부가티 시론 슈퍼 스포트, 440km/h를 달릴 수 있는 이유는?

부가티 시론 슈퍼 스포트(Bugatti Chiron Super Sport)는 프랑스 럭셔리 브랜드가 만든 자동차 중 가장 빠른 모델로 최고 속도는 440km/h에 이른다. 이 성능은 많은 기술 향상과 최적화의 결과물이다. 왜 부가티 시론 슈퍼 스포트가 최고의 자동차인지 자세히 살펴보자.

2019년 8월, 시론 슈퍼 스포츠 300+는 490.484km/h라는 속도의 벽을 깨는 세상에서 가장 빠른 최초의 양산형 자동차가 되었다. 부가티 시론 슈퍼 스포트를 통해 부가티가 얼마나 놀라운 "극단적인 성능 스펙트럼"을 가지고 있는지 증명한 것이다.

최고 속도 440km/h에 이르는 것은 단순히 출력의 문제는 아니다. 프랑스 럭셔리 자동차 제조사의 장점이기도 한 이 놀라운 기술은 극한의 속도에서도 안전하고, 편안하며, 신뢰할 수 있는 여행을 하기 위한 것이고 이를 위해 차체, 엔진, 섀시 등의 많은 부분이 세밀하게 조정되어야 한다. 세부적인 부분에 대한 관심과 기술의 완벽함을 추구하기 위해 부가티의 엔지니어들은 이 모든 것을 고려해 하이퍼 스포츠카를 개발했다.

 

최적화된 에어로다이내믹스

 

최고 속도가 400km/h를 넘기 위해서는 강력한 엔진은 물론 공기저항이 매우 낮아야 한다. 부가티 엔지니어들과 디자이너들은 수개월간 시론 슈퍼 스포트를 위한 최적의 에어로 밸런스를 찾기 위한 노력을 기울였으며 가장 낮은 드래그 계수와 최대치의 다운포스를 찾아냈다.

 

새로 개발된 에어커튼

 

400km/h 이상에서는 균형 잡힌 안전한 주행 동작이 무엇보다 중요하다. 그래서 부가티의 디자인 담당 이사인 프랭크 헤일은, "자동차 앞부분의 완벽한 공기 흐름만이 필요 없는 난기류를 막아주고 주변 공기 흐름을 깨끗하게 유지할 수 있다."라고 강조한다.

측면의 난기류를 최소화하기 위해, 개발팀은 날개처럼 새로 개발된 에어커튼을 전면부에 통합시켰다. 이는 최적의 방식으로 코너 주변 공기를 움직이게 만든다. 동시에, 에어 커튼은 차를 안정시키기 위해 공기 흐름이 최대한 차에 가깝게 흐르도록 만든다. 덕분에 압력 손실과 저항이 크게 줄어든다. 즉, "속도를 위한 형태"의 이상적인 모습이 된다.

완벽한 공기 흐름을 만들어내기 위해 부가티의 엔지니어들은 부품의 이상적인 곡률 및 두께, 부품과 전면 섹션 사이의 완벽한 간격을 만들기 위해 수많은 시뮬레이션을 진행했다. 그리고 프런트 휠 아치의 추가 에어 아웃렛을 통해 공기의 흐름을 더 효과적으로 제어할 수 있게 되었다.

 

전면부 공기의 흐름

 

차량 앞을 통과하는 이상적인 공기 흐름은 고속주행 시 균형 잡힌 주행 동작을 위해 당연히 중요하다. 최적의 공기량이 라디에이터를 통과해야 최대 부하 상태에서 8.0리터 W16 엔진을 충분히 냉각시킬 수 있기 때문이다. 

완벽한 공기의 균형을 만들어내기 위해서 시론 슈퍼 스포트의 라디에이터를 통과하는 공기 흐름을 기존 시론 대비 8% 개선했다. 그리고 대부분의 공기 흐름은 새로 장착된 에어커튼을 빠르게 통과한다. 최고 속도 모드에서는 프런트 디퓨저가 더 수평으로 움직이고 휠 아치 안으로 더 적은 공기를 흘려보낸다.

