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F1 안전에 대한 이런저런 이야기 (1) - 콕핏안전 본문

F1/테크

F1 안전에 대한 이런저런 이야기 (1) - 콕핏안전

알 수 없는 사용자 2016. 5. 22. 00:25
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오늘은 모처럼 안전에 관한 포스팅입니다. 제가 개인적으로 군 면허 소지자이기도 하고 평상시에도 항상 방어 운전이 몸에 벤 편이지만 평상시 "가장 운전을 잘하는 사람은 목적지까지 가장 안전하게 도착하는 사람"이란 소신을 가지고 있고 오래전 건축 현장에서 잠깐 동안 안전 관리를 담당했던 경험도 있어 누구보다 안전에 관해선 철저한 면이 있습니다. 항상 하는 생각이지만 "안전 관리는 좀 과하다 싶을 정도로 해야 한다"가 정답이란 생각을 달고 살기 때문에 조금은 까탈스럽달 까 아니면 철저하다랄까 하는 면이 있는데 이런 개인적인 시각으로 F1의 안전에 대해 좀 더 세밀하게 이야기 해볼까 합니다. 제 작년 쥴 비앙키의 사고때 비슷한 내용을 다룬 적이 있었는데 요즘 규정화를 앞두고 있는 콕핏안전장치들의 진행 상황과 더불어 그동안 F1을 봐오면서 느꼈던 여러가지 위험 요소들을 얘기해볼까 합니다

 

(원래 포스팅 한개로 마무리 할려고 했지만 내용이 늘어나면서 스크롤에러가 생겨 2편으로 나누어 진행합니다) 

 

 

이 한 장의 사진에 대략적인 드라이버의 머리 보호장치 (Head Protection System)의 진행 상황과 추구하는 방향이 담겨져 있는 것 같습니다. 현재는 이런 디바이스들의 태동기로 이제 겨우 기초적인 디자인이 도출되는 단계이며 아직은 거쳐야 할 검증과 선택의 시간들이 남겨져 있습니다

 

 

현재 F1의 안전에 관한 연구 및 관리는 FIA 인스티튜트에서 관장하고 있습니다 만 이미 오래전부터 이런 아이디어에 대한 장치의 제작과 테스트를 병행해 왔습니다. FIA나 FOM이 요즘 비난의 중심에 서있기도 하지만 해야 할 일을 안 하거나 게을리 하지는 않습니다. 이곳도 역시 윗사람들이나 보스가 문제네요

 

 

먼저 많은 분들이 기억하고 게실 콕핏 전방의 롤 후프 장치입니다. 벌써 4년 전에 테스트했었던 장치인데 로터스에 의해 제안 되었던 디바이스입니다

 

 

역시나 디자인이 제안 되기 무섭게 바로바로 테스트가 진행됩니다. 티타늄으로 제작된 후 압축 질소를 이용해 충돌 테스트를 진행했는데 당연히 적합 판정을 받습니다

 

 

 

 

실제 차량에 적용해보면 대략 이런 모습이겠습니다만. 역시 안전도 중요하지만 심미적인 부분을 고려 안할 수 없는 거죠

 

 

드라이버의 전방 가시에 약간의 문제점을 안고 있습니다. 여론이나 전문가들의 평가 역시 상당히 부정적이었 던 걸로 기억합니다

 

 

그밖에 위 사진처럼 얇은 삼각 형태의 구조물을 덧댄 형태가 선보이기도 했습니다

 

 

이 역시 테스트에선 적합 판정. 하지만 미적인 부분에서 기대치를 충족시키지 못하는 대표적인 어글리 디바이스

 

 

오픈 휠의 특성상 당연히 오픈 콕핏을 동반하는 게 당연 시 되어오면서 그동안 사고도 많았고 더불어 여러 해결책들이 제안 되어 왔습니다. 위 사진처럼 벌써 1967년에 이미 현재와 비슷한 솔루션이 테스트 되었으니 비단 어제오늘의 문제는 아닌 것이지요. (1967년 브라밤 F2카)

 

 

1975년에 선보였던 리어뷰 미러를 겸한 프론트 프로텍터입니다. 아이디어상으론 괜찮은 듯 하지만 타이어의 충격에는 견디지 못할 것 같은 느낌입니다

