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서킷 조건이 타이어 성능에 미치는 영향
고속 서킷에서의 타이어 성능 역학 이해
타이어가 서킷에서 보여주는 성능은 크게 두 가지 주요 요소에 달려 있습니다. 바로 타이어의 속도와 작용하는 힘의 종류입니다. 시속 200마일 이상의 속도에 도달하면 타이어에 가해지는 수직 하중은 최대 5,000파운드에 달할 수 있습니다. 동시에, 이러한 타이어는 코너링을 효과적으로 수행할 만큼 충분한 그립력을 유지해야 합니다. 지난해 'Motorsport Engineering Journal'에 발표된 연구에 따르면 트랙 온도가 섭씨 10도 상승할 때마다 약 12~15%의 더 큰 접지력 손실이 발생한다고 합니다. 장시간 고속 주행과 급격한 코너링이 반복되면 고무가 빠르게 마모됩니다. 이것이 바로 경주 중 열 발생에 견디면서도 충분한 유연성을 갖는(보통 70~85A Shore 경도 범위) 특수 화합물을 제조사들이 필요로 하는 이유입니다.
경기 주말 동안 타이어 성능에 있어 온도의 역할
성능의 최적 온도는 섭씨 105도에서 125도 사이에 존재합니다. 온도가 이 범위보다 낮아지면 접지력이 떨어지기 시작합니다. 반면, 상한 온도를 넘어서까지 밀어붙이면 타이어 고무가 지나치게 부드러워져 마모 속도가 빨라지며, 약 0.4초 정도의 랩타임 손실이 발생할 수 있습니다. 경기 내내 레이싱 팀들은 실시간 원격 계측 데이터를 주시합니다. 예를 들어 맥스 베르스타펜(Max Verstappen)은 보통 섭씨 95도 미만의 온도에서 주행할 때 73.2초에서 73.4초 사이의 기록을 꾸준히 기록합니다. 특히 무더운 트랙 조건에서는 열 관리가 매우 중요합니다. 트랙 표면이 뜨거워지면 미끄러워지기 쉬워 타이어가 코너에서 접지력을 확보하기 어려워지기 때문입니다.
트랙 변화와 재포장이 타이어 접지력과 마모에 미치는 영향
신규 포장된 아스팔트는 일반적으로 더 높은 그립력을 제공하지만 기계적 마모를 가속화합니다. 실버스톤과 같은 마모성이 강한 트랙은 거친 표면으로 인해 타이어 마모가 빠르게 진행되는 반면, 싱가포르와 같은 매끄러운 서킷은 고무를 보존하지만 접지력을 확보하기 위해 더 부드러운 컴파운드가 필요합니다. 재포장은 경기 주말 동안 레이스 차량이 쌓아 올린 고무 입자가 노면에 밀착되어 그립력을 향상시키는 '러버 인(rubber-in)' 과정에도 영향을 미칩니다.
서킷 주행 성능에 미치는 날씨의 영향
비는 트랙 온도를 약 20°C까지 낮추며 수분 배수를 위한 깊은 트레드가 있는 타이어를 필요로 합니다. 건조한 날씨용 타이어는 80°C 이하에서 성능이 저하되며, 갑작스러운 습도 변화는 예측할 수 없는 타이어 성능 저하를 유발할 수 있습니다. 팀들은 가변적인 기상 조건에서 성능 저하를 예방하기 위해 과거 기상 패턴을 분석합니다.
서킷 조건에 맞는 적절한 타이어 컴파운드 선택
피렐리 타이어 컴파운드(C1–C4) 및 포뮬러 1에서의 전략적 사용
올바른 타이어 컴파운드를 선택하는 것은 경기 중 타이어 수명과 속도 간의 최적의 균형점을 찾는 데 매우 중요합니다. 대부분의 F1 팀은 C1부터 C5까지 라벨이 붙은 5종류의 피렐리 타이어 컴파운드를 사용합니다. 특히 C1과 같은 단단한 컴파운드는 서킷 트랙에서 고무 소모가 빠른 곳에서 사용하기에 적합합니다. 반면, 가장 부드러운 C5 컴파운드는 운전자가 최대 그립력을 얻을 수 있지만, 급격히 마모되기 때문에 짧은 시간 동안만 효과적입니다. 팀들은 이러한 컴파운드가 특정 온도 범위 내에서 가장 우수한 성능을 발휘한다는 것을 경험을 통해 알고 있습니다. 너무 높은 온도나 낮은 온도에서 사용하면 예상보다 빠르게 마모되거나 중요한 순간에 그립력을 완전히 잃을 수 있습니다.
