슬립스트림
"오늘의AI위키"의 AI를 통해 더욱 풍부하고 폭넓은 지식 경험을 누리세요.
1. 개요
슬립스트림은 물체 뒤쪽에서 기압이 낮아져 공기 저항이 감소하는 현상을 의미한다. 다른 물체의 슬립스트림 내에서 이동하면 속도를 유지하는 데 더 적은 동력이 필요하며, 이를 활용하는 기술을 드래프팅이라고 한다. 드래프팅은 자동차 경주, 자전거 경기, 스피드 스케이팅 등 다양한 스포츠에서 사용되며, 연비 향상에도 기여한다. 또한, 항공기의 프로펠러 뒤에 생기는 스파이럴 슬립스트림과 선행 물체 뒤에서 공기 소용돌이가 정류되어 저항이 줄어드는 백 슬립 등의 특수한 형태도 존재한다. 슬립스트림은 모터스포츠에서 위험성으로 인해 논란이 되기도 하며, 대중문화에서도 게임이나 애니메이션 등에 활용된다.
더 읽어볼만한 페이지
| 슬립스트림 | |
|---|---|
| 기본 정보 | |
| 종류 | 유체 역학 현상 |
| 설명 | 움직이는 물체 뒤의 유체의 속도 감소 영역 |
| 관련 개념 | 압력 구배 항력 유체 역학 공기역학 유체 |
| 응용 | |
| 자동차 경주 | 연료 소비 감소 및 최고 속도 증가를 위한 전략적 활용 |
| 사이클링 | 공기 저항 감소를 위한 그룹 주행 기술 |
| 항공 | 항공기 간 안전 거리 유지에 영향 |
2. 슬립스트림의 원리
난류에 의해 생성된 슬립스트림은 물체 주변의 유체보다 약간 낮은 압력을 갖는다. 반면 층류일 때 물체 뒤의 압력은 주변 유체보다 높다. 물체의 모양은 슬립스트림 효과의 강도를 결정하는데, 일반적으로 더 공기역학적인 물체일수록 슬립스트림은 더 작고 약해진다. 예를 들어, 상자 모양의 전면은 매질 입자와 빠른 속도로 충돌하여 더 많은 운동량을 유체로 전달하는 반면, 총알 모양은 난류를 줄이고 층류를 늘린다.[1]
테이퍼진(끝이 가늘어지는) 후면은 매질의 입자가 잘린 후면보다 더 쉽고 빠르게 다시 합류하도록 돕는다. 이는 슬립스트림의 저압 효과를 줄이지만 표면 마찰을 증가시키기도 한다. 따라서 엔지니어링 설계에서는 이러한 효과들을 균형 있게 고려해야 한다.[1]
주행하는 물체는 항상 공기의 항력을 받는다. 항력은 속도의 제곱에 비례하여 증가하므로, 저속에서는 공기 저항이 크지 않지만, 고속에서는 급격히 커진다. 이 때문에 가속에 필요한 에너지의 상당 부분이 공기 저항을 이겨내는 데 쓰여 속도가 제한된다. 이때 물체 바로 뒤쪽은 기압이 낮아져 와류가 발생하고, 주변 공기나 물체를 끌어당기는 효과와 함께 공기 저항이 감소한다. 이러한 현상을 '''슬립스트림'''이라 한다.[1]
물체가 슬립스트림 안에 들어가면(바로 뒤에 붙으면) 기압 저하로 인한 흡인 효과와 공기 저항 감소 덕분에, 같은 속도를 더 낮은 출력으로 낼 수 있다. 이때 생긴 동력 장치의 여유 출력을 이용해 가속하거나, 자동차의 경우 엔진 부하를 줄이는 효과를 얻을 수 있다.[1]
슬립스트림을 이용해 가속하던 물체가 앞 물체를 추월하며 슬립스트림에서 벗어나면, 다시 원래의 공기 저항을 받게 되어 가속력을 잃고 속도가 줄어든다. 그러나 실제로는 슬립스트림 안에서 얻은 속도를 유지한 채 벗어나므로, 잠시 동안 공기 저항의 한계를 넘는 속도를 유지하며 추월할 시간을 벌 수 있다.[1]
슬립스트림 범위는 물체의 속도가 빠를수록, 앞 물체의 전방 투영 면적이 클수록 넓어진다. 특히 대형 트럭을 맞바람 속에서 추월할 때는 공기 저항이 급격히 증가해, 마치 트럭이 방해하듯 가속하는 것처럼 느껴지기도 한다.[1]
2. 1. 공기역학적 관점
난류에 의해 생성된 슬립스트림은 물체 주변의 유체보다 약간 낮은 압력을 갖는다. 층류일 때 물체 뒤의 압력은 주변 유체보다 높다. 물체의 모양은 효과의 강도를 결정한다. 일반적으로 물체가 더 공기역학적일수록 슬립스트림은 더 작고 약해진다. 예를 들어, 상자 모양의 전면(물체의 운동과 관련하여)은 매질의 입자와 높은 속도로 충돌하여 더 공기역학적인 물체보다 더 많은 운동량을 물체에서 유체로 전달한다. 총알 모양의 프로파일은 난류를 줄이고 더 층류를 생성한다.테이퍼진 후면은 매질의 입자가 잘린 후면보다 더 쉽고 빠르게 다시 합류하도록 한다. 이것은 슬립스트림의 저압 효과를 줄이지만 표면 마찰도 증가시킨다(엔지니어링 설계에서 이러한 효과는 균형을 이루어야 한다).
