F1 규정해설/기술규정

김먼덩과 함께 읽는 F1 규정, 3편: “바람과 싸우는 기술, 에어로의 세계”

김먼덩 2025. 5. 3. 15:30

안녕하세요! 김먼덩의 피트스탑 세 번째 시간입니다. 지난 편에서는 F1에서 ‘차’가 무엇인지, 그리고 그 차를 규정하는 좌표계와 기준면이 어떤 방식으로 정의되는지를 함께 살펴봤죠.

이번 시간부터는 본격적으로 F1 기술 규정 제3조: 에어로다이내믹 컴포넌트(Aerodynamic Components)에 들어갑니다. F1에서 성능의 절반을 좌우한다고 해도 과언이 아닌 것이 바로 ‘공기’와의 싸움, 즉 ‘에어로’이니까요.

📘 3.1 정의 (Definitions) — 공기와 닿는 모든 것을 정의한다

FIA는 기술 규정 3.1에서 “공기역학적 부품이란 무엇인가?”라는 질문에 놀라울 정도로 치밀하게 답을 하고 있어요. 그 이유는 간단합니다. 공기와 닿기만 해도 차의 성능에 영향을 줄 수 있기 때문이죠.

🧩 3.1.1 Aerodynamic Components or Bodywork

공기와 접촉하는 모든 부품이 '에어로 컴포넌트' 혹은 '바디워크'로 불리며, 차의 부품은 '바디워크'인 것과 아닌 것으로 나눌 수 있습니다.

✅ ‘바디워크’로 간주되는 것들:

  • 제3조 전체에 기술된 모든 부품
  • 냉각용 공기 유입/배출 덕트 (해당 장치까지 연결되는 부분까지 포함)
  • 엔진 공기 흡입구 (에어박스) → 공기 필터까지만
  • 주요 열교환 장치 (예: 라디에이터)

❌ ‘바디워크’가 아닌 것들:

  • onboard 카메라 및 하우징
  • 사이드 미러
  • ERS 상태 표시등
  • 구동력 전달 및 조향과 관련된 순수 기계 부품 (단, 에어로 효과를 의도한 설계는 금지!)
  • 휠 림과 타이어
  • 브레이크 디스크, 캘리퍼, 패드

📌 Point! 이 규정 덕분에 팀들은 "여긴 그냥 냉각 덕트입니다~"라며 에어로 성능 향상을 노리는 꼼수를 쓰기 어렵습니다. FIA는 그런 꼼수까지 미리 다 막아두고 있어요.

🧭 3.1.2~3.1.11 — 아주 디테일한 용어 정의

FIA는 공력 규정을 설명하면서 자주 쓰이는 개념들을 정밀하게 정의하고 있어요.

🔹 Frame of Reference (기준 좌표계)

어떤 부품이 "움직이지 말아야 하는 기준"을 말합니다. 예컨대 앞윙은 차체 좌표계 기준으로 고정되어 있어야 하고, 서스펜션 커버는 해당 서스펜션 구조물을 기준으로 삼아요.

🔹 External Air Stream (외부 기류)

‘공기와 닿는 부분’이 무엇인지 판단할 때 사용하는 개념입니다. 예: 차체 표면, 덕트 입구 등.

🔹 Concave vs Convex (오목 vs 볼록)

곡률(curvature)을 이야기할 때 기준이 되는 개념입니다. 구의 표면은 볼록, 깔때기처럼 안으로 파인 곡면은 오목이라 생각하시면 돼요. FIA는 이 곡률을 정의할 때 “180도 회전한 평면으로도 최소 곡률 반지름이 동일해야 함”이라는 매우 과학적인 정의를 제시합니다. 아무도 편법을 쓸 수 없게 말이에요!

🔹 Normal to an aerodynamic surface or curve (공기 역학 표면과 곡선에 대한 법선벡터)

어떤 공기역학적 표면의 '법선(Normal)'은 그 지점에서 표면에 수직인 방향이며, 외부 기류 방향을 가리킵니다. 즉, 바람이 닿는 방향으로 수직선을 그었을 때 그 선이 바로 법선입니다. 곡선 상의 법선은 그 곡선이 속한 표면의 법선을 따릅니다.

➡️ 왜 중요할까? 법선 방향은 곡률 계산, 드래그와 다운포스 분석, 그리고 CFD 시뮬레이션 등에서 표면의 공력 반응을 결정하는 기준점이 됩니다.

