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F1 하이브리드 파워유닛을 알아보자 앱에서 작성

ㅇㅇ갤로그로 이동합니다. 2024.07.04 00:35:01
조회 17207 추천 143 댓글 101

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F1카는

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몇년주기로 변경되는 규정에 따라

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바디의 형상도 많이 변화한다

하지만 차량의 생김새가 어떻게 변화하든 F1은 항상 에어로(공력 성능)에 있어 최전선에 서 있는 스포츠다

 코너를 돌때나 직선을 가로지를때나 엄청난 속도를 보여주는 F1 카의 모습을 보자

에어로처럼 차의 심장 엔진에 있어서도 F1은 타의추종을 불허하는 기술력을 자랑한다

F1의 최첨단 엔진도 규정에 맞게, 에어로처럼 시대에 따라 변화하였다

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V12

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V10 

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V8


그리고

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2014년부터 사용하는 V6 터보 엔진

그것도 모터와 맞물린 하이브리드 엔진이다

F1이 ‘파워유닛’이라고 부르는 이 엔진은 매우 비싸다

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매우매우 비싸다

특히 2014년 하이브리드 엔진으로 바뀐 이후 더 비싸졌다

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F1이 최고의 엔진만을 추구하니까 비싼건 인정

근데 V10 V8 V6 점점 기통수가 줄어드는데 가격이 더 싸져야 하는거 아님?

down사이징이잖아

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차를 잘 몰랐던 꼬꼬마시절 나는 정말로 이렇게 생각했었다..

비싸다=좋은 물건=성능 짱짱

하지만 다른 면에선 비싸다=개발하기 쥰내 어렵다

그렇다

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규정 변경은 오프사이드룰, 투무브룰 같은 ‘스포츠를 할 때’의 규칙을 만드는 역할도 하지만 기술 규정은 다르다 


F1은 팀이 드라이버가 탈 ‘차량’도 만들기 때문에 차량을 만들 때 지켜야 할 규칙을 정해야하는데 그것이 기술 규정이다

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마치 어려운 팀플 과제를 주는 교수님같다

2014년 엔진 기술 규정은 팀들에게 머리를 싸맬 여러 과제를 주었는데 그중 몇가지를 아라보자




1. 경주할 때 사용할 수 있는 연료(110kg)에 제한이 생기고 심지어 시간당 100kg만 사용할 수 있도록 유량도 제한하였다

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일전에 디젤엔진의 대가 울리히 바레츠키 박사님이 하신 말씀이 있다

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“이 컵 한잔만큼의 연료로 얻는 에너지는 레이스카의 모든 복잡한 하이브리드 시스템으로 얻을 수 있는 전기 에너지와 맞먹는다”

연료는 매우 귀중하다 당연하게도 레이스 도중 고갈되면 엔진은 더 이상 힘을 낼 수 없고 멈출 수밖에 없다

재급유를 허용하는 것도 아니고 오히려 연료를 제한했다니..

이런 문제를 낸 출제자는 어떤 답을 원한 걸까?

연료를 적게쓰면서 엔진 출력은 그대로..그러면 답은 하나

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열효율을 높인다

열효율이 높은 엔진은 연료로부터 더 많은 출력을 뽑아낼 수 있기때문이다

2014년 팀은 더 적은 연료로도 빠르게 달릴 매우 효율적인 내연기관을 만들어야 한다

2기통 줄은 V6 엔진으로 말이다

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다행히도 F1팀(제조업체)들은 이 문제를 완전히 해결했고 50퍼센트가 넘는 놀라운 열효율을 달성해냈다

한술 더떠 F1은 신기술을 동원하여 실린더당 4마리의 코끼리를 드는 출력도 훌륭한 내연기관을 만들어 냈다

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2. 연료 제한하는 대신 하이브리드긴 하다 근데 랩마다 충전할 수 있는 (전기에너지) 양, 사용할 수 있는 양이 정해져있다