주행 중인 물체는 공기에 의한 저항력을 항상 받는다. 항력은 상대 속도만 제곱으로 가산되기 때문에, 저속 영역에서는 공기 저항이 제한적이지만, 어느 정도 고속 영역에 이르면 급격하게 저항력이 강해진다. 이 때문에 가속을 위한 에너지의 많은 부분이 공기 저항을 극복하는 데 소모되어 속도가 공기 저항에 의해 제한되어 한계에 도달한다. 그 상태에서 물체의 바로 뒤쪽 부근에서는 앞에서 공기를 밀어낸 만큼 기압이 낮아져 있으며, 그곳에서는 공기의 와류가 발생하여 주변의 공기나 물체를 흡인하는 효과를 낼 뿐만 아니라, 공기 저항도 통상보다 낮아진 상태가 된다. 이 현상을 '''슬립스트림'''이라고 한다.
이 슬립스트림 안에 물체가 들어감으로써(바로 뒤에 바싹 붙음) 기압 저하에 따른 흡인 효과나 공기 저항 감소로, 주행 중인 속도 영역에서 통상과 같은 속도를 더 낮은 출력으로 발휘하는 것이 가능해지며, 이를 통해 생긴 동력 장치의 여유 출력을 사용하여 가속이 가능하게 된다. 또한 자동차 등의 경우에는 엔진 등 동력 장치의 부하 경감 등의 효과도 생긴다.
슬립스트림을 이용하여 가속한 물체는, 앞의 물체를 추월할 때 슬립스트림에서 벗어나게 되는데, 벗어난 후에는 원래 상태의 공기 저항을 직접 받게 되어, 물체는 급격하게 가속력을 잃고, 최종적으로는 속도가 원래대로 돌아가게 된다. 하지만, 실제로는 슬립스트림 안에 있는 상태에서 얻은 속도(또는 가속력)를 유지한 채 벗어나게 되므로, 잠시 동안은 공기 저항으로 한계에 달하는 것 이상의 속도를 유지할 수 있으며, 그 시간을 이용하여 앞의 물체를 추월할 수 있다.
슬립스트림이 발생하는 범위는, 물체의 속도 영역이 높을수록 넓어진다. 또한 전방부의 물체의 전방 투영 면적이 클수록 범위도 넓어진다.(특히 대형 트럭을 맞바람 속에서 추월할 때, 급격하게 공기 저항이 증가하므로, 마치 방해하기 위해 트럭이 가속한 것으로 착각할 정도로 강하게 작용하는 경우도 있다.)
2. 2. 기압 변화
난류에 의해 생성된 슬립스트림은 물체 주변의 유체보다 약간 낮은 압력을 갖는다. 층류일 때 물체 뒤의 압력은 주변 유체보다 높다. 물체의 모양은 효과의 강도를 결정한다. 일반적으로 물체가 더 공기역학적일수록 슬립스트림은 더 작고 약해진다. 예를 들어, 상자 모양의 전면(물체의 운동과 관련하여)은 매질의 입자와 높은 속도로 충돌하여 더 공기역학적인 물체보다 더 많은 운동량을 물체에서 유체로 전달한다. 총알 모양의 프로파일은 난류를 줄이고 더 층류를 생성한다.테이퍼진 후면은 매질의 입자가 잘린 후면보다 더 쉽고 빠르게 다시 합류하도록 한다. 이것은 슬립스트림의 저압 효과를 줄이지만 표면 마찰도 증가시킨다(엔지니어링 설계에서 이러한 효과는 균형을 이루어야 한다).