🔹 Tangency Continuity (접선 연속성)

두 표면이 자연스럽게 이어지는가를 의미합니다. FIA는 "1mm 이하의 둥근 엣지로 부드럽게 이어질 수 있다면, 접선 연속성 있는 걸로 인정"한다고 명시해요.

🧠 이 개념은 중요한 이유가 있어요. 왜냐하면 표면을 인위적으로 꺾거나 굴곡지게 만들면 바람의 흐름을 바꿔서 다운포스를 얻을 수 있기 때문입니다.

🔹 Curvature Continuity (곡률 연속성)

곡선 또는 곡면이 자연스럽게 이어져야 할 때, 단순히 접선이 연결되어 있는 것만으로는 부족하고 곡률 값까지 동일한 방향으로 연속되어야 합니다. 곡률이 ‘튕기거나’ 불연속이면 바람이 튀거나 난류가 발생하므로 FIA는 이까지도 규제합니다. 

🔹 Open and Closed Sections (열린 vs 닫힌 단면)

차체를 수직 단면으로 잘랐을 때 그 단면이 ‘완전히 둘러싸인 형태’면 닫힌(closed) 섹션, 그렇지 않으면 열린(open) 섹션으로 간주됩니다. 규정에서는 특정 위치에서 닫힌 단면을 유지해야 하는 경우가 많고, 이를 어기면 불법 설계가 됩니다.

🔹 Fillet and Edge Radius (필렛 & 엣지 반지름)

  • Fillet Radius: 내부 모서리(180도 미만 각도)를 부드럽게 둥글린 곡선, 재료를 ‘더해서’ 형성됨.
  • Edge Radius: 외부 모서리(180도 초과 각도)를 부드럽게 둥글린 곡선, 재료를 ‘깎아서’ 형성됨.

👉 이들은 두 표면을 자연스럽게 연결하는 곡률의 최소 반지름을 정의하며, 연속성과 미세한 곡면 전환에서 드래그, 다운포스 등에 영향을 줍니다.

또한 trailing edge(끝단)의 연속성이 깨질 경우, 제한된 범위 내에서 보조적인 페어링(fairing)을 추가할 수 있다고 명시합니다. 단면 최대 3배 길이 내에서만 허용됨!

🔹 Aerodynamic Seal (공기역학적 씰)

고압/저압 영역 간의 공기 흐름을 최소화하는 기능을 말합니다. 보통 서스펜션 암, 바디워크 하단, 플로어 주변 등에서 흔히 등장하며, 바람이 ‘샌다’거나 새어 나가는 것을 막기 위한 구조적 밀폐 기능입니다.

🔹 Gurney (거니 플랩)

윙의 끝에 붙이는 아주 작은 수직 판. 보통 1mm 두께에 20mm 이내의 플랜지를 갖고 있어야 하며, 후방 와류 조절 및 다운포스 튜닝에 쓰여요. 이걸 잘 쓰면 드래그는 최소화하면서 코너링을 도와주는 효과를 냅니다!

⚙️ 3.2 공력 관련 규정과 합법성 판정

🎯 3.2.1 규정의 목적

가장 중요한 목표는 차량 간 근접 주행이 가능하도록 만드는 것!

예전에는 선두 차량 뒤에서 달리면 공기 흐름이 흐트러져 뒤차의 성능이 급격히 떨어졌어요. FIA는 이를 해결하기 위해 2022 시즌부터 새로운 에어로 규정을 도입했고, 이 목적을 달성했는지 확인하기 위해 팀에게 CAD 자료나 설계 정보를 요구할 수 있다고 명시합니다.

📌 단, 이 정보는 팀의 지적 재산으로 보호되며, 외부에 공개되지는 않습니다!

🛑 3.2.2 공력 영향에 대한 매우 구체적인 제한

이 조항은 FIA가 치트성 기술을 막기 위해 만들어 놓은 아주 중요한 룰입니다.

  • 모든 공력 부품은 기준 좌표계 기준으로 고정되어 있어야 함
  • 구조는 단단하고 불투과성이어야 함 (찢어지거나 구멍 나면 안 됨)
  • 바닥과 차체 사이의 갭을 메우는 구조물은 무조건 금지
  • 드라이버가 몸을 움직여 공력 특성을 바꾸는 행위도 금지!

🟠 중요한 문구: “when in the state of deployment, as…”

2024년 11월 WMSC에서 승인된 이 문구는 DRS 관련 조항인 3.10.10과 연계돼요.

