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| GT-R LM NISMO |
1. 개요
GT-R LM 니스모는 2015년에 닛산이 제작한 유래 없는 FF 방식의 LMP1-H 클래스 차량이다.[1] 닛산 GT-R과는 이름만 같을 뿐 구동방식 등 전혀 다른 차량이다.[2] 계획대로만 만들어졌다면 LMP1의 하이브리드 클래스가 4강 체제가 될 수 있었을 정도의 잠재력을 가진 차였지만, 설계의 핵심이 되는 하이브리드 시스템에 너무나도 막중한 임무가 주어졌고, 해당 하이브리드 시스템이 실패하며 최하위권을 피할 수 없게 된 비운의 프로토타입이다.2. 상세
GT-R LM 니스모의 기본 설계 철학은 프런트 엔진을 통해 얻는 우월한 공력 성능, 65:35 무게 배분에 착안한 FF 구동 방식과 빠른 코너링 성능, 그리고 직선에서는 비교가 불가능한 가속과 최고 속도 성능이다. 이런 일면 불가능해 보이는 성능을 가능케 할 것이 개요에도 서술되어 있듯 이 차량의 기본이자 뼈대, 알파 & 오메가가 되는 하이브리드 시스템이다. 이 하이브리드 시스템은 포뮬러 1 차량들이 2009, 2011~2013년에 사용하던 KERS와 같은 기계식 플라이휠 시스템이였는데, 후술할 영국의 토로트랙(Torotrak)사에서 맡은 부분이였다.기본적으로 GT-R LM 니스모의 동력 전달의 기본이 되는 닛산의 VRX30A 3.0L V6 트윈터보 엔진은 차체의 앞쪽에 장착되어 앞 바퀴만을 굴린다. 당연히 LMP1 레벨의 레이스카에서 이런 설계를 채용하면 토쏠리는 토크 스티어, 가속 시 하중 특성에 따른 가속력, 트랙션 저하 등 불리한 점이 많지만, 이러한 설계를 채용한 이유는 이 차가 코너를 탈출하며 가속 할 때에는 약 750 마력을 내는 8 MJ급 플라이 휠 하이브리드 시스템이 뒷 바퀴에 동력을 전달하며 사륜 구동으로 달릴 예정이었기 때문이다. 때문이다. 이는 WEC의 규정의 헛점[3]을 노리고 채용한 설계 였는데, 원래는 미드십 설계의 패널티 성격으로 만들어진 WEC의 에어로 규정이 FF를 채용함으로서 이점으로서 작용하는 것이다.
우선 엔진을 섀시 앞쪽에 탑재함으로서 섀시 뒷쪽 중앙의 공간을 비운다. 그와 동시에 차체의 앞에는[4] 거대한 프런트 스플리터를 장착하여 막대한 그라운드 이펙트를 생성할 수 있게 한다. 스플리터에서 차체 밑으로 들어간 공기는 일반적인 레이스 카 처럼 차체의 옆면으로 배출되지 않고 차체 하면을 따라 흐른다. 차체 중앙의 비워둔[5] 공간에 설치한 공기 터널로 흘러 차체의 후면에서 디퓨저 위로 배출된다. 이를 통해 엄청난 양의 다운포스는 유지하면서도 공기 저항은 최소화 할 수 있다. 이를 위해서는 앞쪽 공간의 극소한 공간에 엔진을 탑재할 필요가 있는데[6], 벤 보울비(Ben Bowlby)와 닛산의 기술자들은 이를 해내고 만다. 물론 엄청나게 타이트한 패키지였고, 이는 후술할 문제들의 원인 중 하나이기도 했다.
FM 설계에 따른 우월한 공력 성능은 분명 큰 장점이지만, 엔진을 앞에 탑재하는 것의 단점을 커버하지 못하는데, 여기서 등장하는 게 바로 플라이 휠 시스템이다.
2.1. 하이브리드 시스템의 막중한 임무
GT-R LM 니스모에 플라이 휠을 탑재함으로서 주어지는 이점은 다음과 같다:- 플라이 휠 시스템이 브레이킹 과정에서 회생 제동을 통해 막대한 에너지를 확보하기 때문에 브레이크의 부담이 줄어든다. 이는 작은 브레이크와 더욱 간소화된 냉각 계통으로 이어지며, 이를 통해 공기 저항을 줄이며 경량화를 이루는 것이 가능하다.