주행 중인 물체는 공기에 의한 항력을 항상 받는다. 항력은 상대 속도만 제곱으로 가산되기 때문에, 저속 영역에서는 공기 저항이 제한적이지만, 어느 정도 고속 영역에 이르면 급격하게 저항력이 강해진다. 이때문에 가속을 위한 에너지의 많은 부분이 공기 저항을 극복하는 데 소모되어 속도가 공기 저항에 의해 제한되어 한계에 도달한다. 그 상태에서 물체의 바로 뒤쪽 부근에서는 앞에서 공기를 밀어낸 만큼 기압이 낮아져 있으며, 그곳에서는 공기의 와류가 발생하여 주변의 공기나 물체를 흡인하는 효과를 낼 뿐만 아니라, 공기 저항도 통상보다 낮아진 상태가 된다. 이 현상을 '''슬립스트림'''이라고 한다.
슬립스트림 안에 물체가 들어감으로써(바로 뒤에 바싹 붙음) 기압 저하에 따른 흡인 효과나 공기 저항 감소로, 주행 중인 속도 영역에서 통상과 같은 속도를 더 낮은 출력으로 발휘하는 것이 가능해지며, 이를 통해 생긴 동력 장치의 여유 출력을 사용하여 가속이 가능하게 된다. 또한 자동차 등의 경우에는 엔진 등 동력 장치의 부하 경감 등의 효과도 생긴다.
슬립스트림을 이용하여 가속한 물체는 앞의 물체를 추월할 때 슬립스트림에서 벗어나게 되는데, 벗어난 후에는 원래 상태의 공기 저항을 직접 받게 되어, 물체는 급격하게 가속력을 잃고, 최종적으로는 속도가 원래대로 돌아가게 된다. 하지만, 실제로는 슬립스트림 안에 있는 상태에서 얻은 속도(또는 가속력)를 유지한 채 벗어나게 되므로, 잠시 동안은 공기 저항으로 한계에 달하는 것 이상의 속도를 유지할 수 있으며, 그 시간을 이용하여 앞의 물체를 추월할 수 있다.
슬립스트림이 발생하는 범위는, 물체의 속도 영역이 높을수록 넓어진다. 또한 전방부의 물체의 전방 투영 면적이 클수록 범위도 넓어진다.(특히 대형 트럭을 맞바람 속에서 추월할 때, 급격하게 공기 저항이 증가하므로, 마치 방해하기 위해 트럭이 가속한 것으로 착각할 정도로 강하게 작용하는 경우도 있다.)
3. 슬립스트림의 활용
슬립스트림은 다른 물체의 바로 뒤에서 이동할 때 공기 저항이 줄어드는 현상을 이용하여 속도를 높이거나 에너지를 절약하는 기술이다. 드래프팅이라고도 하며, 자전거, 자동차 경주, 육상 경기 등 다양한 스포츠에서 활용된다.
자동차 경주에서는 앞차의 바로 뒤를 따라가면 공기 저항이 줄어들어 연료를 절약하거나 더 높은 속도를 낼 수 있다.[2] 여러 대의 트럭이 줄지어 고속도로를 주행하는 트럭 호송대는 슬립스트림을 활용하여 연비를 향상시키는 대표적인 예이다.
거위와 같은 철새는 V자형 편대를 이루어 비행하면서 슬립스트림(정확히는 와류 서핑)을 활용한다.[3] 앞쪽 새를 제외한 나머지 새들은 서로의 와류를 이용하여 에너지를 절약한다. 항공기에서도 날개 끝 와류로 발생하는 유도 항력을 줄이기 위해 윙팁 장치를 사용하는데, 이는 슬립스트림과 관련된 기술로 연료를 10%~29% 절약할 수 있다.[4][5][6]
3. 1. 모터스포츠
모터스포츠에서 슬립스트림은 경기 성적을 좌우하는 중요한 요소이다. 특히 원메이크 레이스처럼 사용 머신 간의 차이가 매우 작은 경우, 운전자의 기량이 비슷할 경우 슬립스트림을 이용하지 않고서는 앞차를 추월하기가 어렵다.슬립스트림의 범위는 고속일수록 넓어지지만, 모터스포츠의 속도 영역에서는 상당한 거리에 접근해야 효과가 나타난다. 따라서 레이스에서 슬립스트림을 이용할 때는 서로 신뢰 관계가 있어야 하며, 뒤따라가는 차 앞에서 급제동을 하는 것은 브레이크 테스트라고 불리며 매우 위험한 행위로 간주된다.