 

 

이건 어느 일러스트레이터에 의해 제안 된 것으로 보이는데 이런 윈드실드 형태도 이미 2010년에 선보였던 것입니다

 

 

F1 팬이라면 누구나 이런 장치들이 어느 정도는 데브리나 타이어에서 드라이버들을 보호해 줄 수 있다고는 생각하지만 역시 문제점은 위 그림처럼 우천시에 윈드 쉴드와 헬멧 바이져에 이중으로 빗물 맺힘 현상이 일어나 드라이버의 가시성을 크게 떨어트릴 수 있다는 우려를 할 수 있을 것입니다. 특히 F1에서는 높은 드래그 및 후방 난류들로 빗방울에 더해 엄청난 스프레이속에서 레이스하는 경우가 많아 자칫 사고의 위험을 증가 시킬 수도 있다 여겨집니다. (역시 게임화면에 발로 그려본 그림)

 

 

완전히 같은 디자인은 아니지만 비슷한 형태의 디바이스를 테스트하는 장면입니다. 약간의 파손은 있지만 효과는 어느 정도 있습니다

 

 

누구나 생각할 수 있는 최종적인 결론은 역시 풀 캐노피 형태가 아닌가 싶습니다

 

 

테스트 결과 역시 완벽에 가깝습니다 만 실제 장착까지는 넘어야 할 산이 많아 보입니다. 우선 실내 온도 유지를 위한 추가적인 장치(에어컨이 달린 F1카)가 필요하며 화재 발생시 구난 작업이 이루어 지기 까지의 콕핏내 소화 장치의 강화와 드라이버에게 공기를 공급해주는 장치 역시 추가로 필요할듯 합니다

 

대충 근래에 제안 되었던 여러 장치들을 살펴 봤는데 우리 기억에 남아있는 콕핏과 드라이버를 위협했던 여러 사례를 살펴볼 필요도 있을 듯 합니다 

 

 

https://www.youtube.com/watch?v=IzKc76-isOk

 

마싸의 처참한 부상 사진으로 기억에 생생한 2009년 헝가로링에서의 사고입니다. 앞선 차량이었던 바리첼로의 서스펜션에서 튕겨져 나온 댐퍼 스프링에 헬멧 바이져가 직격 당해 큰 부상을 당했던 적이 있지요. 이런 경우 캐노피 형태를 제외하곤 효과가 없을듯 하군요

 

 

https://www.youtube.com/watch?v=0eHU5Bqe_4Q

 

역시 2009년 브랜즈 해치 서킷. 죤 서티스의 아들 헨리 서티스가 앞 차량의 사고로 떨어져 나온 타이어에 엄청난 충격 에너지로 직격 당해 사망한 사고. 역시 콕핏 안전성에 심각한 문제를 야기했던 대표적인 사례입니다. 타이어가 떨어지는 각도로 봐선 일부 디바이스에선 효과가 없을 수도 있겠습니다

 

 

https://www.youtube.com/watch?v=20cJTgFLomg


아직도 끔찍한 기억으로 남아있고 인디 카 최악의 참사로 기억되는 2011년의 라스베가스, 모두 16대가 연루된 휴즈 크래쉬 사고에서 에어본 차량만 4대나 될 정도의 연쇄 추돌 사고입니다. 인디 500을 두 번이나 우승했던 영국인 드라이버 댄 웰던의 차량 역시 사고에 휩쓸리면서 에어본 후 캐치 펜스의 포스트에 헬멧을 부딪혀 사망한 사고입니다

 


https://www.youtube.com/watch?v=E9U82QNiWvo

 

2012년 덕스포드 공항, F1 시트에는 도달 못했지만 마루시아의 테스트 드라이버였던 마리아 데 비요타의 사고 현장 사진입니다. 대형 트레일러에 장착된 파워 게이트를 인지하지 못하고 충돌했던 사고. 불행히도 헬멧 높이로 칼날 같은 얇은 두께의 파워 게이트가 내려져 있었던 상태로 비요타는 대수술후 은퇴와 함께 한쪽 시력을 잃고 일상생활을 이어가지만 후유증으로 돌연사 합니다


 