- 브레이크가 작기 때문에 휠의 크기도 줄일 수 있고, 이는 사이드월이 더 큰, 즉 자체적으로 더욱 큰 충격을 감당할 수 있는 타이어를 탑재할 수 있다. 닛산은 이를 위해 미쉐린에게 GT-R LM 니스모를 위한 특별한 타이어를 주문했고, 미쉐린은 주문을 받아들여 해당 타이어를 실제로 완성해주었다. 또한 서스펜션의 작동 범위가 짧아지기 때문에 컴팩트한 패키징과 가벼운 서스펜션을 장착할 수 있어 현가하질량을 감소시킬 수 있었다.
- 가속에서 플라이 휠이 절반 이상의 출력을 감당하기 때문에 엔진과 클러치, 기어박스의 부담을 줄일 수 있다. 또한 다른 하이브리드 레이스 카들 보다도 연비 또한 향상시킬 수 있었다.
- 기계식 플라이 휠 하이브리드 시스템은 뒷 바퀴와 직접 연결 되어 있었기 때문에 반응 속도가 매우 빨랐다. 최고 회전수인 60000 RPM으로 상승하고 다시 에너지를 방출하는데 기존의 하이브리드와는 비교가 불가능한 반응 속도를 자랑했다.
결과적으로 이를 통해 차체에 돌출된 에어로파츠를 장착하지 않아 공기저항을 최대한 줄이고, 프런트 스플리터와 에어로 터널에서 생성되는 다운포스와 차체의 무게중심 (엔진)을 일치하게 한다. 이에 따라 GT-R LM 니스모는 설계대로라면 컴팩트하며 공기저항은 극도로 적으면서도, 다운포스는 충분하고, 거의 완벽한 무게와 에어로 밸런스를 가진, 총 출력 1250 마력의 오직 르망 24시만을 위해 만들어진 엄청난 괴물이 될 수 있는 잠재력을 가질 수 있었다. GT-R LM 니스모는 이를 통해 재가속 구간에서는 모든 차를 제치고, 그 후에는 우월한 공력 설계를 통해 얻는 고속 영역 가속 성능과 최고속도로 모든 라이벌을 따돌리는 차가 되었을지도 모른다.
2.2. 토로트랙의 중도 하차
문제는 이런 막중한 임무를 맡은 하이브리드 시스템을 공급할 토로트랙이었다. 기존 계획대로라면 토로트랙의 플라이휠은 750마력이 아니라 이보다 2배인 1500마력의 출력을 내기 위해 설계된 물건이었다. 이것이 토로트랙의 능력 부족으로 목표를 하향 조정한 수치가 750 마력이었고, 이마저도 GT-R LM 니스모에는 탑재되지 못했다. 이는 사실은 예정된 수순이었는데, 토로트랙은 레이스 밖에서도 공급하는 회생제동 시스템이 설계, 요구 출력을 충족하지 못하는 일이 빈번한 회사였다. 이는 레이스에서도 마찬가지여서 토로트랙이 중요한 역할을 담당한 프로젝트가 실패한 전적도 있었다. 그런 토로트랙을 파트너로 선택한 닛산은 LMP1-H 클래스의 선두를 달리는 포르쉐 919 하이브리드 대비 20초나 차이나는 굴욕을 겪고 만다. 게다가 21번 차량은 LMP2 클래스 폴 포지션 차량보다 고작 0.248초 빠른 랩타임을 기록하면서 충격을 주었는데, 일반적으로 LMP1과 LMP2 사이의 격차는 F1과 F2처럼 수준차이가 하늘과 땅 차이이기 때문이다.[7] 결과적으로 플라이 휠이 장착되지 않은 GT-R LM 니스모는 마치 전기모터가 빠진 닛산 리프와도 같은 꼴이 된다.막대한 양의 운동에너지를 회생제동으로 회수하는 플라이 휠이 없으니, 당연히 브레이크의 부담이 커졌고, 기존 설계도에 그려졌던 브레이크가 이를 감당하지 못하는 것은 당연한 일이었기에 더 큰 브레이크와 이를 위한 18인치 휠을 장착했다. 