NASCAR에서는 슬립스트림을 이용하는 머신들이 쇠사슬처럼 연결되어 주행하는 것이 특징이며, 쇠사슬에 참여하지 못하고 고립된 머신은 뒤로 밀려나는 모습이 종종 보인다.
오늘날의 F1은 공기역학에 크게 의존하기 때문에 슬립스트림의 단점이 두드러진다. 앞바퀴에 걸리는 다운포스가 줄어들어 핸들링이 언더스티어가 되어 코스 아웃의 원인이 되는 등, 머신의 거동이 불안정해지기 쉬워 슬립스트림을 효과적으로 사용하기 어렵다. 이러한 이유로 F1에서는 슬립스트림을 더 쉽게 사용하기 위해 2011년부터 드래그 감소 시스템(DRS)이 도입되었으며, DTM 등 다른 카테고리에도 DRS를 도입하려는 움직임이 있다.
슬립스트림 활용은 서킷 등의 폐쇄로에서 경기자의 상호 신뢰를 바탕으로 성립되는 경기 행위이므로, 일반 도로에서 하는 것은 매우 위험하다.
3. 2. 자전거 경기
자전거 경기에서 슬립스트림은 모터스포츠와 마찬가지로 중요한 기술이다. 도로 사이클에서는 한 선수가 선두에서 장거리를 주행하면 피로해지기 때문에 선두 교대가 이루어진다. 에이스급 선수는 승부처가 될 때까지 선두로 나서지 않고, 각 팀의 어시스트들이 선두 교대를 한다. 평탄한 코스에서 큰 집단으로 골에 가까워질 때, 같은 팀 선수들이 세로로 한 줄로 늘어서는 "트레인"을 볼 수 있는데, 이는 슬립스트림을 이용한 팀 전술이다.트라이애슬론(일부 엘리트 경기는 제외)이나 도로 사이클 개인 타임 트라이얼에서는 선행 선수에게 과도하게 접근하는 것이 금지된다. 타이어 펑크나 장비 고장 등으로 집단에서 뒤쳐진 선수가 집단에 복귀하기 위해 카메라 바이크나 팀 카, 뉴트럴 카 등을 바람막이로 사용하는 경우가 종종 있는데, 이는 규칙상 금지 행위이다 (실제로는 악질적인 것을 제외하고 묵인된다).
경륜에서도 선두 선수는 공기 저항으로 불리하기 때문에, 과거에는 레이스 중 선두를 달리는 것을 "톱 당기기"라고 칭하며 하위 선수가 하는 것으로 여겨졌다. 현재는 "선두 고정 경주"로서, 레이스 잔여 1바퀴 반 정도까지는 경주에 참가하지 않는 "선두 유도원"이 선두를 달리는 형식의 레이스가 일반적이며, "톱 당기기"는 하지 않는다. 선두 유도원 퇴거 후 공기 저항을 피해서 경주를 유리하게 이끌기 위해, 대부분의 경주에서는 복수의 선수가 라인을 짜서 골 직전 (보통 마지막 랩의 3~4 코너 부근)까지 함께 달린다.
국제 규칙의 경륜에서도, 풍압의 영향에 의한 핸디캡을 받지 않도록 하기 위해, 골까지 남은 600~700m 정도까지 선두에 "페이서"라고 불리는 동력 자전거 (오토바이 또는 전동 어시스트 자전거)가 들어가, 일본 경륜의 선두 유도원과 같은 역할을 한다.