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통상 하이브리드라 하면 양산차에도 널리 사용되는 회생제동이 떠오른다

모터가 있어 감속시 전기에너지를 저장하고 필요할 때 사용하는 그 방식말이다

F1도 이 회생제동를 사용하는 하이브리드다

근데 규정이 좀 이상하다

회생제동을 통해 랩당 2mj을 배터리에 저장할 수 있다

그런데 반대로 랩당 배터리에서 모터로 공급할 수 있는 전기에너지는 최대 4mj이다

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랩마다 2mj씩 충전하는데 한 랩에 최대 4mj까지 모터를 돌릴 수 있다..나머지 2mj은 이전 랩에서 보충하란 소린가?

당연히 아니다 규정을 만든 사람들은 나머지 2mj + @ 를 회생제동이 아닌 다른 곳에서 얻길 바랬다

1에서 보았던 열효율과제와 연계해서 말이다

답은

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터보차저에 모터를 장착한다

앞서말한 회생제동은 mgu-k, 터보에 모터를 장착한 것은 mgu-h라 부른다

mgu-h는 보통의 경우엔 회생제동과 마찬가지로 충전을 하는데 사용이 된다

배터리에 에너지를 저장하거나 아니면 저장하지 않고 바로 mgu-k로 에너지를 공급할 수 있는데 그 에너지 양은 규정으로 따로 정하지 않았다

즉 규정을 만든 사람들은 큰 제한을 두지 않은 mgu-h를 통해 제한된 연료, 제한된 랩당 충전할 수 있는 전기에너지(mgu-k)를 보충할 수 있는 핵심 역할을 하길 원했다

팀들은 여러 시행착오끝에 mgu-h를 한계까지 쥐어짜냈다

그결과 현재 mgu-k 모터를 돌리는 전기에너지의 60퍼센트가 mgu-h로부터 공급된다

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2026년 새로운 제조업체들이 들어오고 복잡하기만한 mgu-h는 없어진다

대신 mgu-h가 보충해줬던 에너지를 다른 방식으로 얻어야 한다

F1은 이에 규정을 손본다

랩당 2mj-> 랩당 9mj씩 배터리에 저장가능
랩당 4mj-> 동일

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mgu-k만으로도 이제 배터리를 가득 채울 수 있다~

그런데 이건 또다른 문제를 낳았다

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교수님의 기출변형맹키로 참으로 악랄한 문제였다

서킷에서 회생제동만으로 9mj을 모두 저장하는것은 거의 불가능에 가깝기 때문이다

전에는 빈 찬합처럼 에너지 저장을 제한하던 규정이 이제 저장하기에도 벅찬 에너지를 가득 채워오라하고있다

엔진 관계자들은 이런 상황에 대한 해결책으로 ‘엔진으로 mgu-k를 돌려서 전기 에너지를 저장한다’를 내놓고있다

직선에서 항력이 적으면 적을수록 좋다 가속을 할 때 연료가 그만큼 덜 소비되기 때문이다

그만큼 덜 소비된 연료로 모터를 돌릴거라 예상하고 다음 섀시 규정은 항력이 매우 적고 액티브 에어로가 적용된다

이번 규정은 엔진 기술 규정이 먼저 나오고 다음으로 섀시 규정이 나왔으니 당연한 결과겠지만 아직 26년 이 규정에 대한 예상답안이 맞을지 틀릴지는 아무도 모른다

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tmi로 안전을 위해 mgu-k는 뱅크 아래가 아닌 배터리와 함께 설치된다



——
??? 이미지 더 추가하니 갑자기 앱이 꺼짐; 린번, 프리챔버, ers 관리 아 하고싶은얘기는 많으나 나중에 하기로 ㅠㅠ


출처: F1 갤러리 [원본 보기]

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[토갤] 스포해도 아무도 안믿는 영화결말 [293] 		블랙라벨치킨갤로그로 이동합니다. 04.30 31643 377
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