더 큰 휠, 브레이크, 냉각 계통은 서스펜션이 작아져야 함을 의미했고, 이러한 디자인 변경은 차의 핸들링과 밸런스, 심지어 공기역학 설계마저 망가뜨리고 만다. 서스펜션의 중요성을 생각하면 여기서 GT-R LM 니스모는 이미 반 죽은 레이스카가 된 것이다. 서스펜션은 작아졌지만 휠은 커졌기에, 당연히 이는 서스펜션의 부담으로 이어졌고, 촉박한 개발 시간과 부족한 재정지원이 겹쳐 테스트 도중 서스펜션이 망가지고 사고가 나서 또 다시 대대적인 재설계에 돌입, 이를 위해 실버스톤과 스파라는 WEC 캘린더 내의 데이터 수집을 위한 귀중한 기회들을 놓지고 만다. 결과적으로 GT-R LM 니스모는 고속에서 연석 위에 올라타는 것이 불가능한 레이스 카가 되어버렸다. 교체한 브레이크도 말이 아니었던 건 마찬가지인데, LMP1 수준의 레이스카에서 쓰는 브레이크는 타사 캘리퍼 같은 물건을 구매해서 장착하는 식으로 바로 쉽게 해결 가능한 부품이 아니었기에 대체 브레이크를 찾는 것도 문제였고, 대체제로 적용한 브레이크도 컴파운드와 냉각 성능이 떨어져 문제가 컸다. 당연하지만 13인치 휠에 사용하는 커다란 사이드월을 가진 전용 타이어를 쓰려던 차를 18인치 휠용 일반 타이어를 사용하니 댐핑 능력도 더 떨어졌고, 이는 부실해진 서스펜션과 맞물려 차량의 운동 성능은 더욱더 처참한 나락으로 빠져버렸다.
문제는 여기서 끝나지 않는다. 상술된 문제들은 감속과 코너링 중의 문제고, 더 큰 문제는 코너 탈출과 재가속 과정에 있었다. 이 차의 클러치와 여타 트랜스미션 부품은 하이브리드 동력 시스템이 코너 탈출 직후 재가속을 할 때 절반 이상의 출력을 감당하는 것을 전제로 설계되었는데, 이것이 빠지니 트랜스미션에만 막대한 부하가 걸렸고, 실제로 3대 중 2대가 리타이어 한 것에는 서스펜션이 박살나는 등의 문제 이외에도 이러한 부하를 감당하기 위해 설계되지 않은 클러치가 망가지는 문제가 있었다. 하이브리드가 동력을 전달할 예정이었던 뒷 바퀴에 동력원이 없어 전륜구동으로만 주행하니 참담한 재가속 성능에 토크 스티어까지 발생했으며, 막대한 출력 부족에 시달렸다. 또 플라이 휠은 빠졌더라도 기본적으로 하이브리드를 위한 설계는 남아 있었기에 이는 사하중[8]이 되었고, 매우 무거운 플라이 휠 중량이 빠지니 차체의 무게 밸런스도 망가졌다.
결과적으로 이 차는 기본적인 요구성능도 충족시키지 못하고, LMP2보다 출력도 낮을 뿐만 아니라[9], 한참 느려도 한참 느린 GTE 클래스랑 경쟁해야 할 수준의 똥차가 되고 만다.
2.3. 그 와중에 빛나는 기초 설계와 엔진
GT-R LM 니스모는 비교가 불가능한 가속과 최고속도 성능으로 직선에서는 따라올 차가 없었고, 이는 당시 뮬산 스트레이트에서의 최고속도인 339km/h로 드러난다. 오히려 3대 중 1대라도 24시간을 주행하고 LMP2 ~ LMGTE 급 레코드를 기록 한 것, GT3 차량과 맞먹는 엔진 출력을 가지고도 르망 24시 참가 차량 중 가장 빠른 최고 속도를 내는 것을 보면 기초 설계의 잠재력, 그리고 닛산이 자랑하는 엔진 설계 능력의 결과물인 VRX30A의 성능과 신뢰성이 드러났다면[10] 라 사르트 서킷에서 포르쉐, 토요타와 함께 우승을 위한 경쟁에 참여할 수 있었을 것이다.다만 이 결과는 코너링이 병신(...)이 되어 다운포스를 상당수 포기하고 직선 성능에 올인한 탓에 나온 기록이므로, 이를 감안할 필요가 있다.