3. 3. 육상 경기
스피드 계열의 스포츠에서는 슬립스트림이 종종 경기 성적을 좌우한다. 육상 경기에서 슬립스트림의 범위와 효과는 크지 않지만, 마라톤, 역전과 같은 장거리 종목에서는 앞서 달리는 선수를 바람막이로 이용하여 체력 소모를 줄일 수 있다. 최근 대규모 마라톤 대회에서는 바람막이 등을 위해 페이서를 배치하기도 한다. 100미터 달리기와 같은 단거리 트랙 레이스에서는 선수별로 주행 레인이 정해져 있어, 주행 중 슬립스트림을 이용할 수 없다.[8]3. 4. 기타 스포츠
스피드 계열의 스포츠에서는 슬립스트림이 종종 경기 성적을 좌우한다. 자전거 경기나 인디카 시리즈, NASCAR 등 북미의 모터스포츠에서는 "드래프팅", "토잉[8]"이라는 용어가 주로 사용된다.스피드 스케이팅과 쇼트트랙 스피드 스케이팅에서도 슬립스트림은 중요한 요소이다. 스피드 스케이팅 개인 경기에서 같은 선수의 슬립스트림을 의도적으로 이용하면 "동반 주행 선수 진로 방해"로 실격되지만, 단체 추월(팀 추월)에서는 세 번째 선수가 첫 번째 선수와 두 번째 선수의 슬립스트림을 어떻게 이용하는지가 승리의 열쇠가 된다. 쇼트트랙이나 매스 스타트에서는 링크 안을 밀집된 상태로 달리기 때문에 앞쪽 선수의 슬립스트림을 이용하여 어느 타이밍에 빠져나갈지가 승부를 결정하는 가장 큰 요소이다.
선박도 속도 영역과 관련하여 주행 중에 상당한 슬립스트림이 발생하지만, 특히 경정의 경우에는 수면에서 발생하는 모터보트 후방의 "끌어당기는 파도"가 뒤쪽 보트의 추진력을 크게 손상시키기 때문에 슬립스트림이 결과 요소가 되기 어렵다. 이는 속도 계열 경기 중 드문 경우이다. 경정에서는 스타트 후 제1턴에서 선두를 차지한 보트가 그대로 1위로 골인하는 경우가 대부분이며, 2위 이하의 순위 변동은 오히려 수위 주행 보트 등 선행 보트가 일으킨 끌어당기는 파도가 큰 요인이 된다.
4. 슬립스트림의 장단점
슬립스트리밍은 다른 물체의 뒤를 따라 이동하는 물체가 공기 저항을 덜 받으면서 속도를 유지하는 현상을 말한다. "드래프팅"이라고도 불리며, 자전거, 자동차 경주, 철새 등 다양한 분야에서 활용된다.
슬립스트리밍의 주요 장점은 다음과 같다.
- 연비 향상: 뒤따르는 물체는 공기 저항이 줄어들어 연료 소비를 줄일 수 있다. 트럭 호송대가 대표적인 예시이다.[2]
- 경쟁 우위 확보: 자동차 경주에서 드래프팅을 통해 연료를 절약하고, 추월 시 더 높은 속도를 낼 수 있다.
- 에너지 절약: 철새는 V자형 편대 비행으로 서로의 와류를 이용하여 에너지를 절약한다.[3] 윙팁 장치를 장착한 항공기도 유사한 효과를 얻을 수 있다.[4][5][6]
4. 1. 장점
슬립스트리밍은 다른 물체의 슬립스트림 내부를 이동하는 물체를 설명하는 용어이다. 대부분 공중을 이동하는 물체에 적용되지만, 반드시 비행하는 것에 국한되지는 않는다. 어떤 물체가 다른 물체를 따라 같은 속도로 이동하면, 뒤따르는 물체는 독립적으로 움직일 때보다 속도를 유지하는 데 더 적은 동력이 필요하다. 이 기술은 드래프팅이라고도 하며, 자전거 타는 사람이 사용할 수 있다.[2]다른 자동차의 슬립스트림을 따르는 "드래프팅"은 대기 항력 감소로 인해 연비를 향상시킬 수 있다. 트럭 호송대가 일반적인 예시이며, 여러 대의 차량이 일렬로 고속도로를 주행한다. 테스트 결과, 이는 상당한 연료 절감을 가져오는 것으로 나타났다.[2] 자동차 경주 드라이버들도 연료를 절약하기 위해 드래프팅을 한다. 연료 정지 빈도를 줄여 경쟁 우위를 확보하거나, 더 자주 다른 드라이버를 추월하기 전에 더 높은 속도에 도달하기 위해서이다. 예를 들어, 드라이버가 선두 드라이버를 추월하려고 할 때 선두 드라이버의 뒤를 따라가면, 후방 드라이버는 슬립스트림을 얻어 차량 전체가 선두 드라이버보다 더 많은 속도를 낼 수 있다.
