F1 용어사전 - KERS, ERS

KERS는 운동에너지 회수 시스템(Kinetic Energy Recovery System)의 약자이다.

ERS는 에너지 회수 시스템(Energy Recovery System)의 약자이다.

 

KERS, ERS는 무한동력에 대한 인간의 상상에서 태동하였다.

물론 무한동력은 불가능하며 이유는 다음과 같다.

---

물체가 어떤 운동을 하던 에너지 효율이 절대 100%가 나올수가 없다.

 

공기와의 마찰로 인해 발생하는 열

공기와 마찰로 인해 발생하는 소리

광원 입자와 부딪히며 발생하는 충격, 열 등등...

 

물체는 운동을 하며 무조건, 미미하게라도 에너지를 잃을 수 밖에 없다.

 

저렇게 소실되는 에너지들을 모두 싹싹 긁어 모으는게 가능하다면 무한동력도 불가능한 이야기는 아니겠으나 지금은 현실화가 힘들다.

사실 미래에도 힘들 것이다.

 

하지만 무한동력 엇비슷한 것은 만들어낼 수 있었다.

 

---

기계식 KERS의 탄생

 

에너지를 모두 긁어 모을 수는 없어도, 어느정도는 재활용을 할 수 있다.(예를 들면 극심한 진동, 발열 혹은 관성)

공돌이들은 엔진 내의 플라이휠을 이용한 회생 제동 시스템을 만들어내었다. 이를 기계식 KERS라고 한다.

 

플라잉휠이 무엇이냐?

그냥 한 줄로 퉁치면… 브레이크를 밟아도 계속 돌아가도록 만들어진 엄청 무거운 원반같은거다.

왜 계속 돌아가게 만들어졌나면, 엔진의 운동 변환 구조 때문인데 몰라도 된다.

왕복운동을 회전운동으로 바꾸어주는 과정에서 필요한 건데, 말만 들어도 벌써 머리 아프지 않나?

그러니까 몰라도 된다.

 

이 플라잉휠은 브레이크를 밟아도 어느 시간동안 계속 돌아가는 성질을 가지고 있으므로,

이 플라잉휠의 동력을 발전을 위한 동력으로 사용가능한 것이다.

 

---

발전기식 KERS의 탄생

 

하지만 기계식 KERS 말고 발전기식의 KERS도 존재하며, F1에서 채택한 방식은 발전기식 KERS이다.

왜냐면 최대한 크기와 무게를 줄이려는 F1 머신에 거대한 플라잉휠을 넣을 여유가 없기 때문이다.

 

발전기식 KERS는 브레이크를 밟을 때 소실되는 에너지를 회수해서 발전기에 전기에너지로 저장한다.

거대한 플라이휠을 포함한 시스템이 없어도 된다.

 

 

자세한 기술은 일반인인 나도 알지 못한다.

다만 어떤 방식으로 돌아갈지 상상하는 것은 가능하다.

 

1. 브레이크를 밟아 급격한 속도 변화가 있을 때, 그 관성에너지를 이용한 전자기유도로 전기를 생성할 수도 있다.

2. 아니면 차체의 진동을 이용해서 지속적인 발전을 할 수도 있다.

 

하지만 이런 상세한 부분은 중요한게 아니다. 우리가 개발할 건 아니니까.

자세한건 기술자들만 알면 된다.

 

중요한 것은

 브레이크를 밟으면서 소실되는 운동에너지를

어떠한 형태로든 저장해서 나중에 꺼내 쓸 수 있는 시스템을 공돌이들이 만들었다는 것이다. 

 

---

버려질 위기에 처했던 KERS

과거에는 배터리와 KERS 시스템의 경량화가 어려워서,

에너지 효율적으로 쓰려고 도입한 팀들이 오히려 무거운 무게 때문에 하위권으로 처지는 일이 발생했다.

 

2009년 KERS를 먼저 도입한 페라리, 맥라렌, BMW는 시원하게 시즌을 말아먹었다.

KERS 시스템이 너무 무거워서 득보다 실이 많았던 것이다.

기껏 최적화시킨 머신의 무게중심이 KERS에 의해 망가졌다.

 

오히려 KERS 개발할 시간에 다른 곳에 투자한 브라운GP(현 메르세데스 GP의 전신)나 레드불이 그 시즌을 지배했다.

 

그래서 이후 시즌 모든 F1 팀들은 KERS를 사용하지 않기로 합의했다.

---

친환경 시대가 부활시킨 KERS

 

시간이 지나며 친환경적인 이미지를 만들 필요성이 느낀 FIA는 KERS에 유리한 규정을 만들어나가고 있다.

심지어 FIA는 기존의 환경파괴적인 터보 엔진을 금지하고 하이브리드 엔진을 강요하면서까지 친환경적 이미지를 만들려고 애쓰고 있다.

게다가 배터리와 KERS 시스템이 충분히 경량화되었다.

 

이런  시대가 도래하자 KERS는 부활에 성공했다.

이제는 F1 머신의 성능을 가르는데 중요한 요인이 되었다

 

KERS는 완충 후 사용시 7-8초간 사용이 가능했다. 사용시 얻을 수 있는 마력은 80마력 정도이다.

---

더욱더 발전된 시스템인 ERS

KERS는 이름에서 알 수 있듯이 운동에너지만을 회수했다.

ERS는 여기서 한 번 더 나아갔다.

ERS는 엔진에서 발생하는 열까지도 회수해서 재활용한다.

 

2014년부터 도입되었으며, KERS에 비해 발전된 기술로 출력도 160마력으로 두 배로 뛰었고

가동시간도 약 30초나 된다.

 

이 ERS를 잘 사용하면 랩타임을 0.4초 정도 줄일 수 있다. 매 랩마다 단축된 시간이 누적된다고 생각하면 엄청난 기술인 것이다.

 

그런데 전에 쓰던 KERS라는 용어가 워낙 찰져서 그런지, ERS로 바뀐 지금도 사람들은 KERS라고 부르기도 한다.