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            <section class="title--section">
                <h2>공기역학: 소수점 기록</h2>
                <h3>아주 작은 공기역학적 개선도 전기차의 주행 거리를 늘려줍니다. 아우디의 공기역학/공기음향 개발 책임자인 모니 이슬람(Moni Islam) 박사가 아우디 e-트론 모델의 완벽을 향한 노력에 대해 이야기합니다.</h3>
                <p class="desc">Report: Bernd Zerelles - Photo: Robert Fischer</p>
            </section>
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            <section class="desc--section mid--type">
                <p>“전기차의 일상적인 주행에서 공기역학적 항력은 주행 저항의 주요 요인입니다. 예를 들어 아우디 e-트론 스포트백이 WLTP(World Harmonized Light-Duty Vehicles Test Procedure)에서 정의한 표준 사이클에 따라 주행하더라도 주행 저항은 연료 소비량 중에서 40% 이상을 차지합니다. 표준 사이클에서 연료 소비량 중 20% 미만을 차지하는 차량 무게를 가속할 때와 이 수치를 비교해 보세요. 매우 우수한 항력 계수(cd 값)를 자랑하는 아우디 e-트론 스포트백과 같은 자동차에서 공기역학적 항력은 시속 약 80km 정도의 낮은 속도에서 주행 저항을 결정하는 주된 요인입니다. 시속 100km의 속도로 시골길을 달릴 때 공기역학적 항력은 전체 주행 저항의 60% 이상에 해당합니다. 이 상황을 고속도로에서 시속 140km의 일정한 속도로 주행할 경우로 변경하면 공기역학적 항력이 대략 두 배로 증가하여 연료 소비량이 60%보다 약간 넘게 상승합니다. 이 장거리 이동에서 속도를 시속 140km에서 120km로 낮추는 것만으로도, 오로지 공기역학적 항력이 감소한 덕분에 운전자는 전기차 주행 거리를 60km나 늘릴 수 있습니다. 배터리 구성으로 인해 전기 자동차는 연료 탱크가 있는 기존 자동차보다 더 적은 에너지를 보관할 수밖에 없는 게 현실입니다. 이는 곧, 전기 에너지를 특별히 경제적으로 사용해야 함을 의미합니다. 이러한 막대한 동기로 인해 엔지니어들은 모든 아우디 e-트론 차량을 가능한 한 공기역학적으로 설계합니다.
                </p>
            </section>
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                    <div class="desc--wrap">
                        <p>자동차에서 공기역학은 공기 흐름이 어떻게 차량의 속도를 줄이고 혼합되면서 장애물에 부딪히는지에 관한 것입니다. 비결은 공기가 차량의 형태에 완벽하게 적응하도록 하여 차량 주변이나 차량을 통해 지나가도록 하는 것입니다. (레드 = 빠름, 블루 = 느림)</p>
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                    <div class="desc--wrap">
                        <p>모니 이슬람 박사는 2001년부터 아우디에서 근무했습니다. 캐나다인인 이슬람은 아우디 그룹에서 다양한 직책을 맡은 후 2012년에 공기역학/공기음향 개발 책임을 인계받았습니다.</p>
                    </div>
                </div>
            </section>
            <section class="desc--section mid--type">
                <h3>
                    전기차 콘셉트는 공기역학 면에서 뜻밖의 이점을 제공합니다.
