1. 수행배경

• INU Racing은 한국자동차공학회(KSAE)가 주최하는 FSK 대회인 자작자동차대회에서 우수한 성적을 거두기 위해 

  ANSYS 기반의 유체해석을 바탕으로 프론트윙, 리어윙, 디퓨저 등의 공력장치를 설계 및 제작하여 다운포스를 확보하고 주행 안정성과 코너링 성능을 극대화하고 있습니다.

  코너링 시 롤로 인해 프론트윙 또한 지면과 평행이 아니게 되며 이는 실효받음각 증가로 인한 와류와 항력증가, 비대칭유동 증가, 지면과의 충돌로 프론트윙이 파손되는 위험을 해소하고 지상고를 공격적으로 낮추기 위해 작품을 고안했습니다.

2. 수행기간

• 작품 제작 내용	추진일정					비 고
  	5월	6월	7월	8월	9월
  카티아 H/W설계	v
  ANSYS 유동해석	v
  자재구입	v
  제작		v
  테스트		v	v
  대회 검증				v

3. 개발작품 설명

• INU Racing은 차량 코너링 시 롤(Roll)로 인해 프론트윙이 지면에 닿아 파손될 수 있는 구조적 위험 때문에, 성능을 포기하고 프론트윙의 지상고를 높이는 방식으로 타협해야 한다는 문제에 직면해 있습니다. 이러한 상황은 다운포스 손실로 이어져 주행 안정성과 코너링 성능을 저하시킵니다.

  이를 해결하기 위해 INU Racing은 기계식 롤 연동형 액티브 프론트윙 시스템을 제안합니다. 차량이 코너링할 때, 외측 바퀴에 더 큰 하중이 실리며 해당 바퀴가 범프(Bump) 하게 됩니다. 이로 인해 서스펜션의 스프링과 쇽업쇼버가 압축되고, 서스펜션 구조에 포함된 벨크랭크(Bellcrank)의 각도에 변화가 발생합니다.
  INU Racing은 이 벨크랭크의 각도가 롤이 발생할 시 변화하는 점을 이용해 벨크랭크와 프론트윙을 기계적으로 연결하여 롤에 따라 프론트윙의 각도가 변화하여 지면수 평행을 유지하도록 하였습니다.

• 코너링 시 롤로 인해 프론트윙 또한 지면과 평행이 아니게 되며 이는 실효받음각 증가로 인한 와류와 항력증가, 비대칭유동 증가, 지면과의 충돌로 프론트윙이 파손되는 위험이 존재합니다. 이로 인해 팀은 그라운드 이펙트 성능을 일부 포기하고, 프론트윙의 지상고를 높이는 타협적인 설계를 채택해 왔습니다.

  하지만 코너링 중에도 프론트윙이 지면과 평행을 유지할 수 있다면, 윙의 받음각(Angle of Attack)이 일정하게 유지되어 비대칭 유동에 의한 와류 생성과 항력 증가 현상을 방지할 수 있습니다. 또한, 윙 끝단이 지면에 닿아 파손되는 위험이 줄어들어, 보다 공격적으로 프론트윙 지상고를 낮추는 것이 가능해지고, 이에 따라 지면효과(Ground Effect)를 극대화한 공력 성능 향상이 기대됩니다.

4. 제품의 차별점

• 일반적인 액티브 윙 시스템은 차량의 롤링을 센서로 감지하고, ECU를 통해 전자적으로 윙의 각도를 제어하는 방식이 주로 사용됩니다. 이때 윙은 고속 주행 중 큰 다운포스와 항력을 받기 때문에, 리프트 동작을 위해 유압 시스템이나 고출력 리니어 액추에이터가 필요합니다. 그러나 이러한 방식은 무게 증가, 제어 시스템의 복잡성, 높은 제작 및 유지보수 비용, 전자장비의 내구성 문제 등의 한계를 갖습니다. 특히 리니어 액추에이터는 반복적인 하중에 의해 수명이 짧아질 수 있으며, 센서 기반 제어는 상황 인식과 반응 속도 측면에서 제약이 있습니다.

  INU Racing이 제안한 기계식 롤 연동 프론트윙 시스템은 이와 다른 방식으로, 순수한 기계적 원리를 활용한 설계입니다. 차량에 롤이 발생할 경우 서스펜션에 연결된 벨크랭크의 회전각이 변하고, 이 회전 운동이 로드엔드와 와이어를 통해 프론트윙에 전달되어 윙이 리프트됩니다. 전자장치 없이 차량의 동적 변화를 그대로 반영하는 구조이며, 이를 통해 직관적이고 빠른 반응 속도를 확보할 수 있습니다.