 

새로 개발된 윙

 

프런트 윙에 있는 9개의 에어 아웃렛은 1990년대 아이코닉 슈퍼 스포츠카인 부가티 EB110의 스타일을 연상시킨다. 부가티는 1993년과 1995년 사이 슈퍼 스포츠 파생모델로 EB110을 제작했으며, 경량 구조는 물론 파워, 럭셔리, 고유함이라는 원칙을 제대로 지켰다. 이 차는 카본 파이버 차체와 4륜 구동, 그리고 4개의 터보 차저를 갖춘 최초의 슈퍼 스포츠카였다.

V12 터보는 610PS의 출력을 냈으며 EB110 슈퍼 스포츠는 최고 속도가 351km/h에 이르렀다. EB110 SSS는 엔진룸에 적절한 공기를 보내기 위해 5개의 원통형 공기 흡입구를 갖추고 있었다. 시론 슈퍼 스포츠의 프런트 휠 아치에는 9개의 원통형 공기 흡입구를 만들어 두었다.

CFD(Computed Fluid Dynamics) 시뮬레이션 덕분에, 전문가들은 완벽한 에어로 밸런스를 달성하기 위한 정학한 공기 흐름의 속도를 계산할 수 있었다. 부가티는 원통형 에어 아웃렛을 사용해 시론 슈퍼 스포츠의 휠 아치의 동적 압력이 차의 전면을 들어 올리는 상황을 방지할 수 있었다.

그래서, 추가 스포일러의 경우와 마찬가지로 추가 저항을 만들어내지 않으면서 다운포스를 이끌어낸다. 이런 에어 아웃렛은 380km/h의 속도에서 약 20-30kg의 추가 다운포스를 발생시켜 완벽한 균형을 만들어 낸다.

 

새로운 휠 아치 벤틸레이션 기능

 

9개의 원통형 에어 아웃렛은 30mm 깊이의 윙 관통부로, 특수 카본 공기 유도 구성 요소로서 각각의 휠 아치에 연결되어 있어 최적의 공기 흐름을 보장하면서 작은 돌멩이들이 차에서 빠져나가는 것을 방지한다. 동시에 새로운 윙은 브레이크 냉각도 개선했다. 

굴뚝과 비슷하게, 차체를 따라 흐르는 기류에 의해 발생하는 진공상태는 휠 아치로부터 공기를 빼낸다. 또한 공기는 특수 환기 덕트를 통해 움직이며 전륜 뒤편의 휠 아치로 이동한다. 스타일적으로, 이런 요소들은 전륜 뒤에 아가미처럼 붙게 된다.

 

수작업으로 제작한 윙

 

윙의 무게는 약 4kg이며 투명한 코팅으로 수작업으로 제작했으며 가장자리까지 카본 파이버를 사용했다. 9개의 원통형 에어 아웃렛은 각각 크기가 다르다. 하지만 디자인적으로 눈에 보이는 부분은 모두 크기가 동일하다. 또한 새로 개발된 윙은 보행자 및 사고 시 충격 보호를 위해 글로벌 안전기준을 준수한다. 이런 목적을 위해, 에너지를 흡수할 수 있도록 특정 부분에서는 단단한 구조가 약해진다. 따라서 윙은 저속 충돌 시 변형될 수 있지만, 고속주행 시에는 매우 단단하게 유지된다.

 

고속주행을 위한 롱테일

 

시론 슈퍼 스포츠를 볼 때 가장 먼저 눈에 띄는 곳은 바로 뒷부분의 롱테일이 25cm 더 길어졌다는 것이다. 고속주행 시 차량 위와 아래로 흐르는 공기가 최대한 좁게 통과할 수 있도록 만드는 것이다. 다운포스와 리프팅 포스의 균형을 잡기 위해서 부가티는 디퓨저 프로필을 확장해 리어 윙과 디퓨저의 성능을 정확하게 일치시켰다. 이렇게 하면 이탈된 가장자리가 위로 이동해 꼬리 부분의 이탈 영역이 최소화된다. 이 영역에서 발생하는 손실은 최소화되고, 더 낮은 바람 저항으로도 차량의 속도를 제어할 수 있게 된다.

