, 파워 유닉, 기어박스 등의 구조물과 컴플리트 휠을 탄력적 매개체로 연결하는 수단" 이라 정의하고 있다.

현대적인 F1 레이스카는 앞뒤 모두 더블 위시본 방식의 서스펜션을 사용하고 있으며, 오픈-휠이라는 이름답게 서스펜션의 상당부분이 외부 공기에 노출되는 방식을 택하고 있다.

 

*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]