                </h3>
                <p>“하지만 효율적인 공기역학 설계와 관련하여 전기 자동차에는 뚜렷한 이점이 있다는 사실을 잊어서는 안 됩니다. 예를 들어, 우리가 앞부분부터 끝부분까지 밀폐되고 매우 매끄러운 언더플로어를 만들 수 있었던 건 오로지 배터리와 배기 시스템이 있는 디스펜싱 덕분입니다 섀시 개발 시 모든 메인 액슬 구성 요소가 언더플로어 패널 아래에 숨겨지는지 확인하기 위해 동료들과 많은 논의를 주고받았습니다. 터널, 연료 탱크, 배기 시스템 등 내연 기관 차량 주변의 난기류를 담당하는 모든 요소가 전기 자동차에서는 더 이상 동일한 형태로 존재하지 않습니다. 공기역학에서 이는 엄청난 이점입니다. 게다가 전기 모터는 연소 기관보다 훨씬 더 효율적입니다. 환경에 열을 덜 방출할 뿐만 아니라 그만큼 자주 냉각할 필요도 없죠. 결과적으로 공기역학에 도움이 되는 열 관리 개념을 개발할 수 있습니다. 아우디 e-트론 모델의 싱글 프레임 그릴에 있는 액티브 흡입구 루버는 좋은 예로, 전면부의 중추적인 공기역학적 측정 장치입니다. 두 개의 공기 흡입구 각각에 있는 전자식 루버 시스템은 차량에 필요한 냉각 정도에 따라 자동으로 열리거나 닫힐 수 있습니다. 우리 공기역학자들은 공기가 자동차를 통해 흐르지 않고 손실을 초래하지 않도록 루버가 항상 닫혀 있어야 한다고 말해요. 대신 공기는 차량 위와 아래로 흘러야 합니다. 그러나 제어 시스템은 탑승자가 실내 온도를 조절하려는 경우에도 반응해야 합니다. 그때 루버가 열립니다. 그럼에도 아우디의 고도로 지능적인 열 관리 기능은 대부분의 주행 사이클 동안 루버가 닫혀 있도록 함으로써 cd 값을 낮춥니다.”</p>
            </section>
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            </section>
            <section class="desc--section mid--type">
                <h3>“저는 자동차 주위에서 공기 흐름이 빠르게 흐르고 방해받지 않기를 원합니다.”</h3>
                <p class="mt--100">“우리는 대개 항력 계수를 자동차 형태가 얼마나 공기역학적인지 정의하는 것으로 생각합니다. 물론 우리는 후속 모델을 개발하면서 항상 차량에 대해 더 나은 cd 값을 추구하고 있습니다. 가상의 외부 미러를 갖춘 아우디 e-트론은 cd 값이 0.27로, SUV 부문 시장에서 최고의 차량 중 하나입니다. 현재 출시된 SUV 중 대부분 차량의 cd 값은 더 높습니다. 그렇기 때문에 우리는 특히 순수 SUV에서 이렇게 뛰어난 값을 받은 것을 자랑스럽게 생각합니다. 기본적인 유선형 실루엣 덕분에 아우디 e-트론 스포트백은 항력 계수가 0.25에 불과해, 0.27에서도 더 나아진 것입니다.<br><br>그렇다면 cd 값을 어디까지 줄일 수 있는지에 대한 제한이 있을까요? 제 개인적 견해로는 고객에게 매력적이면서 실용적이며 일상적으로 사용할 양산 차의 항력 계수를 0.20 미만으로 낮추는 건 가까운 미래에 불가능할 겁니다. 궁극적으로 자동차 엔지니어링은 물리 법칙의 제약을 받기 때문입니다. 자연에는 최적의 유체 흐름에 대한 영감을 주는 사례가 풍부합니다. 수백만 년의 진화를 통해 공기나 물속에서 최소한의 저항으로 움직일 수 있도록 형성된 몸체에 대한 훌륭한 사례 연구가 있습니다. 연구에 따르면 펭귄의 cd 값은 0.07인데, 펭귄 몸의 특수한 표면과 이동 중에 몸 형태가 변형되면 그 값이 훨씬 더 떨어질 수 있습니다. 하지만 차량 개발을 위해서는 이러한 자연 현상을 매우 제한적으로만 활용할 수 있습니다. 자동차 기능은 펭귄과 다르니까요. 그리고 공기역학자들이 기본적으로 상어와 같은 형태의 차량을 꿈꾸더라도 현실에서는 형태가 기능을 따릅니다. 결론은 최적화에 관한 것입니다. 그리고 기능을 정의하는 건 고객의 요구라는 것을 잊지 말아야 합니다. 고객은 트렁크 공간을 최대한 활용하고 싶어 하는데 우리가 무분별하게 루프를 낮추고 끝부분을 더 좁게 만들 수는 없습니다. 그렇게 하면 공기역학이 개선된다고 해도 말이죠.”</p>
            </section>
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                    <div class="desc--wrap">
                        <p>차량 후면의 공기 흐름 패턴은 항력 계수를 어떻게 줄일 수 있는지 알려줍니다.</p>
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                    <div class="desc--wrap">
                        <p>차량 위와 아래에서 편향된 흐름은 자동차의 후면에 후류로 모이게 됩니다. 후류는 가능한 한 조밀하고 질서정연해야 합니다.</p>
                    </div>
                </div>
            </section>
            <section class="desc--section mt--60 mid--type">
                <h3>세부적인 공기역학적 효율성</h3>
                <p class="desc">
                    “공기역학자인 우리의 목표 중 하나는 디자이너에게 혁신적인 기술적 세부 사항을 제시하여 디자이너가 창의성을 더 많이 발휘할 수 있는 여지를 제공하는 것입니다. 이런 방식은 구체적인 문제를 해결하기 위해 협력할 때 가장 잘 이루어집니다. 차량의 공기역학적 세부 사항을 개발할 때 우리는 전면에서 후면으로 작업합니다. 어쨌든 전면의 공기 흐름에서 실수를 하면 후면에서 그 실수를 다시 정정할 수 없는 경우가 많거든요.”