 

https://www.youtube.com/watch?v=OcMfa7ovSL8

 

끔찍해서 차마 동영상을 보는 것 마저 두려웠던 쥴 비앙키의 2014 시즌 스즈카에서의 사고입니다. 태풍속에 진행된 일본 그랑프리에서 레이스 후반 트랙 위의 아쿠아 플레인에 의해 베리어 크래쉬한 수틸 차량을 리커버리하고 있던 도중 똑같은 곳에서 코스 이탈한 비앙키의 차량이 작업 중이던 모바일 크레인을 추돌 한 사고입니다. 사고 후 혼수 상태에서 깨어나지 못한 채 9개월간 죽음과의 사투를 벌였지만 안타깝게 생을 마칩니다. 이건 레이스 운영의 문제와 서킷 내 리커버리 장비의 문제점을 보여줬던 사고

 

 

 https://www.youtube.com/watch?v=P7EFP_wr2fo

 

작년 미국 펜실베니아 포코노에서 있었던 저스틴 윌슨의 데브리 충돌사고. 역시 앞선 차량의 베리어 켄택의 여파로 떨어져 나온 데브리(노즈콘)가 한참 뒷 쪽에서 따라오던 저스팀 윌슨의 헬멧을 직격했던 사고. 이후 인디카 쪽에서도 콕핏 안전에 대한 장치를 부착하자는 강한 여론이 형성됩니다. 비교적 큰 조각으로 떨어져 나가는 인디카의 구조적인 문제점이 노출 

 

 

현대의 F1과 인디카의 비교 사진입니다. 오픈 휠의 양대 산맥이라 할 수 있는 포뮬러 원과 인디카. 예전에는 인디카의 안전 규정이 F1 비해서 조금 떨어지는 느낌이었지만 지금은 외형적으로도 좀 더 비슷해지고 안전 규제 또한 상호 교류로 인해 비슷한 수준을 유지하고 있습니다. 전체적인 안전도 강화 비용 측면에서 보자면 아직 F1이 좀 더 앞서있는 느낌이지만 레이스 운영이나 트랙 오피셜들에 대한 보호 측면에서는 오히려 인디카쪽이 안전한 레이스 운영을 하고 있다 보여지네요. 현재는 오벌이나 스피드웨이 레이스를 급격하게 줄여버려 금년 시즌 오벌트랙 레이스는 전체 16라운드 중 5개밖에 되지 않습니다

 

 

F1과 같은 수준의 세이프티 쉘을 규정하고 있는 인디카

 

 

그럼 F1카의 안전 장치들을 살펴 보도록 하겠습니다. F1의 차량의 조립 방식은 사진에서 보듯이 전면 충돌구조물(노즈부분)에 이어지는 세이프티 쉘과 그리고 엔진 및 기어박스 케이싱 그리고 후방충돌 구조물과 측면충격 구조물등 기본적인 강도를 가지고 있는 개체들이 서로 연결되어 프레임이 따로 없어도 충분한 충격 강도를 지닐 수 있게 설계되어 있습니다. (달리 얘기하자면 엔진과 기어박스 케이싱 조차도 충돌 구조물 역할을 합니다). 여기에 서스펜션과 플로어가 장착되고 바디 커버와 프론트 윙과 리어 윙이 부착되는 방식입니다 

 

 

사고 시에 차량에서 타이어가 이탈하지 않도록 잡아주는 휠 테더(Wheel Tethers)가 위아래 이중으로 서스펜 션위시본 케이싱에 집어 넣어져 타이어를 붙잡고 있습니다

 

 

미세한 자일론 섬유를 수 만 번 꼬아서 만든 일종의 로프인데 인장 강도가 엄청납니다 만 가끔씩 픽업 포인트 자체가 부러져 나가면 휠 이탈이 발생하기도 합니다. 이것 역시 위시본의 뒷 단에도 장착하는 걸 고려해 봐야 하지 않을까 싶군요

 

 

마싸 사고 이후 더욱 강도가 높아진 헬멧과 한스(HANS:Head and Neck Support)는 따로 설명이 필요 없을 듯 하고.....