항력 감소보다는 양력에 사용되는 관련 효과는 공중 물체에 대한 와류 서핑이다. 많은 철새(특히 거위)가 비행하는 확장된 대형 (V자형 편대) 또는 "편대"는 새들(물론 앞쪽의 새 제외)이 서로의 와류를 활용하여 와류 서핑을 사용할 수 있게 해준다.[3] 짧은 거리를 이동할 때도 좁은 대형으로 비행하는 다른 새들(예: 가마우지)도 이 효과를 이용하고 있을 것이다. 날개 끝 와류로 인해 발생하는 유도 항력을 줄이기 위해 윙팁 장치를 사용하는 것이 항공기에 대해 테스트되었으며, 10%~29%의 연료를 절약할 수 있다.[4][5][6]
슬립스트림을 이용하면 추월 행위가 용이해지고 추월 시의 부담도 줄일 수 있다. 게다가 자동차 등의 경우에는 엔진 부하를 줄여 연비를 개선하는 등의 장점도 있다.
4. 2. 단점
슬립스트림을 사용하는 물체는 공기압의 급격한 변화로 인해 불안정해지기 쉽다. 속도에 따라 슬립스트림 주변에 후류가 발생하여 추월할 때 물체의 거동이 매우 불안정해질 수 있다. 특히 모터스포츠와 같이 빠른 속도로 주행하는 경우, 뒤따르는 차량이 슬립스트림에서 벗어나는 순간 스핀을 하거나 코스에서 벗어나는 경우가 자주 발생한다.[2]또한, 자동차의 경우 슬립스트림 내에서는 공기 흐름이 감소하여 라디에이터와 같은 냉각 장치의 성능이 저하된다. 에어로파츠와 같은 공기역학 부품의 성능도 제대로 발휘되지 않아 다운포스가 감소하는 단점도 있다. 특히 차량 앞부분에 가해지는 풍압이 크게 감소하여 차량이 언더스티어 경향을 보이기 쉽다.[2]
따라서 슬립스트림을 활용할 때에는 장점과 단점의 균형을 맞출 수 있는 지점을 찾는 것이 중요하다.[2]
5. 특수 슬립스트림
'''스파이럴 슬립스트림'''(프로펠러 후류, 프로펠러 와류, 회전 슬립스트림)은 항공기의 프로펠러가 회전하면서 뒤쪽에 나선형으로 생기는 슬립스트림이다. 스파이럴 슬립스트림은 항공기의 실속 속도를 감소시키는 효과가 있다.[7]
5. 1. 스파이럴 슬립스트림 (프로펠러 후류)
항공기의 회전하는 프로펠러 뒤에 형성되는 나선형 슬립스트림을 스파이럴 슬립스트림(spiral slipstream영어)이라고 하며, '''프로펠러 후류''', ''프로펠러 와류'' 또는 ''회전 슬립스트림''이라고도 한다. 스파이럴 슬립스트림 형성의 가장 두드러진 효과는 저속 및 최대 스로틀에서 기수가 왼쪽으로 요하는 경향이 있다는 것이다(시계 방향으로 회전하는 프로펠러가 있는 중앙선 트랙터 항공기의 경우).[7] 이 효과는 슬립스트림이 항공기의 꼬리 날개에 작용하여 발생한다. 슬립스트림은 공기가 항공기의 종축을 중심으로 회전하게 하며, 이 기류는 꼬리 날개에 힘을 가하여 오른쪽으로 밀어낸다. 이를 상쇄하기 위해 일부 항공기는 날개의 앞부분(수직 안정판)을 중심선에서 약간 벗어나게 하여 슬립스트림이 생성하는 힘을 상쇄하는 반대 힘을 제공한다. 이는 한 가지 특정 속도(보통 순항 속도)에서만 가능하며, 제2차 세계 대전의 호커 허리케인 전투기가 그 예이다.프로펠러 슬립스트림은 날개 일부의 공기 속도를 증가시켜 양력을 증가시킨다. 또한 날개 위로의 흐름에 에너지를 공급하여 항공기의 실속 속도를 감소시킨다.[7]
5. 2. 백 슬립
슬립스트림 내에 물체가 들어있는 상태에서, 선행하는 물체에서도 후방에 생겨 저항이 되는 공기 소용돌이가 정류됨으로써 공기 저항이 줄어 약간 속도가 증가한다. 이것을 '''백 슬립'''이라고 부른다. 백 슬립의 효과는 슬립스트림의 효과보다 희미하며, 자동차 경주에서는 초고속전인 NASCAR나 인디카가 아닌 한 거의 효과를 느끼기 어렵다.6. 슬립스트림과 관련된 논란
슬립스트림은 여러 스포츠 분야에서 활용되지만, 그 이면에는 여러 논란이 존재한다.