2.4. 결과와 패인
결과적으로 닛산의 2015년 시도는 참담하였는데, 상술되었듯이 개별 팀들이 겨루는 하위 클래스인 LMP2 만도 못한 랩 타임과 3대 중 2대가 리타이어하는 결과를 냈다. 완주한 22번 차량은 경기 종료 직전까지 살아남아 24시간을 무사히 주행했지만, 이마저도 최종 랩 카운트는 고작 240랩 정도로 LMP2, 심지어 가장 낮은 클래스인 LMGTE-AM과 비교도 못 할 정도로 완주한 차량들 중에선 꼴지였다. 문제는 이 240랩이 우승한 포르쉐 919 하이브리드 #19번 차량이 주행한 395랩의 70%가 넘지 않는 랩 수 였기에 결론적으로 규정에 따라 완주로 인정받지 못했다.[11] 어쩌면 이것이야말로 WEC 최상위 카테고리 LMP1-H에 컨스트럭터로 참여한 닛산의 최대 치욕이자, 리타이어로 DNF하는 것 보다 더한 수치였다.이 차의 패인은 기본적으로 3가지이다.
- 하이브리드 시스템에 과도하게 의존한 설계, 하이브리드 시스템에 차질이 생겼을 때를 대비한 플랜 B의 준비 없이 원계획대로만 추진한 팀의 판단 실수.
- 회사 상부의 의지 부족과 당시 르노 모터스포츠 프로젝트의 독단적인 의사 결정.
- 그에 따라 매우 촉박했던 14개월의 설계 일정, 부족한 인원들과 예산.
이중에서도 특히 촉박한 일정은 이 차가 회생될 가능성 자체를 닛산 스스로 부정하게 만들었다. 결과적으로 고출력의 하이브리드 시스템에 기대 엄청나게 급진적인 설계를 채용했지만, 그 하이브리드 시스템이 실패함으로서 같이 침몰한 계획이라고 할 수 있다. 이미 과거 애스턴 마틴이 촉박한 설계 일정으로 계획을 망쳐서 1위 페이스의 차량과 대략 10초 정도 가량 차이가 나는 DBR1-2를 만든 과거를 생각해보면 애스턴 마틴의 실수를 닛산이 반복했다고 할 수 있다.
2.5. 사족
2015년 르망 24시 이후 벤 보울비와 그의 팀은 토로트랙의 플라이 휠 시스템을 대체할 전기식 하이브리드 시스템을 개발함과 동시에 원 설계 철학을 재현하려고 다시 한번 시도하게 되고, 하이브리드 시스템의 개발이 진척되면서 긍정적인 신호들이 나왔으며 2016년에는 경쟁 가능한 차가 만들어 질 수도 있었다는 가능성을 제시하기도 했다. 당시 9월 경에는 서킷 오브 디 아메리카스에서 위 사진 속의 프로토타입으로 이틀 동안 테스팅도 진행했으나 새로운 하이브리드 시스템은 KERS와 비슷했던 원 설계와 달리 2014년 이후 부터 쓰이게 된 F1의 전기식 하이브리드 시스템과 유사한 점이 많았고, 무엇보다 모기업 르노가 2016년 원래 르노 F1 팀이였던 로터스 F1 팀을 다시 인수하여 2016 시즌 컨스트럭터 복귀를 결정하여, 닛산 모터스포츠 부문의 예산은 F1으로 모두 옮겨가게 된다.[12] 물론 2015년의 굴욕의 책임을 질 사람도 필요했을 것이다.