With the exception of the driver adjustable bodywork, when in the state of deployment, as described in Article 3.10.10 (in addition to minimal parts solely associated with its actuation) and the flexible seals specifically permitted by Articles 3.13 and 3.14.4, all aerodynamic components or bodywork influencing the car’s aerodynamic performance must be rigidly secured and immobile with respect to their frame of reference defined in Article 3.3.

🚨 DRS(가변 리어윙)만 예외적으로 “전개 상태에서” 공력에 영향을 미칠 수 있음

기존 문구는 "DRS만 가능"이라고 되어 있었는데, 2025 규정에서는 DRS가 작동 중일 때만 가능하다고 구체적으로 명시했어요. 즉, DRS가 꺼져 있는 상태에서 어떤 기구도 작동해서는 안 된다는 점을 한층 분명히 한 거죠.

👉 이건 어떤 팀이 "아~ 이건 DRS 연동 장치예요!"라며 우회적으로 장치를 만들려는 가능성을 막기 위한 보완입니다.

이 문구가 추가된 데에는 2024년 시즌 중 아제르바이잔 그랑프리에서의 맥라렌 때문인데요. 자세히 알아보죠!

🛠️ 배경: '미니 DRS'와 규정의 허점

2024년 시즌 중, 특히 아제르바이잔 그랑프리에서 맥라렌은 DRS가 비활성화된 상태에서도 리어 윙의 플랩이 약간 열려 공기 저항을 줄이는 '미니 DRS' 효과를 내는 설계를 도입했습니다. 이러한 설계는 DRS의 공식적인 작동 없이도 직선 구간에서 속도 이점을 제공하여, 경쟁 팀들의 항의를 불러일으켰습니다.

이러한 상황에 대응하여 FIA는 2025년 기술 규정 제3조 2항 2목에 "when in the state of deployment, as"라는 문구를 추가하였습니다. 이는 DRS가 활성화된 상태에서만 특정 부품이 움직일 수 있으며, 그 외의 상황에서는 모든 공기역학적 부품이 고정되어 있어야 한다는 것을 명확히 하기 위한 조치입니다.

⚖️ 규정 변경의 의미

새로운 문구의 추가로 인해, DRS와 관련된 부품은 DRS가 활성화된 상태에서만 움직일 수 있으며, 그 외의 상황에서는 모든 공기역학적 부품이 고정되어 있어야 합니다. 이는 팀들이 DRS의 작동 상태를 모방하여 규정을 우회하는 설계를 방지하기 위한 것입니다.

또한, FIA는 리어 윙의 플랩 간격 허용 오차를 2mm에서 0.75mm로 줄이는 등, 윙의 유연성을 제한하는 추가적인 규정도 도입하였습니다.

🏁 결론

이러한 규정 변경은 FIA가 기술 규정의 허점을 이용한 설계를 방지하고, 모든 팀이 공정한 조건에서 경쟁할 수 있도록 하기 위한 조치입니다. 앞으로도 FIA는 기술 발전과 팀들의 창의적인 설계에 대응하여 규정을 지속적으로 업데이트할 것으로 예상됩니다.

더 자세한 내용을 원하신다면, 아래의 영상을 참고하실 수 있습니다:

🔩 3.3 구성 요소 정의 (Component Definition)

3.3항은 이렇게 묻습니다:

"이 부품은 도대체 어디에 속하는가? 그리고 그 기준은 어디로 삼을 건가?"

왜 이게 중요할까요?
F1에서는 모든 공기역학적 부품이 **어느 기준 좌표계(Frame of Reference)**를 기준으로 움직이지 않아야 하며, 어떤 항목에 따라 어떤 규정을 적용할지를 사전에 명확히 분류해야 하기 때문입니다.

📦 3.3.1 스프렁 질량 바디워크 (Sprung Mass Bodywork)

  • 스프렁 바디워크란 말 그대로 서스펜션에 의해 지지되는 차량의 상부 구조물을 말합니다.
  • 대표적으로는 노즈, 플로어, 사이드포드, 엔진 커버, 리어 윙 등이 포함됩니다.
  • 이들의 좌표 기준은 기술 규정 2.11.1에서 정의한 차량 전체의 기준 좌표계를 따릅니다.

✔️ 여기서 중요 포인트!
규정 3.11에서 다루는 ‘fillet(둥글림)’이나 ‘trimming(트리밍)’을 하기 전, 이 부품이 어디에 속하는지 명확히 선언해야 합니다. 즉, "이건 리어 윙입니다"라고 선포한 뒤에야 거기에 맞는 규정을 적용할 수 있다는 말입니다.