모터스포츠에서는 슬립스트림이 경기력을 좌우하는 중요한 요소이지만, 고속 주행이라는 특성상 위험성이 따른다. 특히 F1에서는 머신이 공기역학에 크게 의존하기 때문에 슬립스트림의 단점이 두드러진다. 앞차의 슬립스트림을 이용하면 뒷바퀴의 다운포스가 저하되어 핸들링이 불안정해지고, 코스 아웃의 위험이 커진다. 이러한 문제를 해결하기 위해 2011년부터 드래그 감소 시스템(DRS)이 도입되었다.
자동차 경주 드라이버들은 연료를 절약하거나 추월을 위해 슬립스트림을 활용한다. 뒤따르는 차는 앞차의 슬립스트림을 이용하여 더 적은 힘으로 속도를 유지할 수 있다. 하지만, 서킷과 같은 폐쇄된 환경이 아닌 일반 도로에서 슬립스트림을 사용하는 것은 매우 위험하다.
일반 도로에서는 트럭 호송대와 같이 여러 대의 차량이 일렬로 주행하며 슬립스트림을 활용하여 연비를 향상시키는 경우가 있다.[2] 테스트 결과, 이는 상당한 연료 절감 효과를 가져오는 것으로 나타났다.[2] 그러나 일반 도로에서 슬립스트림을 사용하는 것은 각 운전자의 운전 습관과 주행 상황을 예측하기 어렵기 때문에 사고의 위험이 매우 크다.
6. 1. 모터스포츠에서의 위험성
모터스포츠에서는 초고속 영역에서의 경기라는 특성상, 오래전부터 슬립스트림이 경기 성적을 좌우하는 중요한 요소로 사용되고 있다. 특히 원메이크 레이스처럼 사용 머신 간의 차이가 매우 작은 경우, 운전자의 기량이 비슷할 경우 슬립스트림을 이용하지 않으면 앞차를 추월하기가 어려워진다.슬립스트림의 범위는 고속일수록 넓어지지만, 모터스포츠의 속도 영역에서는 상당한 거리에 접근하지 않으면 그 효과가 나타나기 어렵다. 따라서 레이스 주행에서 슬립스트림을 이용할 때는, 이용하는 쪽과 이용당하는 쪽 모두 서로 일종의 신뢰 관계가 있어야 하며, 이용당하는 쪽이 상대방 앞에서 급제동을 하는 것은 브레이크 테스트라고 불리며 매우 위험한 행위로 여겨진다. 또한 규칙상으로는 회색 지대에 해당하지만, 카테고리에 따라 슬립스트림으로 끌어준 앞선 차를 몇 번 뒤에서 밀어주는 것이 매너로 여겨지는 경우도 있다.
NASCAR에서는 슬립스트림을 이용하는 머신이 쇠사슬처럼 연결되어 주행하는 것이 명물이 되었으며, 쇠사슬에 참여하지 못하고 (슬립스트림을 사용할 수 없고), 뒤에 아무도 따라붙지 못해 고립된 머신 (백 슬립의 혜택을 받지 못하는)이 뒤로 밀려나는 모습이 종종 보인다.
오늘날의 F1은 공기역학에 크게 의존하는 머신이 되었기 때문에 슬립스트림의 단점 부분이 두드러지게 나타나기 쉽다. 앞바퀴에 걸리는 다운포스의 저하로 인해 핸들링이 언더스티어가 되어 코스 아웃의 원인이 되는 등, 머신의 거동이 오히려 불안정해지기 쉬워 슬립스트림을 유효하게 사용할 수 없는 것이 현실이다. 이 때문에 슬립스트림을 더욱 사용하기 쉽게 하는 것을 목적으로, F1에서는 2011년부터 드래그 감소 시스템 (DRS)이 도입되었으며, DTM 등의 다른 카테고리에도 DRS를 도입하려는 움직임이 있다.
슬립스트림의 활용은 서킷 등의 폐쇄로에서 경기자의 상호 신뢰를 바탕으로 성립되는 경기 행위이므로, 일반 도로 상에서 어떤 사람이 운전하는지 알 수 없는 사람들끼리 행하는 것은 매우 위험한 행위이다.