그렇지만 닛산이 WEC에서 완전히 철수한 것은 아니었다. 2018년에 LMP1으로 참가하던 커스터머 팀인 바이콜레스 레이싱이 닛산 GT-R LM 니스모에 탑재했던 3.0 L V6 엔진을 사용하기는 했으나 2019년에는 깁슨 V8 엔진으로 교체하여 출전하였고, 2016년 WEC까지만 해도 LMP2에서 꽤나 많은 팀들이 닛산의 엔진을 사용하기도 했다. 하지만 이것도 2017년부터는 LMP2 규정의 대변경과 함께 깁슨의 독점 공급으로 끝났지만 말이다.[13]
이 차가 보여준 가능성과 도전 정신, 닛산의 엔진 설계 능력을 생각해보면 실로 아쉬운 결정이 아닐 수 없다. 그 후 닛산은 계속해서 모터스포츠 참여를 줄여 현재에 이르러서는 포뮬러 E, GT3 클래스가 참가할 수 있는 몇몇 경기, 그리고 예전부터 꾸준히 참가해오던 슈퍼 GT[14]정도 밖에 나가지 않고 있다는 것을 생각해보면, 이 차가 한동안은 닛산의 마지막 최상위 클래스 경주차가 될지도 모르는 일이다.
2021년, 닛산이 LMP2를 구입하여 LMDh 출전에 대한 평가를 진행한다는 루머가 나오면서 GT-R LM 니스모 이후 닛산이 다시 최상위 클래스로 나올 수 있을지 기대를 모으고 있었으나 이후 별 다른 소식이 나오지 않으면서 닛산의 WEC 복귀는 요원해 보인다.
여담으로, 아우디 R18 E-Tron Quattro 또한 플라이휠 하이브리드 시스템을 채택하였다. 차이점이라면 이쪽은 플라이휠을 모터 발전기로 작동 시켰다는 점.
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[1] 후륜구동이긴 하지만 엔진이 전방에 위치한 르망 레이스카는 이미 미국의 파노즈 사에서 파노즈 에스페란테 GTR-1, 파노즈 LMP-1 로드스터 S등을 선보인 바 있다.[2] 다만 GT-R 계열 특유의 4개의 원형 테일램프, 헤드라이트등 디자인 코드를 어느 정도 공유하긴 한다.[3] 이라고는 하지만 GT-R LM 니스모처럼 프런트 미드십(이하 FM)으로 채용하지 않으면 누릴 수 없는 이점이다.[4] 규정에 따라 크기에 제한이 없는[5] 원래 미드십이라면 엔진과 냉각 파이프 등이 들어갈 공간이다.[6] 기껏 차체 하면의 공기저항을 줄여놨는데 엔진룸 때문에 정면의 면적을 키우면 말짱도루묵인건 뻔한 이야기다.[7] 설상가상으로 닛산은 폴 포지션 차량이 기록한 결과의 110% 이내로 랩 타임을 기록하지 못해 그리드 패널티를 부과받으며 닛산이 출전시킨 21,22,23번 차량 모두 LMP 클래스의 최후미 그리드로 배치되었다.[8] 고정하중이라고도 하며 물체의 위에 올려놓은 추의 중력 작용과 같이, 정지한 채 외관상 전혀 외력으로서의 작용을 하지 않는 하중이다. 주로 구조물의 자중으로, 설계시 구조물의 치수로부터 정확하게 계산할 수 있다.[9] 스펙상으로 6기통 터보 엔진의 출력은 500 마력 가량 밖에 안된다.[10] 물론 코스워스에서 디자인에 참여하고 제작했다. 기본 설계는 닛산에서 제작하였다.[11] 다만 니스모만 이렇게 된 건 아니었으며 같은 클래스의 바이콜레스 4번 차량도 이 규정에 의해 완주로 인정받지 못했다.[12] 닛산은 르노 그룹에 인수되고 얼마 지나지 않은 2000년대 초반의 마일드 세븐-르노 시기에도 르노의 F1 프로그램에 다양하게 참여한 바 있다.[13] 다만 르망 24시에서 닛산 엔진이 모습을 보인 것은 2016년 경기가 마지막이었지만, 다른 르망 관련 시리즈로 넓히자면 2019-20시즌 아시안 르망 시리즈까지는 LMP2 AM 클래스에서 계속 쓰였었다.[14] GT500 클래스와 GT300 클래스