또한, 조립 후 외기에 노출되지 않게 된 표면은 이후 자유롭게 변형이 가능하다고도 되어 있어요.
→ “바깥 공기랑 안 닿는다면, 내부는 조금 바꿔도 괜찮아!” 라는 일종의 실용적 유연성을 보여주는 대목입니다.

🛞 3.3.2 휠 바디워크 (Wheel Bodywork)

이 항목은 차량의 네 모서리에 붙어 있는 '휠 주변 장식'에 해당합니다.

  • 휠 커버, 브레이크 덕트(일부), 휠 페어링 등이 해당되며,
  • 기준 좌표계는 차량 전체가 아니라, 각각의 업라이트 구조물과 휠 좌표계(2.11.3)를 따릅니다.

🚨 휠 커버만은 예외!

  • 휠 커버의 경우 기준 좌표는 휠 림입니다.
  • 이는 커버가 회전과 함께 동작하는 부품이기 때문에, 차량 본체와 고정된 좌표계로 비교할 수 없기 때문이죠.

🦴 3.3.3 서스펜션 페어링 (Suspension Fairings)

  • 여기서 말하는 페어링이란 공기 흐름을 정돈하기 위해 서스펜션에 덧붙이는 외장 구조물입니다.
  • 기준 좌표는 이 페어링이 직접 붙어 있는 서스펜션 부품입니다.

즉, 앞쪽 푸시로드에 붙은 페어링이라면 그 푸시로드가 움직이는 만큼만 같이 움직일 수 있고, 그 외 움직임은 허용되지 않아요.

✔️ 이런 식으로 '누구한테 붙었는가?'에 따라 그 부품의 자유도가 달라집니다.

📐 3.4 전체 치수 (Overall Dimensions)

이 항목은 F1 차가 물리적으로 **"얼마나 크면 안 되는가"**에 대한 명시입니다.
단 몇 밀리미터만 넘겨도 "불법차량"이 되는, 극도로 예민한 조항이에요.

📏 3.4.1 너비 제한: Y = ±1000mm

  • 타이어, 휠 림, 휠 커버를 제외한 모든 부품은 차량 중심선(Y=0)을 기준으로 좌우 1,000mm를 넘을 수 없습니다.
  • 즉, 전체 너비는 최대 2,000mm, 다시 말해 2m 이내로 제한됩니다.

🧠 왜 중요할까?

너비가 넓으면 공기 흐름을 더 유리하게 제어할 수 있지만, 너무 넓으면 추월이 어려워지고 접촉 사고 위험이 증가합니다. FIA는 이 균형을 맞추려는 것이죠.

📏 3.4.2 휠베이스 제한: 최대 3,600mm

  • 휠베이스란 앞바퀴와 뒷바퀴 사이 거리를 뜻하며,
  • 기준 평면은 **XF=0 (앞차축), XR=0 (뒤차축)**입니다.
  • 이 두 평면 사이의 거리가 3.6m를 넘으면 안 됩니다.

💡 맥라렌이나 메르세데스는 이 수치에 맞춰 코너링 민첩성과 직선 안정성 간의 균형을 맞추기 위해 휠베이스 조절을 하기도 해요.

📏 3.4.3 앞바퀴의 위치: XA=100보다 앞에 있어야 함

이건 약간 독특한 규정입니다.

  • 차량의 앞차축(XF=0)이 기준점 XA=100보다 뒤쪽에 위치해서는 안 된다는 것인데요,
  • 이는 전체적인 차량 길이와 노즈의 길이 제한을 두기 위함입니다.

🚨 다시 말해, 노즈를 너무 길게 뽑아서 공기역학적으로 '창의적인' 디자인을 만들지 말라는 의도예요.

🧩 마무리하며…

이번 편에서는 '정의'와 '기준'이라는 이름 아래 FIA가 얼마나 치밀하게 차량을 규정하는지 살펴봤습니다.
바람과 접촉하는 모든 부품이 감시 대상이고, 그 부품이 어디에 붙었는지, 얼마나 움직일 수 있는지, 어디까지 크면 되는지까지… F1에서는 모든 게 규정으로 명문화됩니다.

특히 3.2.2 항의 "when in the state of deployment, as..." 추가는
DRS 연동 장치를 빌미로 한 편법을 원천 차단하려는 FIA의 철저함을 보여주죠.

다음 편부터는 F1 차량의 각 부위—노즈, 플로어, 리어윙 등—를 본격적으로 해부하며
진짜 공기역학의 전장을 함께 탐험해볼 예정입니다.

그럼, 다음 피트스탑에서 만나요! 🏁

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