타이어 성능이 레이스 전략에 미치는 영향: 전략, 요인 및 기술
타이어는 레이스카와 트랙 사이의 유일한 접점이기 때문에 모든 레이스카에서 가장 중요한 부품입니다. 엔진의 출력이나 에어로 패키지가 생성하는 다운포스의 양이 아무리 많아도 이러한 하중이 타이어를 통해 효과적으로 전달되어 접지력을 생성하지 못하면 자동차는 더 빨리 달릴 수 없습니다.
레이스 전략에서 타이어 성능 저하 소개
안타깝게도 타이어의 접지력은 시간이 지남에 따라 감소합니다. 이러한 타이어 성능 저하는 타이어의 수명이 짧아져 랩 타임이 느려지고 스틴트 길이가 짧아진다는 것을 의미합니다. 따라서 모터스포츠에서 타이어 성능 저하는 레이스 전략에 큰 영향을 미칠 수 있으므로 팀과 드라이버는 타이어를 이해하고, 예측하고, 관리하기 위해 많은 노력을 기울입니다.
타이어 거동 및 접지력 이해하기
고무가 트랙에서 작동하는 방식
타이어를 이해하려면 먼저 고무가 어떻게 작동하는지 파악해야 합니다. 고무는 점탄성이 있기 때문에 한 번 변형되면 즉시 원래 모양으로 돌아가지 않습니다. 이 지연 시간 동안 에너지가 흡수되어 열로 변환됩니다. 흡수되는 총 에너지의 양은 고무가 응력을 받는 횟수와 온도에 따라 달라집니다. 예를 들어 고무가 차갑거나 너무 높은 주파수로 여기되면 고무가 딱딱해지고 부서지기 쉽습니다. 반면 고무가 뜨겁거나 천천히 미끄러지면 고무는 탄력이 있고 고무처럼 부드러워집니다.
그립 생산에서 점탄성의 역할
바퀴가 트랙 표면을 회전할 때 고무의 점탄성 특성으로 인해 타이어가 약간 미끄러지면서 마찰력이 발생하여 접지력을 생성합니다. 이 접지력을 극대화하려면 고무가 탄력적으로 작동하도록 특정 온도 범위 내에 있어야 합니다. 이렇게 하면 최대한 많은 양의 고무가 노면과 접촉하여 타이어의 접촉 면적을 넓히고 접지력을 높일 수 있습니다. 고무가 이 온도 범위를 벗어나면 타이어 성능이 저하됩니다.
타이어 성능 저하의 주요 원인
타이어 성능 저하에는 마모, 온도, 압력의 세 가지 주요 원인이 있습니다.
1. 착용
타이어 고무가 노면을 가로질러 이동하면서 점차 마모되어 열을 발생시키는 고무의 양이 줄어듭니다. 결과적으로 타이어 온도가 낮아지고 고무가 딱딱해집니다. 이로 인해 접지력이 감소하여 타이어가 더 많이 미끄러지고 마모가 증가하며 이러한 사이클이 반복됩니다.
2. 온도
타이어가 작동 온도 범위 내에서 작동하는 경우 마모라고 하는 이 마모 수준은 비교적 일정하며 타이어 성능이 점진적으로 저하되므로 전략가들이 계산할 때 쉽게 고려할 수 있습니다. 그러나 고무가 과열되면 고무가 끓어 타이어 표면이 파열되어 표면에서 큰 고무 덩어리가 제거됩니다. 반면에 고무가 너무 차가우면 부서지기 쉬워지고 표면이 벗겨지기 시작하여 입자가 생깁니다.
블리스터와 그레인은 모두 접촉 패치의 면적을 크게 줄여 접지력을 떨어뜨리기 때문에 전략가에게는 악몽과 같은 극단적인 비선형 성능 저하를 초래할 수 있습니다.
3. 압력
타이어의 내부 압력도 성능 저하의 원인이 될 수 있습니다. 타이어 온도가 높아지면 주행 압력도 높아집니다. 너무 높으면 타이어가 효과적으로 팽창하여 접촉 패치의 크기가 줄어듭니다. 이로 인해 접촉 패치의 고무가 더 과열되어 물집이 생길 위험이 높아질 수 있습니다.
타이어 열화가 레이스 전략에 미치는 영향
타이어 성능 저하로 인한 랩당 시간 손실은 전략가들이 전략을 수립할 때 가장 중요하게 고려하는 변수 중 하나입니다. 피트 스톱을 여러 번 하는 대신 더 부드러운, 따라서 더 빠른 컴파운드로 경주하여 그 시간을 되찾는 것이 더 효과적일까요? 아니면 드라이버가 타이어를 오래 사용할 수 있기를 바라며 피트 스톱을 피해야 할까요?
타이어 마모에 따른 피트 스톱 빈도 최적화
그리고 언제 피트인해야 하는지에 대한 질문이 있습니다. 열화도가 높으면 새 타이어로 경주하는 것이 유리하므로 언더컷이 강력한 기동력을 발휘할 수 있습니다. 그러나 열화가 낮으면 오버컷을 통해 상대 팀이 새 타이어를 예열하는 동안 트랙 포지션을 활용할 수 있습니다.