6. 2. 일반 도로에서의 슬립스트림 사용
슬립스트리밍은 다른 물체의 슬립스트림 내부를 이동하는 물체를 설명할 때 쓰는 용어이다. 대부분 공중을 이동하는 물체를 뜻하지만, 반드시 비행하는 것에 한정되지는 않는다. 어떤 물체가 다른 물체를 따라 같은 속도로 이동할 때, 뒤따르는 물체는 독립적으로 움직일 때보다 속도를 유지하는 데 더 적은 동력이 필요하다. 이 기술은 드래프팅이라고도 하며, 자전거 경주에서 사용될 수 있다.다른 자동차의 슬립스트림을 따르는 "드래프팅"은 대기 항력 감소로 인해 연비를 크게 향상시킬 수 있다.[2] 트럭 호송대는 일반적인 예로, 여러 대의 차량이 일렬로 고속도로를 주행한다. 테스트 결과, 이는 상당한 연료 절감 효과를 가져오는 것으로 나타났다.[2] 자동차 경주 드라이버들도 연료를 절약하기 위해 드래프팅을 한다. 연료 정지 빈도를 줄여 경쟁 우위를 확보하거나, 다른 드라이버를 추월하기 전에 더 높은 속도에 도달하기 위해서이다. 예를 들어, 드라이버가 선두 드라이버를 추월하려고 할 때 선두 드라이버의 뒤를 따라가면, 후방 드라이버는 슬립스트림을 얻어 차량 전체가 선두 드라이버보다 더 빠른 속도를 낼 수 있다.
7. 슬립스트림과 대중문화
비디오 게임에서도 슬립스트림의 원리를 채택한 작품이 등장했으며, 파이널 랩(남코)을 시작으로, 마리오 카트 시리즈, 폭주 데코토라 전설 시리즈, 데토나 USA 시리즈, 그란 투리스모 시리즈, 릿지 레이서 시리즈, Forza Motorsport 시리즈 등에서 슬립스트림의 유효성이 게임 시스템에 통합되어 있다.
애니메이션 「걸즈 & 판처」에서는 이 원리를 이용하여 속도가 느린 중전차를 가속시키는 기법이 묘사되어 있다.
프로펠러 비행기의 경우, 슬립스트림 안에 조종타 면을 배치하면 그렇지 않은 경우보다 타의 효력이 강해진다. 반대로 슬립스트림 안에 타를 배치하면, 엔진의 출력 상태에 따라 타의 효력이 변화하여 여러 가지 바람직하지 않은 효과가 발생한다.
참조
[1]
서적
Recent studies of Train Slipstreams by Johnson, Dalley, and Temple
https://books.google[...]
[2]
간행물
Konvoi – Development and examination of the application of electronically coupled truck convoys on highways Aachen University study 2012
http://www.ika.rwth-[...]
2014-04-14
[3]
간행물
Drag Reduction from Formation Flight. Flying Aircraft in Bird-Like Formations Could Significantly Increase Range
https://web.archive.[...]
Defense Technical Information Center
2008-02-27
[4]
뉴스
NASA SKY SURFING FOR FUEL ECONOMY
http://www.nasa.gov/[...]
NASA
2011-04-18
[5]
뉴스
Air Force lab tests out "aircraft surfing" technique to save fuel
https://www.networkw[...]
Network World
2012-10-11
[6]
웹사이트
'Vortex surfing' could be revolutionary
http://www.af.mil/ne[...]
US Air Force
2012-10-11
[7]
서적
Handling the Big Jets: An Explanation of the Significant Differences in Flying Qualities Between Jet Transport Aeroplanes and Piston Engined Transport Aeroplanes, Together with Some Other Aspects of Jet Transport Handling
https://books.google[...]
Air Registration Board
1971
[8]
블로그
インディ500予選でよく使われる専門用語
http://blog.gaora.co[...]
GAORA INDYCAR実況室
2015-05-14
[9]
서적
Recent studies of Train Slipstreams by Johnson, Dalley, and Temple
https://books.google[...]
본 사이트는 AI가 위키백과와 뉴스 기사,정부 간행물,학술 논문등을 바탕으로 정보를 가공하여 제공하는 백과사전형 서비스입니다.
모든 문서는 AI에 의해 자동 생성되며, CC BY-SA 4.0 라이선스에 따라 이용할 수 있습니다.
하지만, 위키백과나 뉴스 기사 자체에 오류, 부정확한 정보, 또는 가짜 뉴스가 포함될 수 있으며, AI는 이러한 내용을 완벽하게 걸러내지 못할 수 있습니다.
따라서 제공되는 정보에 일부 오류나 편향이 있을 수 있으므로, 중요한 정보는 반드시 다른 출처를 통해 교차 검증하시기 바랍니다.
문의하기 : help@durumis.com