 

더 커진 리어 윙

 

핸들링 모드에서 리어 윙의 블레이드는 23mm 연장되어 크기가 8% 증가하므로 에어 브레이크가 더 효율적으로 작동한다. 그러나 최고 속도 모드에서는 리어 윙이 거의 완전히 접혀 있어 롱테일 디자인 콘셉트를 최대한 활용할 수 있게 된다. 이런 방식으로, 공기의 흐름은 꼬리 부분의 정해진 위치에서 분리될 때까지 차체의 전체 길이에 걸쳐 형성될 수 있으며 공기저항이 크게 감소하게 된다.

프랭크 헤일은, "최고 속도 모드에서 시론 슈퍼 스포트는 최소한의 저항을 유지하며 완벽한 균형을 이루고 최고의 효율을 내는 에어로다이내믹스를 완성한다."라고 말한다. 목표는 400km/h 이상의 속도로 다운포스와 리프트의 균형을 완벽하게 맞추는 것이다. 그리고 "슈퍼 스포트는 400km/h 이상에서 안정적으로 달릴 수 있는 충분한 다운포스를 생성한다. 이 속도에서는 타이어에 과도한 압력을 가하지 않기 위해 필수적이다."라고 덧붙인다. 이런 속도에서 리프트 효과는 엄청나다. 즉, 시론 슈퍼 스포트는 상당한 다운포스를 만들어 리프트를 무력화 시킨다.

 

더 커진 디퓨저

 

부가티는 가능한 한 적은 저항을 유지하며 400km/h 이상의 속도에서도 차를 안정시키기 위해 시론 슈퍼 스포츠 하부에 있는 디퓨저를 재설계해야 했다. 롱테일 부분 때문에, 디퓨저는 23mm 정도를 더 길게 수정해야 했다. 부가티는 디퓨저의 효과를 개선하고 더 많은 공간을 활용하기 위해 배기 시스템을 중앙에서 사이드로 이동시켰다.

2개의 테일 파이프는 위로 배치되어 디퓨저의 유효 면적을 최대한 줄인다. 이것은 시론 대비 디퓨저 크기가 32% 증가한 수치다. 부가티의 에어로다이내믹스 개발 엔지니어인 크리스토프 도브릴로프는, "가장 효율적인 구역인 중앙 부분은 제한되지 않은 공기 흐름과 최적의 효과를 위해 개방되도록 했다."라고 말했다.

 

티타늄 3D 프린팅으로 만든 배기 시스템

 

2개의 배기 베젤은 매우 특별한 기능을 갖추고 있다. 티타늄 3D 프린팅을 사용해 매우 얇은 이중벽 구조를 완성했으며, 그중 일부는 0.4mm에 불과할 만큼 놀라운 수준이다. 격자 구조는 구성 요소의 안정성을 제공하고 공기 흐름 채널을 위한 공간도 제공한다.

이중벽 구조는 티타늄 베젤을 단열처리하는 반면, 공기 흐름은 온도를 낮춰준다. 과도한 열로부터 주변의 카본 부품들을 보호하기 위해 시론 슈퍼 스포츠에는 언더 캐리지에 추가 공기 흡입구를 두었다. 냉기가 배기 주변을 돌고 테일 파이프 베젤을 통해 흘러나간다. 이런 방식으로 최고 850도에 이르는 고온의 배기가스 흐름을 차가운 공기로 둘러싼다. 이 시스템은 뜨거운 배기가스가 차량 꼬리 부분에 부딪치는 것을 방지해 준다. 

부가티  컨스트럭션 엔지니어인 젠스 벤제는, "최대 출력과 최고 속도에서 배기가스는 다른 부품에 영향을 미치지 않으며 역류하는 것을 막는다."라고 말한다. 티타늄 자체는 1,668도에서 녹기 때문이다. 티타늄 프린팅의 다른 장점으로는 정밀한 에지와 작은 틈을 만들어 공기 흐름 특성을 개선하고 재작업을 최소화할 수 있다는 것이다.

3D 프린팅 공정이 완료된 후, 베젤은 간단하게 블라스팅 되고 압축 공기로 청소된다. 원할 경우 블랙 컬러로 도색도 가능하다. 또한 3D 프린트된 티타늄 부품의 무게는 930g에 불과하며, 이는 정밀 주조 부품보다 무려 570g이나 가벼운 무게다.