타이어 성능 저하를 관리하기 위한 전술
팀이 예선 랩에서 최고의 성능을 원하든, 스틴트 전체에서 성능 저하를 최소화하든, 타이어 성능을 관리하는 가장 효과적인 방법은 양쪽 액슬이 동일한 비율로 성능이 저하되도록 하는 것입니다. 하지만 안타깝게도 코너링 중에 각 타이어에 가해지는 하중이 다를 경우 이는 거의 불가능합니다. 그렇기 때문에 팀들은 접지력을 활용하고 관리하기 위해 가능한 모든 전술을 사용합니다.
최적의 성능을 위한 온난화 타이어
가장 중요한 전술 중 하나는 타이어를 효과적으로 예열하는 것입니다. 세션 전에는 타이어 담요와 오븐을 사용하여 타이어를 예열하지만, 예열이 허용되지 않는 챔피언십에서는 타이어를 햇볕에 방치하는 경우가 많습니다. 타이어를 예열하면 최적의 온도 범위로 타이어를 이동시킬 뿐만 아니라 주행 압력의 증가도 줄일 수 있습니다. 타이어가 차가운 상태에서 예열되면 내부 압력이 급격히 증가하여 타이어가 부풀어 오르고 접촉 패치가 훨씬 작아집니다.
트랙에 들어서면 드라이버는 고무 표면을 손상시킬 수 있는 잠김이나 미끄러짐을 피하면서 타이어를 일관되고 천천히 예열해야 합니다. 따라서 드라이버는 종종 예선 랩을 시작하기 전에 아웃랩과 프리랩을 완료하여 양쪽 액슬의 온도를 올리게 됩니다. 세이프티 카 및 옐로 플래그 기간 동안 드라이버는 타이어 온도를 유지하고 세이프티 카가 진입한 후 첫 번째 코너에서 락업을 피하기 위해 직선주로에서 직진합니다.
타이어 워밍업은 레이스 중 전략적인 결정에도 영향을 미칠 수 있습니다. 때때로 팀은 트랙 포지션을 희생하더라도 언더컷을 선택하여 드라이버가 경쟁자보다 한 바퀴 더 빨리 타이어의 온도를 높일 수 있도록 합니다. 이렇게 하면 경쟁자가 더 차가운 타이어로 앞서 피트에서 출발할 때 추월할 수 있는 접지력을 확보할 수 있습니다. 이는 주로 습하거나 조건이 변하는 레이스 또는 워밍업 단계가 여러 바퀴에 걸쳐 진행되는 더 단단한 타이어를 사용하는 레이스에서 볼 수 있습니다.
운전자는 주행 중 타이어 관리에도 상당한 영향을 미칠 수 있습니다. 예를 들어, 브레이크 바이어스를 조정하여 앞 또는 뒤 브레이크에 더 많은 에너지를 투입할 수 있으며, 이는 림 가열을 통해 타이어를 따뜻하게 합니다. 여기서 브레이크를 식히는 데 사용된 신선하고 시원한 공기가 수백도까지 가열됩니다. 이 열은 휠 림으로 전달되어 타이어에 전달됩니다. 포뮬러 1에서 휠 림이 10도 정도 가열되면 타이어 카카스 온도가 약 1도 상승하는 것과 같으며, 이는 최적의 온도 범위에 있느냐 없느냐의 차이가 될 수 있습니다.
인-레이스 테크닉: 브레이크 바이어스 및 리프트 앤 코스트
타이어가 과열되는 상황에서 운전자는 각 타이어에 가해지는 하중을 줄이기 위해 리프팅 및 코스팅을 할 수 있습니다. 랩의 특정 코너에서 효과적으로 수행하면 실제로 랩 타임을 잃지 않고도 타이어를 보호할 수 있습니다. 필요한 타이어 관리량은 다음과 같은 레이스 전략 소프트웨어에서 타이어 성능 저하 곡선과 레이스 플래너 보기를 사용하여 레이스 전에 정의할 수 있습니다. RaceWatch.
RaceWatch: 타이어 열화 분석을 위한 필수 도구
그런 다음 전략가는 각각 다른 피트 스톱 전략이 포함된 여러 레이스 계획을 결정하고 드라이버와 협력하여 타이어를 지속시키는 데 필요한 리프트와 코스트의 양을 파악할 수 있습니다. 따라서 레이스 도중 타이어의 성능이 예상과 다른 경우 드라이버에게 '플랜 B로 전환'하라는 메시지가 표시됩니다. 이는 다른 피트 스톱 전략으로 전환했음을 알려줄 뿐만 아니라 타이어를 오래 사용할 수 있도록 미리 정의된 델타로 주행해야 한다는 의미이기도 합니다.
RaceWatch 전략 계획 및 조정
타이어 성능 저하를 관리하는 것은 성공적인 레이스 전략을 실행하는 비결이며 다음과 같은 소프트웨어가 있습니다. RaceWatch 와 같은 소프트웨어는 엔지니어가 신속하면서도 정확한 결정을 내리는 데 필요한 중요한 정보를 제공할 수 있습니다. 챔피언십에서 타이어를 잘 관리한 덕분에 팀이 중요한 피트 스톱을 피하고 포디움의 가장 높은 곳에 오를 수 있었던 사례는 무수히 많았습니다.
글 작성자: 젬마 해튼
*이 콘텐츠는 원래 2024년 4월에 게시되었으나 인사이트와 사용자 경험의 정확성을 유지하기 위해 업데이트되었습니다.