다운포스
Downforce.
영어단어의 뜻을 그대로 풀어보면 '아래로 내려가는 힘'이다. 말 그대로 아래로 작용하는 힘인데 공기의 힘이다. 비행기를 위로 띄워주는 양력을 반대로, 즉 지면을 향하도록 하는 것이 다운포스다. 비행기가 앞으로 달려가면 비행기 날개의 모양에 따라 그 위아래의 공기 흐름에 차이가 생기고 이 때문에 압력차가 발생해서 날개를 지면과 반대 방향, 즉 위로 띄우는 힘이 생기는데 이것이 양력이다. 따라서 날개의 위아래 모양이 반대가 되면 공기 흐름의 차이, 그리고 이 때문에 생기는 압력 차이도 위 아래가 반대로 되고 그에 따라서 날개를 아래로 누르는 힘, 즉 다운포스가 발생한다.
다운포스를 가장 많이 활용하는 곳은 자동차 분야. 특히 고성능 스포츠카나 모터스포츠 분야다. 이런 차량들은 보통 뒤에 날개 모양의 장치, 즉 윙을 달고 있는데 이 기능은 비행기와 반대다. 즉 다운포스를 만들어서 차량을 아래로 누르는 것. 스포츠카나 모터스포츠에서 다운포스를 중시하는 이유는 코너링 성능 때문. 다운포스를 사용하여 차량을 아래로 누르는 힘을 일으키고 이를 통해서 타이어의 접지력을 극대화 함으로써[1] 코너를 돌 때 최대한 안정성을 높이고 코너링 속도를 올린다.
하지만 양력이든 다운포스든 이 힘이 커질수록 그에 비례해서 물체를 뒤로 미는 힘인 드래그도 커지는 게 문제다. 직선 구간을 달릴 때는 타이어의 접지력이 코너링 때처럼 많이 필요하지 않으며, 오히려 드래그 때문에 속력이 느려지는 문제가 커진다. 즉 다운포스가 높으면 직선 구간에서 불리하고 낮으면 코너에서 불리하기 때문에 서킷이나 차량, 타이어의 특성에 따라서 차량에 얼마나 다운포스를 줄 것인가 타협하는 게 팀에게는 늘 과제가 된다. 아예 구간에 따라서 다운포스를 조절하는 F1의 DRS와 같은 장치도 있다. 1970년대에는 아예 차량 전체를 하나의 윙처럼 생각해서 드래그 대비 다운포스의 효율을 극대화 한 윙 카가 한 시대를 풍미했지만 잇따른 대형 사고 때문에 결국 금지되었다가 최근 들어서 기술 발달과 안전장치의 향상으로 윙 카를 다시 허용하자는 움직임이 있다.
하지만 윙과 비슷한 모양의 스포일러는 오히려 반대의 기능을 가지고 있는데, 주 목적은 일부러 공기의 흐름을 흐트러뜨려서 드래그를 줄이고, 그에 따라 연비를 끌어올리기 위한 장치다.[2] 드래그와 다운포스는 어느 정도 반비례 관계를 가지고 있어서 스포일러가 제 기능을 하면 오히려 다운포스는 약화된다. 하지만 일반 차량이야 이미 충분히 무겁고 일반 도로에서 낼 수 있는 속도라든가, 도로의 커브 반경이라든가 하는 조건을 보면 굳이 추가 다운포스가 필요하지 않으며 오히려 드래그를 줄여서 연비를 올리는 게 더 중요하므로 스포일러가 널리 쓰이게 된다.