고속 서킷에 단단한 컴파운드인 C4 매칭
몬차처럼 차들이 오랜 구간 동안 최고 속도를 유지하는 서킷에서는 C4 타이어 컴파운드가 그립과 내구성 사이의 균형을 잘 맞추고 있다. 이 타이어는 측면 방향의 강한 G-포스를 견뎌내면서도 파손되지 않는 특수한 카본-블랙 혼합물이 내부에 사용되어 있고, 여전히 충분한 유연성을 유지해 운전자가 코너를 돌 때 시간 손실이 발생하지 않는다. 일부 사람들은 2024년에 다양한 타이어 조합을 시뮬레이션해 본 결과 흥미로운 사실을 발견했다. 팀들이 중간 소프트 타이어를 함께 사용했을 때(C3와 C4 같이), 전적으로 하드 컴파운드만 사용했을 때보다 코스의 까다로운 구간에서 섹터 타임이 약 1.2초에서 거의 2초까지 개선되는 결과를 보였다.
컴파운드 선택을 통한 성능과 내구성의 균형 유지
팀들은 마모율과 예상 피트 윈도우 사이를 비교한다: 부드러운 타이어는 초기 주행 위치를 얻을 수 있지만 추가 피트스톱이 필요할 수 있고, 단단한 타이어 세트는 원스톱 전략에 유리하다. 핵심은 레이스 전 시뮬레이션에 있으며, 엔지니어들이 여기서 다양한 시나리오를 모델링한다. 50개 이상의 복합 트랙 온도 시나리오 연료 하중과 변화하는 아스팔트 조건에서 마모 패턴을 예측하기 위함.
공격적 vs. 보수적 타이어 전략: 트랙에서의 위험과 보상
부드러운 타이어로 모든 것을 내던지는 전략은 예선 랩에서는 훌륭하게 작용하지만, 경기가 예상보다 길어질 때 자주 문제가 발생합니다. 반면에, 안전하게 접근하면 나중에 추월 기회가 생길 때까지 타이어를 오래 사용할 수 있지만, 경기 초반에는 포지션을 잃을 수 있습니다. 작년 영국 그랑프리 경기를 예로 들 수 있습니다. 경기 중간에 비가 내리면서 선두 그룹이 완전히 바뀌었습니다. 날씨가 변하기 전까지 하드 컴파운드 타이어를 선택했던 팀들은 크게 불이익을 받았고, 상황 변화에 따라 전략이 실패로 이어지며 선택이 무색하게 되었습니다.
트랙에서 타이어 관리를 위한 프로 드라이버 기술
코너링과 기계적 그립 기술을 활용한 서킷 타이어 보존 방법
최상위 드라이버들은 코너를 돌 때 타이어에 가해지는 측면 방향의 힘을 조절함으로써 경기 내내 타이어를 좋은 상태로 유지합니다. 핸들을 갑작스럽게 꺾는 대신 부드럽게 조향하면 도로와 접촉하는 타이어 부위에 가해지는 부하를 줄일 수 있습니다. 또한, 차량의 무게 이동 시점을 정확히 파악하고 조절하면 코너링 시 외측 타이어에 급격한 압력이 가해지는 것을 피할 수 있습니다. 2023년 포뮬러 2 경기 데이터를 분석한 결과 흥미로운 사실이 밝혀졌습니다. 경험이 많은 드라이버들은 초보 드라이버들보다 코너 진입을 더 잘함으로써 경기 중반부에 약 18% 더 많은 그립력을 유지할 수 있었습니다. 이는 과도한 힘이 조기에 가해질 경우 타이어가 더 빨리 마모된다는 점에서 타당한 결과입니다.
마모 최소화를 위한 스로틀 조절 및 휠스핀 감소
코너를 벗어날 때 서서히 스로틀을 조작하면 타이어 손상을 최소화하면서 가속력을 조절해 슬립 비율을 10% 이하로 유지할 수 있습니다. 고급 토크 벡터링 기술은 구동 휠에 동력을 분배해 amateur 서킷 레이싱 사고의 76%에서 관찰된 특정 부위의 마모를 줄이는 데 도움이 됩니다. (Track Engineering Journal 2024)
고속 서킷에서의 타이어 과열 관리
프로 드라이버는 지속적으로 고속 코너링하는 것을 최소화하는 주행 라인과 공기 흐름 관리를 병행합니다. 전략적인 브레이크 덕트 조정은 Monza와 같은 서킷에서 타이어 트레드 온도를 섭씨 40~60도까지 낮추며, 직선 구간에서 짧게 액셀에서 발을 떼는 것만으로도 랩 타임을 크게 손상시키지 않으면서 타이어 내부의 열을 방출할 수 있습니다.
마블 및 다양한 레이싱 라인에 적응하여 일관된 성능 유지
챔피언십 수준의 드라이버들은 고무 축적 구역을 피하여 최적의 접지면 상태를 유지하기 위해 경주 라인을 지속적으로 조정합니다. 이러한 적응적 접근 방식은 전체 스텐트 동안 랩 타임 일관성을 0.8초 이내로 유지하는 반면, 경험이 적은 경쟁자들은 2.1초의 변동을 보입니다.
