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		Red Hot Braking News Stephen Ferguson, CD-adapco CFD는 F1의 경주용 차를 더 빠르게 만들 수 있습니다. 모든 F1 팀은 그들의 경주용 차의 공기역학적 효율의 최적화를 위한 표준 도구로서 CFD를 사용합니다(풍동 실험의 보조역할로). Renault F1 팀을 포함하여 많은 성공적인 팀들은 STAR-CD를 정확성, 강력함 및 복잡한 형상을 다루는 능력을 뒷받침할 목적으로 사용합니다. 그들이 2005년 시즌을 준비할 때, Renault F1 팀 내의 CFD팀은 STAR-CD를 모두 다른 목적으로 사용하고 있습니다. cd-adapco는 STAR-CD가 Renault F1 팀의 차의 감속에 큰 역할을 한 것을 자랑스럽게 생각합니다. F1에서 감속은 더 빠르게 가기 위한 중요한 요건입니다. 드라이버의 조력에 의해 지배되는 스포츠에서, Braking은 F1 드라이버의 능력을 Test하기 위한 조건 중 하나입니다. Lap Time을 몇분의 1초라도 단축시키기 위해 드라이버는 코너에서 브레이크를 깊게 밟고 속도와 코너링 안정성 사이의 균형을 유지해나갑니다. ABS 및 강력한 브레이크와 같은 새로운 기술들이 없다면, 드라이버는 안쪽 전방 휠이 잠기는 것을 방지하기 위해 페달을 통해 100bar까지의 브레이킹 압력을 유지해야만 합니다. F1 드라이버가 일관되게 브레이크를 빨리 밟는다면, 그는 시간 손실을 얻을 것이고 최종적으로는 순위에도 영향을 끼치게 될 것입니다;만약 그가 블이크를 너무 늦게 밟는다면 그의 차가 타이어 벽에 부딫혀서 레이승서 탈락하게 될 것입니다. "경험있는 Racing 드라이버가 처음 F1 차를 운전할 때 거의 예외없이 그들의 첫번째 말은 브레이크의 힘에 관한 것이다"라고 Renault F1의 수석 Engineering Director인 Pat Symonds가 설명합니다. "브레이킹시 일반 고성능 차량조차도 1g에 도달하지 못하는 반면에 현대의 F1 차는 5.5g까지도 가능합니다." F1 차의 브레이크는 트랙에서 100m를 주행할 동안에 200mph에서 50mph까지 3초만에 감속할 만큼의 무지막지한 감속능력을 자랑합니다. 차의 운동에너지는 브레이크의 마찰에 의해 열로 변환되고 브레이크 디스크에 Thermal Potential Energy로 저장되므로, 거대한 에너지의 변환이 발생합니다. 브레이킹시 발생하는 온도는 상하로 진동합니다. 따라서 적절히 관리되지 않는다면 브레이크의 마모는 급격히 증가하여 좋게는 차량의 순위가 하락하지만, 나쁘게는 드라이버의 안전에 심각한 위험을 초래하게 됩니다. 일반적인 차는 유기 브레이크 패드를 가진 Cast-Iron 브레이크 디스크를 사용하는 반면에 F1 차는 디스크와 패드 둘 다 "Carbon-Carbon"으로 알려진 재료를 사용합니다. 탄소 모체 내에 탄소섬유로 구성되어 있는 Carbon-Carbon은 종종 배행기의 브레이크에 사용됩니다. Carbon-Carbon은 브레이크의 재료로 사용시 2가지의 장점을 가집니다; 적절한 작동온도에서 사용한다면, 훨씬 가볍고 높은 마찰계수를 가집니다. 그러므로 적절한 작동 온도에서 브레이크를 유지하는 것은 중요하고, 여기에서 CFD가 결정적인 역할을 합니다. Renault F1 팀의 Enstone Base에서 CFD팀은 STAR-CD를 이용하여 서로 다른 브레이크 냉각 방식의 효율성과 각각의 방식을 적용할 시 전체적인 차의 공기역학적 성능에 얼마나 영향을 주는지를 해석하였습니다. 최적의 브레이킹은 650℃ 이상의 온도에서 나타납니다; 일단 온도가 이 특이점에 도달하고 나면, 드라이버는 브레이크를 밟는 동안에 즉시 그리고 일관되게 그 효과를 볼 수 있을 것입니다. 400℃ 아래에서는 브레이크의 성능이 떨어져 브레이크를 나눠서 밟는 동안에 "bite"로 알려진 효과를 경험하게 됩니다. Carbon-Carbon 브레이크는 효율적으로 작동하기 위해서는 충분한 열이 생성되어야 합니다. "카본 브레이크 사용시 익숙해지는데 약간의 시간이 필요합니다"라고 Renault F1 팀의 드라이버인 Fernando Alonso가 이야기합니다. "브레이크 페달을 밟은 후 수십분의 1초가 지나는 동안은 아무 일도 일어나지 않는 것처럼 느껴집니다. 