 

이렇게 여러 역사 속 선배들의 희생을 발판으로 현재의 안전한 F1 레이스가 유지되고는 있지만 오픈 휠 오픈 콕핏이라는 태생적인 한계는 언젠가 생길 또 다른 인명 사고에 대한 우려를 아직 종식 시키지 못하고 있습니다 

 

 

지금부터는 최근에 나왔던 몇몇 팀들의 솔루션들을 점검해 보도록 하겠습니다. 역시 첫 번째는 2015시즌  중반쯤 선보였던 메르세데스의 헤일로(Halo)시스템입니다. 롤후프 방식의 나쁜 시인성을 어느 정도 해결한 형태인데 롤 후프를 반대방 향으로 전환 배치하고 디자인적인 요소를 가미한 모습입니다 만. 너무 날카롭지 않나 하는 평이 많았던 게 사실입니다. 콕핏쪽을 위협하는 사고 시 오히려 구조물이 드라이버에게 위험을 줄 수도 있다는 생각이 듭니다

 

 

최근에 제안 된 여러 장치들 중에 드라이버의 가시성(Visibility)은 가장 좋아 보입니다

 

 

처음에 느낌 인상은 딱 영화 토르에서 나왔던 디스트로이어의 머리......^^

 

 

힌지(Hinge)와 록킹(Locking)의 방식으로 드라이버의 승 하차 역시 어려움이 없을 것 같아 보이지만 파손시라면 문제가 생길 수도 있어 보입니다

 

 

가시성은 역시 롤 후프와 비교할 수 없는 수준입니다. 전방 타이어 추돌에서도 상당한 효과를 보여줄 수도 있어 보입니다 만 아래 사진들에서 볼 수 있는 이른바 어부바 유형의 사고에서는 어쩌면 치명적일 수도 있어 보입니다

 

 

2012년 스파에서의 그로장과 알론소.....그로쟝의 리어 윙이 알론소의 헬멧 30cm 근처까지 지나갔던 위험한 사고

 

 

작년 러시아에서의 훌켄버그와 에릭슨.....에릭슨 차량의 프론트가 훌켄버그의 헬멧 근처를 타고 넘었던

 

 

2010시즌 아부다비에서의 슈마허와 리우찌.....리우찌의 프론트에 슈마허의 헬멧이 긁혔던 아찔한 상황

 

 

작년 시즌 레드불링에서의 라이코넨과 알론소.....알론소의 날카로운 플로어 사이드가 키미의 왼손을 스쳐 지나간

위의 사고들에서 상상해 볼수 있듯이 고정되지 않은 얇은 빌렛 형태의 헤일로라면 아무래도 문제가 될 수 있을 듯 합니다. 충돌 직전에는 스티어링 휠에서 손을 놓는다는 기본을 지킨 덕분에 다행히 다치지는 않았습니다

 

 

죠르지오 피올라의 추가적인 아이디어는 사이드 일부나 전면부 전체를 폴리카보네이트로 덮는 것인데 이걸 고정식으로 한다면 나쁘지 않아 보입니다. 메르세데스의 그것보다는 이게 더 나아 보이는군요

 

 

일명 센터 라인 롤 후프인데 이건 디자인 적으로 좀 아닌 듯 합니다 만.....

 

 

새장 속의 드라이버인가요?

 

 

 

강 재질로 제작된듯한데 테스트에선 역시 적합으로 나옵니다 만 드라이버의 승 하차나 탈출에 어려움이 예상됩니다

 

 

금년 시즌 윈터 테스트에서 선보인 페라리의 헤일로입니다. 메르세데스의 것에 비해 파이프 워크 형태로 되어있어 좀 더 안정돼 보이지만 삼각 형태의 연결부가 지나치게 넓어 보이는군요 

 

 

 

 

성능을 떠나서 미관 상 썩 좋아 보이진 않습니다

 

 

이 각도에서 보니 실제로 제작되어 부착된다면 꽤 튼튼해 보이기는 합니다

 

 

그나마 사이드 뷰로 보면 크게 어색하지는 않습니다

 

 

이런 생각을 했던 팬들도 있더군요....느낌은 비슷합니다 만?