                </p>
            </section>
            <section class="desc--section mid--type">
                <h3>
                    에어 커튼
                </h3>
                <p>“공기는 차량의 앞부분에 도달한 후에 차량의 위, 아래, 측면을 따라 지나갑니다. 측면을 따라 가능한 한 원활하게 흐르도록 하는 것은 그 자체로 하나의 예술입니다. 디자이너들은 전기 자동차를 매우 매력적으로 보이게 하는 데 짧은 오버행을 사용하지만 저희 공기역학자로서는 짧은 오버행이 정말로 큰 과제입니다. 오버행이 짧으면 고속으로 전면에 부딪힌 후 측면을 따라 흐르는 공기를 편향시킬 수 있는 공간이 거의 남지 않거든요. 이러한 이유로 자동차 앞부분의 측면에 에어커튼 작업을 합니다. 공기 흡입구는 기본적으로 전면의 공기를 붙잡아서 빠르게 안쪽으로 유도하고 차체에 가깝게 유지한 후 휠 아치로 보내는 바람개비와 같습니다. 에어 커튼이 없었다면 차량이 공기에 더 넓은 표면을 제공해야 하므로 항력 계수가 증가했을 것입니다.”</p>
            </section>
            <section class="img--section">
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            <section class="desc--section mid--type">
                <h3>A 필러 및 외부 미러</h3>
                <p>사소하게 들릴 수도 있지만, A 필러에 물 관리용 마무리 장치를 사용하면 표면을 매끈하게 형성하고 A 필러의 호를 따르는 전면의 흐름을 크게 최적화할 수 있습니다. 이렇게 하지 않으면 상당한 공기역학적 손실이 발생하게 됩니다. 공기 흐름이 외부 미러와 상호작용할 때 말이죠. 이건 공기역학적 측면에서 진정한 과제입니다. 기존의 외부 미러는 다가오는 흐름을 크게 변위시키고 차량의 뒤쪽 맨 끝까지 공기 흐름에 영향을 줍니다. 이러한 이유로 저는 아우디 e-트론 모델에 가상 외부 미러를 옵션으로 제공하게 되어 매우 기쁩니다. WLTP 사이클에 따르면 항력 계수에 대한 영향이 기존 외부 미러와 비교했을 때 약 2.5km의 주행 거리가 늘어납니다 이러한 개선은 시골길과 고속도로에서 더욱 두드러집니다.</p>
            </section>
            <section class="img--section type2">
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                    <div class="desc--wrap">
                        <p>아우디 e-트론에 옵션으로 제공되는 가상 외부 미러는 매우 공기역학적입니다. WLTP 사이클에 따르면 항력 계수에 대한 영향이 기존 외부 미러와 비교했을 때 약 2.5km에 상당하는 주행 거리가 늘어납니다.</p>
                    </div>
                </div>
                <div class="img--box">
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                    <div class="desc--wrap">
                        <p>공기역학자들은 다양한 시각화 방법을 사용하여 공기 흐름의 소용돌이 강도를 분석했습니다.</p>
                    </div>
                </div>
            </section>