 

더 강력한 성능, 더 높은 RPM을 내는 W-16 엔진

 

최고 속도인 440km/h에 도달하기 위해 부가티는 8.0리터 W16 엔진의 최대출력을 기존보다 100PS 증가한 1,600PS로 높였다. 이 엔진은 더 빠르게 움직이기 위해 300rpm을 더 회전할 수 있도록 높였고, 기존 7,100rpm에서 내던 최고 성능을 7,050rpm에서 낼 수 있게 했다. 또한, 기존 6,000rpm에서 내던 163.1kg.m의 토크를 2,250 - 7,000rpm에서 낼 수 있도록 조정했다.  

이런 출력 증가를 위해, 엔지니어들은 많은 부품들을 다시 설계했다. 피스톤을 더 강화했으며, 더 견고해진 압력 컨트롤 스프링 덕분에 오일펌프는 크랭크샤프트, 밸브, 체인 드라이브, 캠샤프트 조정 및 피스톤 냉각과 같은 엔진 부품에 더 많은 윤활유를 보낼 수 있게 되었다. 최대 부하 및 공칭 rpm 상태에서 분당 140리터 이상의 오일이 이 펌프를 통해 흐르게 된다.

더 강력한 성능과 엔진 회전수 증가로 인해 진동이 커지게 되어 4개의 캠샤프트와 64밸브를 포함한 밸브 트레인과 체인 드라이브에 더 많은 스트레스가 가해진다. 이런 극대화된 엔진 회전수에 대응하기 위한 내구성 개선을 위해 부가티는 체인 텐셔너의 베어링 볼트의 크기를 재조정했다. 덕분에 실린더 헤드 역시 수정 작업이 불가피해졌다.

스틸 스프링 베이스가 있는 가변 밸브 스프링은 더 강해진 스트레스에 대응이 가능해졌다. 현재법적 기준을 만족시키기 위해 새롭게 멀티 레이어, 섬유 강화 체인 케이스 등을 더해 소음을 억제했다. 벨트 드라이브에 장착된 크랭크샤프트의 수정된 토셔널 바이브레이션 댐퍼를 통해 엔진을 더 부드럽게 움직일 수 있게 만들었다. 또한 부가티는 제너레이터, 에어컨 컴프레서, 워터 펌프 및 탠덤 펌프를 포함한 보조 구성 요소 드라이브를 조정해 더 높은 엔진 회전수를 가능하게 만들었다.

 

더 효과가 개선된 터보차저

 

더 높아진 엔진 회전수와는 별개로, 성능의 향상은 또한 최적화되고, 새로 개발된 터보차저의 영향도 받는다. 4개의 터보차저는 더 높은 출력을 감당하기 위해 크기가 74mm에서 77mm로 커졌다. 터빈 휠은 부스트 압력 증가에 필요한 더 많은 압축기 동력을 제공하기 위해 직경을 64.4mm에서 67.2mm로 커졌다. 최대 부하 시 시간당 4.8톤의 공기가 4개의 터보차저를 통해 흐르게 된다. 블레이드 지오메트리를 최적화하면 열역학 효율성은 향상된다. 스로틀 반응 역시 치론의 것과 유사하다.

부가티의 엔진 개발 엔지니어인 안드레아스 크로브스키는, "성능의 향상에도 불구하고 엔진의 중량은 영향을 받지 않고 터보차저의 반응은 1,500PS 엔진이 제공하는 것과 거의 같은 수준을 유지했다."라고 터보차저의 개선된 부분을 설명한다.

 

개선된 기어비

 

최고 속도인 440km/h를 달성하기 위해 7단 더블클러치 변속기는 새로운 기어비를 설정했다. 7단 기어는 시론에 비해 3.6% 더 길어졌다. 7단 더블클러치 변속기는 성능 개선, 최대 부하 및 최대 가속 시 403km/h에서 6단이 7단으로 변속된다. 덕분에 시론 슈퍼 스포츠는 0-200km/h까지 5.8초 만에 가속되며 300km/h까지 가속하는 데는 12.1초면 충분하다.