 

 

저는 딱 모범생이 검정 뿔테 안경을 쓴 느낌이더군요

 

 

가시성은 메르세데스 헤일로보다 조금 떨어질 수밖에 없습니다. 레이싱 게임 캡쳐 같은데 시야각이 제가 생각하는 드라이버의 실제 뷰와 가장 비슷한 것 같아 골라 봤습니다


 

 

문제는 스파서 킷의 오루즈 초입같은 언덕 위의 공략 지점을 볼 수가 없다는 것이겠지요. 이것 역시 게임 화면에 헤일로 .png를 붙여본 사진입니다

 

 

온보드 화면엔 이런 어색한 그림이 등장할 듯. 이건...흠....좀.....어색하네요

 

 

 

 

충돌 테스트에선 거의 최고점 일 것 같네요

 

 

 

 

레드불이 러시아에서 공개했던 이른바 에어로 스크린입니다. 잘린 타원형 형태의 프레임에 폴리카보네이트를 덧댄 형태인데 그동안의 솔루션중에 가장 높은 점수를 받았었죠.

 

 

프론트 뷰가 많이 아쉽기는 합니다. 과하게 넓은 느낌입니다

 

 

사이드 뷰로 보면 좀 나아 보이기도 합니다

 

 

시제품이지만 페라리의 그것보다 훨씬 견고해 보입니다

 

 

아마도 뉴이의 디자인이겠지만.....아~~~쫌 아쉬워요

 

 

 

승 하차나 탈출 시에도 큰 어려움은 없어 보입니다

 

 

이런 윈드 쉴드 형태는 상당히 쓰임이 많은 장치이기도 합니다

 

 

뭐 선 캡과 비교하는 팬들도 있지만....

 

 

 

 

테스트 결과는 영상에서 볼 수 있듯 꽤 나 놀라운 수준입니다

 

지금까지 각팀들에 의해 비교적 최근에 소개되었던 여러 장치들을 살펴 봤구요. 궁극적인 콕핏 안전의 지향점이라 할 수 있는 풀 캐노피를 살펴 보도록 하겠습니다

 

 

역시 빼놓을 수 없는 게 레드불 X-1으로 대표 되는 그란투리스모버전들입니다. 머지않은 미래에 등장할지도 모를 F1카의 컨셉 형태로 애드리언 뉴이가 비용과 규정에 제한을 두지 않고 디자인 한 컨셉카입니다. 가장 눈에 띄는 게 타이어를 감싼 휠 페어링과 역시나 풀캐 노피 콕핏을 들 수 있겠습니다

 

 

캐노피가 프론트 벌크 헤드에서 부터 롤 후프까지 일체로 연결되어 있습니다

 

 

세이프티 쉘의 폭이나 크기는 현재의 것과 비슷할 것으로 보이는군요

 


이건 누가 그린 렌더링인지 모르겠지만 실제로는 제작 불가로 보입니다. 어떤 방식으로 캐노피가 열리는지 도저히 감을 잡기가 힘드네요

 

 

거의 모든 상상도에서 이런 캐노피 형태를 예측하고 있습니다. 미래의 페라리

 

 

미래의 윌리엄스

 

 

미래의 맥라렌

 

 

미래의 메르세데스

 

 

이것도 그림은 잘 그렸고 제작도 가능하겠지만 언드라이버블이네요. 저래서야 앞이 제대로 보일까 싶네요

 

 

그림을 사진같이 잘 그리긴 했습니다

 

 

이런 풀 캐노피의 원형은 역시 전투기의 그것에서 가져왔다 봐야 겠지요. 실제로 현대의 F1카는 전투기와 구조 상 닮은 점이 많기도 하거니와 많은 부분의 기술들을 차용하고 있기도 합니다

 

 

이런 콕핏 캐노피는 이미 북미의 드래그 레이싱에 출전하는 드랙스터에서 풀 캐노피와 하프 캐노피로 폭넓게 사용되고 있습니다 만 사용 환경은 완전히 다르다 볼 수 있습니다. 우선 전방 차량이란 게 존재하질 않고 우천 레이스란 게 없으니까 비교는 무리지만 어느 정도 충돌에서 콕핏을 보호하는 구조물 역할은 훌륭히 수행하고 있습니다

 


한 가지 참고할 수 있다면 이런 캐노피 개폐 방식이 되겠지요

 