            <section class="desc--section mid--type mt--60 mb--60">
                <h3>테일 및 리어 라이트</h3>
                <p>“아우디 디자이너들은 차량의 측면에서 후면까지 멋진 곡선 모양을 내는 것을 좋아합니다. 그러나 기류가 실제로 어디에서 갈라져야 하는지 아는 것은 아니므로 공기역학적 측면에서 곡선 모양은 너무 어렵습니다. ‘곡선 모양’은 항상 불안정성을 크게 만듭니다. 때로는 공기 흐름이 한 곳에서 갈라지고 때로는 다른 곳에서 갈라지는데, 이런 비일관성은 공기역학적으로 좋지 않은 결과를 초래합니다. 하지만 당연히 차량 끝부분 엣지가 뾰족한 아우디를 디자인할 수는 없습니다. 대신에 필요한 엣지를 통합하여 리어 라이트로의 공기 흐름을 깔끔하게 차단하도록 했습니다. 엣지는 라이트의 내부 굴곡과 동일한 윤곽선을 따릅니다. 이렇게 하면 자동차의 조화로운 외관이 유지되고 빛의 불쾌한 굴절이 방지됩니다. 리어 라이트의 이러한 공기 분리용 엣지는 우리가 디자이너와 협력하여 풍동에서 모델의 혁신을 최적화했던 완벽한 예입니다.”</p>
                <h3 class="mt--100">리어 스포일러 및 디퓨저</h3>
                <p>“저는 항상 디자이너들에게 차량의 전면은 둥글게, 후면은 각지게 만들라고 말합니다. 그런데 디자이너들은 보통 그 반대로 합니다. 하지만 공기역학자들에게는 후면이 가장 중요한 구역입니다. 저압 영역이 형성되는 곳은 바로 차량 뒤쪽이거든요. 이 부압은 자동차를 뒤로 빨아들여서 저항을 발생시킵니다. 우리가 해야 하는 일은 차량 후면의 부압 영역을 최대한 작고 조밀하게 유지하는 것입니다. 그래서 우리는 후면의 모든 부분을 가능한 한 좁고 작게 디자인하려고 합니다. 트랙 폭은 좁게, 바퀴는 오목하게, 트렁크는 슬림하게 디자인합니다. 그리고 리어 스포일러나 루프 스포일러를 사용하여 공기 흐름이 차량 위와 아래를 통과한 후 차량 뒤의 동일한 높이에서 대칭적으로 만나도록 하여 공기 흐름의 방향을 바꿉니다. 그렇기 때문에 비교적 가장자리가 작은 스포일러 하나라도 항력 계수에 매우 긍정적인 영향을 미칠 수 있습니다. 이런 스포일러는 후속 공기 흐름의 방향을 바꾸고 후류 경계를 가능한 한 평행하게 유지하여 공기 흐름이 최대한 차량 후면 가까이에서 합류하도록 합니다. 우리는 디퓨저 근처에 차체 하부에서 동일한 기능을 하는 부품을 장착합니다. 아우디 e-트론에서는 자동차 아래 스페어 휠에 작은 스포일러도 사용하고 있는데, 루프에서 떨어지는 공기 흐름이 차량 뒤의 정확히 동일한 지점으로 편향되도록 하기 위해서죠.”</p>
            </section>
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            <section class="desc--section mid--type">
                <h3>작은 디테일마저 중요</h3>
                <p>“한 가지 예를 들면 2021년 출시된 신형 아우디 e-트론 모델에는 측면 패널 프레임과 테일게이트 사이의 연결 부위에 씰이 있습니다. 이 씰만으로도 항력 계수가 5,000분의 1이 향상됩니다. 이 씰이 없으면 그냥 작은 틈이라고 생각할 수도 있습니다. 하지만 자동차의 측면과 후면 사이의 압력비가 너무 극단적이어서 공기가 연결 부위로 빨려 들어가므로 그 부분이 즉시 손상됩니다. 반면에 이 씰을 사용하면 항력 계수가 5,000분의 1이 향상됩니다. WLTP 사이클에서 이렇게 하면 주행 거리가 약 3km 늘어납니다. 이처럼 가장 작은 디테일이라도 큰 차이를 만들어 냅니다.”</p>
            </section>
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