서킷별 타이어 전략: 몬차부터 싱가포르까지
타이어 전략 비교: 고속 몬차 대마모 싱가포르
포뮬러1 타이어 전략의 경우, 팀들은 몬차와 같은 고속 트랙과 싱가포르와 같은 복잡한 스트리트 서킷에서 완전히 다른 접근 방법을 사용합니다. 이탈리아 그랑프리의 경우, 트랙 길이가 5.8km에 달하기 때문에 팀들은 360km/h의 직선 주행과 5.3G의 하중이 가해지는 코너링을 견디기 위해 특별히 내구성이 강한 피렐리 C4 및 C5 타이어를 필요로 합니다. 이곳에서는 차량의 마모를 최소화하기 위해 공기역학이 특히 중요해집니다. 이제 싱가포르의 마리나 베이 서킷으로 상황이 바뀝니다. 이 트랙은 완전히 다른 전략이 요구됩니다. 23개의 좁은 코너와 울퉁불퉁한 노면 구간을 감당하기 위해서는 부드러운 C3 타이어가 가장 적합합니다. 흥미롭게도, PlanetF1이 작년에 발표한 자료에 따르면, 싱가포르에서는 코너 탈출 시 필요한 그립력으로 인해 프론트 왼쪽 타이어가 몬차보다 약 47% 더 빠르게 마모되는 것으로 나타났습니다.
급제동과 고저차가 큰 로드 코스에서의 타이어 관리
스파-프랑코샹과 같은 서킷의 큰 고도 변화는 +104미터에서 최대 -45미터까지 이어지며, 코타(COTA)의 1번 코너에 있는 11층 높이의 급경사에서는 운전자가 브레이크를 조절하는 방식을 달리해야 한다. 오스틴의 12번 코너처럼 내리막길에서 운전자가 너무 늦게 브레이크를 밟으면 타이어 온도가 일반 평지 트랙보다 22~28도까지 더 올라갈 수 있다. 이 때문에 경험이 많은 레이서들은 오르막길 주행 시 약 10~15% 더 일찍 브레이크를 시작하는 경향이 있다. 이렇게 하면 열이 고르게 분산되어 타이어 표면의 특정 부위에 집중되지 않도록 할 수 있다.
사례 연구: 2023년 브리티시 그랑프리에서의 타이어 성능
2023년 실버스톤 경기에서는 파일럿의 C1-C3 컴파운드 타이어가 등장해 매우 우수한 성능을 보여주었습니다. 메르세데스-AMG는 무려 29랩 동안 미디엄 타이어를 사용했는데, 이는 섭씨 51도에 달하는 극심한 트랙 온도에서도 가능했으며, 이는 지난 10년간 평균적으로 기록된 온도보다 실제로 14% 더 높은 수준이었습니다. 이후 그들은 세이프티카 상황에서 소프트 타이어로 교체했습니다. 이 전략이 흥미로운 이유는 기존의 일반적인 2스톱 전략과는 다른 접근 방식을 보였기 때문입니다. 결과는 어땠냐고? 전통적인 방법을 고수한 경쟁자들에 비해 무려 12초 앞서는 성과를 거두었습니다. 이는 타이어 마모가 심한 서킷에서도 타이어 선택에 유연성을 발휘하는 것이 얼마나 중요한지를 보여주는 사례입니다.
자주 묻는 질문 섹션
고속 서킷에서 타이어 성능에 영향을 주는 요소는 무엇인가요?
고속 서킷에서 타이어 성능은 속도와 수직 하중, 트랙 온도, 타이어 조성에 영향을 받으며, 최적의 그립과 내구성을 위해 특수한 컴파운드가 필요합니다.
경기 중 타이어의 행동에 있어 온도가 중요한 이유는 무엇인가요?
최적의 타이어 성능은 섭씨 105도에서 125도 사이에서 발휘되며, 이보다 낮은 온도에서는 접지력이 감소하고, 높은 온도에서는 타이어가 부드러워져 마모가 빨라집니다.
날씨 조건이 타이어 성능에 어떤 영향을 미치나요?
비가 내릴 경우 트랙 온도가 낮아지기 때문에 더 깊은 트레드를 가진 타이어가 필요하며, 습도 변화는 경기 중 예측할 수 없는 타이어 마모를 초래할 수 있습니다.
포뮬러1에서 사용하는 타이어 컴파운드의 차이점은 무엇인가요?
피렐리는 C1부터 C5까지 5종의 타이어 컴파운드를 제공하며, 서킷 조건에 따라 전략적으로 사용됩니다. 단단한 컴파운드는 마모가 심한 서킷에 적합하며, 부드러운 컴파운드는 최대 접지력을 제공하지만 마모가 빠릅니다.
드라이버는 경기 중 어떻게 타이어 마모를 관리하나요?
드라이버는 조향을 부드럽게 하고, 액셀 조절과 전략적인 브레이킹, 주행 라인 변경을 통해 고무가 쌓이는 것을 방지함으로써 타이어가 최적의 성능을 유지하도록 관리합니다.