0-400km/h까지 가속할 경우 그 차이는 더 두드러진다. 시론 슈퍼 스포츠는 불과 28.6초 만에 400km/h를 돌파했다. 이 기록은 기존의 시론보다 12%, 4초 더 빨라진 것이다. 변속 중 트랙션 중단을 운전자와 탑승자가 알 수 없도록 하기 위해 개별 기어에 맞도록 부스트 압력 컨트롤을 개선했다. 6,000rpm에서도 가속이 가차 없이 시작되며 시론 슈퍼 스포츠는 최대 7,100rpm에서도 엄청난 추진력을 만들어 낸다.

 

새로 개발되고 개선된 섀시

 

부가티는 시론 슈퍼 스포츠의 섀시를 고속과 새로운 에어로다이내믹스에 완전히 초점을 맞춰 다시 개발했다. 그렇기 때문에 엔지니어들은 420km/h 이상의 속도에서 시론 슈퍼 스포츠를 더 안정적으로 만들기 위해 기존의 시론보다 리어 액슬 스프링 비율을 7% 더 늘렸다.

부가티 차량 개발 책임을 맡고 있는 야친 슈발베는, "롱테일 디자인은 섀시를 튜닝할 때 고려한 차축 하중 분포의 변화로 이어진다."라고 강조한다. 시론 슈퍼 스포츠는 롱테일 섹션과 수정된 프런트 섹션의 조합으로 고속주행 시 에어로 밸런스가 개선된다. 이를 위해 엔지니어들은 전자제어식 섀시를 다시 튜닝하고 차량 움직임의 감쇠 정도를 다시 조정했다. 거의 실시간인 6밀리초 이내에 댐퍼를 조정하고 차량의 움직임에 맞출 수 있게 했다.

 

최고 속도를 견딜 수 있는 미쉐린 타이어

 

미쉐린에서 새로 개발한 파일럿 스포츠 컵-2 타이어는 최고 속도에 최적화되어 있으며, 시론보다 420km/h 이상의 속도에서 개선된 강성은 물론 부드러운 주행을 가능하게 만든다. 각각의 타이어는 500km/h 이상의 속도를 견딜 수 있도록 테스트했다. 이 타이어는 원래 전투기를 위해 만들어진 시설에서 테스트하며 엄청난 성능을 견딜 수 있는 강화 레이어를 사용하는 새로운 기술을 적용했다.

프런트 타이어는 285/30 R20 ZR, 리어 타이어는 355/225 R21 ZR 사이즈를 선택했다. 시론 슈퍼 스포츠를 위한 타이어는 아주 작은 결함도 인정되지 않기 때문에 생산 후 모든 타이어를 엑스레이 검사를 진행해 완벽한 타이어만을 장착한다. 미쉐린 파일럿 스포츠 컵-2 타이어는 극한의 종 방향 다이내믹스를 위해 설계되었기 때문에 부가티 시론 슈퍼 스포츠의 철학을 그대로 수용할 수 있는 유일한 타이어다.

 

새로운 디자인의 경량 휠

 

부가티는 경량화를 위해 기존 시론의 것 대신 세트당 4kg이 가벼운 새로운 5 스포크 알루미늄 림을 개발했다. 또한 종 방향 다이내믹스 강성을 높여 시론 슈퍼 스포츠에 완벽하게 맞추었다. 부가티는 옵션으로 일반 시론의 것보다 16kg 더 가벼운 마그네슘 림 세트를 준비해 두기도 했다.

 

시속 440km/h의 시론 슈퍼 스포츠, 가격은?

 

시론 슈퍼 스포츠를 통해 부가티는 극한의 하이퍼 슈퍼 스포츠카를 개발했다. 많은 기술적 변형과 완벽함을 추구한 덕분에 이 시론 슈퍼 스포츠를 매우 특별한 성격, 디자인, 타의 추종을 불허하는 독보적인 럭셔리와 편안함을 갖춘 가장 빠른 양산형 모델로 만들 수 있었다. 부가티는 몰스하임의 본사에서 이 놀라운 자동차를 생산하고 있다. 첫 번째 시론 슈퍼 스포츠는 2022년 초 기본가격 320만 유로(약 43억 원)에 고객에게 인도되었다. 

 

 

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