 

뭐 전투기처럼 캐노피 상단에 폭약선을 설치하거나

 

 

이처럼 프레임에 폭약을 설치해 캐노피를 날려버릴 필요까지는 없어 보이고

 

 

대략 이런 레드불 방식이나

 

 

위 사진에서 보이는 분리 개폐 방식도 가능해 보입니다

 

 

이처럼 하나같이 궁극의 디바이스는 역시 풀 캐노피로 모여지지만 앞서 언급 했 듯이 해결해야 할 난제들이 많이 남아 있는 것도 사실입니다. 위 사진처럼 비가 오면 어떻게 될까요? 거의 곡면으로 이루어져 있어 와이퍼도 장착이 불가능할 테고

 

 

요즘 많이 나오는 발수 코팅제 또한 어느 정도 시야 확보에 도움을 줄 수 있겠지만 완전한 해결책은 아닐듯하고 더구나 타이어 마블들이 달라붙으면 피트 스탑때 르망처럼 칙칙이가 등장할 수도 있고 윈드 실드 필름을 사용할 수도 있겠지만 헬멧 바이져의 테어오프 필름 방식처럼 드라이버 자율적인 조치는 힘들 것 같군요

 

 

역시 위 사진과 같은 기본적인 정보를 제공해주는 전면 헤드 업 디스플레이가 당연히 필요하리라 봅니다. 실제로 많은 스프레이가 날리는 웻 컨디션에서는 드라이버들이 거의 감각 주행을 하게 되는데 최소한 디스플레이에 트랙의 레이아웃을 보여준 달지 코너까지 남은 거리나 또 레이다를 이용한 앞 차량의 윤곽을 보여줄 수 있는 기술이 개발된 후에야 풀 캐노피가 전격적으로 도입될 수 있다 여겨집니다

 

 

이건 영화 고스트 프로토콜에서 인상 깊었던 탐 크루즈의 i8 추격 장면입니다. 뭐 이 정도로 장애물을 감지해 전면 윈드 쉴드에 보여줄 수 있다면 그리고 F1 드라이버들이 시각 주행과 더불어 정보 주행을 훈련한다면 웻 컨디션뿐 만 아니라 각종 데브리나 타이어 마블들에 의해 캐노피가 더러워져도 주행에는 큰 지장이 없게 될 것으로 보입니다

 

 

현재도 이 정도까지는 아니지만 기초적인 정보를 투사 해 주는 전면 윈드실드디스플레이는 이미 시중에 나온 상태입니다

 

 

안개나 악천후에 대비해 이런 형태로 도로의 레이아웃을 그려 보이는 장치도 선을 보일 준비를 하고 있구요.

 

비슷한 여러 건의 사고를 겪고도 포뮬러 레이싱은 원래 위험한 것이다 란 말로 안전에 대한 보완을 소홀히 한다면 그 또한 F1의 기술적인 발전을 따라가지 못하는 기형적인 문제점이라 봅니다. 지금도 일부 드라이버들의 반대 의견과 채택된 팀이 가져갈 기술적인 어드밴티지로 의견이 분분한 상황인데 이에 대해서 전F1드라이버였던 마크 슈러의 얘기가 답이 될듯 합니다

 

"만약 FIA가 도입을 연기했는데 내년에 심각한 머리 부상을 입거나 죽음에 이르는 사고가 발생하면, 준비를 다 갖췄음에도 도입되지 않은 대책이 있었다" 라고 다들 그들을 비난할 것이다

 

페라리와 레드불이 오는 모나코 그랑프리에서 다시 한번 콕핏 안전장치를 테스트한다고 하는군요. 어쩌면 에어로 테스트가 진행될 수도 있겠다는 생각도 들고 아무튼 끊임없이 연구하다 보면 분명 답이 있을 겁니다.

아래 두장의 사진은 제가 레드불의 에어로 스크린이 조금 아쉬워서 오로지 심미적인 부분만 고려해 그려본 조금은 슬림화 된 에어로 스크린 모습입니다

 

 

 

콕핏 안전에 대한 포스팅은 여기까지 이고 바로 이어서 서킷 환경의 안전에 대한 포스팅을 이어가도록 하겠습니다

 

 

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