이 지연은 실은 디스크와 패드가 작동 온도에 도달하는데 필요한 시간입니다. 10분의 1초에 100℃ 정도 증가하여 브레이킹 후 1/2초가 지나면 약 1200℃까지 도달합니다. 그 짧은 시간이 흐른 후에 감속은 즉시, 그리고 무지막지하게 발생됩니다." 200mph에서의 "Non-Linear" 브레이킹이 무섭게 느껴질 것 같지만 F1 드라이버들은 거의 본능적으로 다른 서킷에서 다른 브레이킹 성능에 충분히 맞설 수 있습니다. 공학적 관점에서 보았을 때 온도가 상승하는 것은 브레이크 디스크의 표면이 산화하는 것을 의미합니다. 단순히 말하면 산화는 브레이크 디스크의 표면이 연소하기 시작한다는 것을 의미합니다. 산화율은 빠르게 브레이크의 온도와 함께 올라갑니다; 600℃를 벗어난 온도에서 브레이크는 마모가 발생되게 됩니다. 보통 브레이킹할 때 브레이크의 온도가 1200℃ 근처에 도달하게 되면 효율적인 브레이크의 냉각이 레이스에서의 브레이크의 성능을 유지하는 데 있어서 중요한 요인이 됨은 분명합니다. 산화를 방지하기 위해 브레이크는 브레이크 패드와 원주방향 브레이크 디스크 자체의 중심에 있는 Vent로부터 Braking Duct를 통하여 공기가 유입되어 냉각되게 됩니다. 비록 그 Duct가 브레이킹시 브레이크를 냉각시키는 데 부족하다 할지라도, 차가운 공기를 서킷 직선주로의 고속부분에서 흡입하여 냉각시킴으로써 산화를 방지하고 마모율을 감소시키는 역할을 합니다. 브레이크를 냉각시키는데 필요한 공기의 양은 서킷에 종속적입니다. 서킷에서 사용되는 작은 Duct는 브레이크의 온도를 유지하고 고성능과 적절한 마모율 사이의 균형을 맞추기 위해 브레이킹이 덜 되게 합니다. 부가적인 냉각효과는 공짜로 얻어지는 것이 아니므로, 적절한 브레이킹 Duct를 선정하는 것은 중요합니다. 큰 냉각효과를 위해 보다 큰 브레이크 Duct를 사용하는 것은 공기역학적 항력을 1.5% 정도 증가시키는 단점이 있습니다. 이것은 최고속도를 1kph 정도 감소시키거나 혹은 부적절한 선택에 따라 Grand Prix를 얻느냐 마느냐의 차이와 관련되어 있습니다. "브레이킹 성능만을 향상시키는 것은 쉬우나 공기역학적 손실을 최소화하는 것은 어렵습니다. 그러나 F1에서는 최고의 브레이킹 성능과 최소의 공기역학적 손실을 동시에 달성할 수 있습니다."라고 Renault F1 팀의 수석 CFD 개발자인 Matthew laight는 말합니다. "STAR-CD는 앞선 강력한 Solver와 복잡한 형상을 다르는 능력에 의해 이러한 문제를 해결하는 데 있어서 적합한 도구입니다." 반면에 브레이크 냉각에 관한 순수한 공기역학적 견지에서 풍동 해석의 보완물인 CFD는 기술자들이 열전달 계수의 분포를 계산할 뿐만 아니라 특별한 구조의 냉각에 영향을 주는 유동 구조의 미세한 변화를 가시화할 수 있는 아주 실용적인 도구입니다. F1의 차량의 브레이크 냉각에 관한 시뮬레이션은 여러가지 도전거리가 있지만 브레이킹 시스템의 형상의 복잡함이 가장 큰 영향을 미칩니다. 브레이크에서의 Vent같은 작은 요소들은 특별히 그 부분을 통하는 유동을 정확히 해석하기 위해 조밀한 격자가 필요합니다. 또한 브레이크는 공기역학적으로 "Dirty air"입니다. Duct를 통하는 유동을 해석하기 위해서는 먼저 앞쪽 브레이크의 경우에는 앞쪽 wing을 넘어오는 유동과 차의 상부로의 공기역학을 정확이 예측하는 것이 필요합니다. 뒷쪽 브레이크의 연구는 구동축과 차의 복잡한 형상 표현의 영향에 의해 좀더 복잡해집니다. 모델 또한 매우 중요합니다. 앞쪽 Wing, 브레이크 디스크 Venting 및 브레이크 Duct 자체는 Race중에 변경되기 싶습니다. CD-adapco의 Trimmed Cell Meshing은 이러한 접근에 대해 중요한 잇점을 가집니다. Renault F1 팀의 수석 CFD 개발자인 Jarrod Murphy는 다음과 같이 설명합니다. "STAR-CD의 Trimmed Cell Technology는 Core-Hexahedral Structure에 기본을 두고 있기 때문에 전ㅊ 요소를 포함하는 블럭은 단순히 "Llifted out"된 격자이고 그 부분의 수정된 격자들로 대체될 수 있습니다. 이는 계산 수행 시간을 줄이고 CFD를 이런 종류의 해석에 가장 실용적인 도구로 만들어줍니다."
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