차의 뒷 트렁크에 마치 비행기 날개처럼 붙어있는 것을 스포일러(spoiler)라합니다.
자동차의 측면 형상을 보면 프론트 범퍼 본네트을 거치는 위쪽은 볼록하고 아랫쪽은 상대적으로 평평한 구조를 지니고 있습니다. 자동차가 고속 주행을 하게되면 위와 아래로 흐르는 유체의 흐름에 의해 순환(circulation)이 발생하고 이에따른 양력(lift)이 발생할 수 있음을 쉽게 알수 있습니다.
더구나 차량 중량의 많은 부분을 차지하는 엔진 및 트랜스 미션 등이 차의 앞부분에 무게중심을 두므로 차의 후미는 양력으로 위로 뜨는 성질이 발생합니다. 이는 차에 있어서 접지력을 감소시켜 제동력을 떨어뜨리고 주행안정성을 해치는 효과를 낳게 됩니다.
차의 후미 스포일러(spoiler)는 비행기의 익형(airfoil)과는 반대의 형상과 성질을 이용합니다. 즉, 비행기는 양력을 발생시켜 뜰려는 성질을 이용하지만 스포일러는 차의 뒷바퀴의 접지력을 향상시켜 고속주행 중 발생하는 차체에 의한 양력을 상쇄시키는 역할을 합니다.
최근 트렁크 리드에 매우 큰 스포일러를 장착한 차량을 쉽게 볼 수 있습니다. 스포일러를 일종의 멋으로 생각하는 드라이버가 임의로 차량을 개조하여 비행기 날개의 모양을 장착하거나 받음각(angle of attack)을 적당히 설정한 경우가 많습니다. 참으로 안타까운 일입니다. 왜냐하면 스포일러는 매우 값싸게 항력(drag)을 저감시키고 양력을 상쇄시켜 뒷바퀴의 접지력을 향상시킬 수 있는 공기역학적 대안이기 때문입니다.
차량이 주행하기 시작하면 공기는 차량의 본네트 부분인 위와 범퍼 아래쪽인 차체 아래로 분리되어 흐르게 됩니다. 잘아시겠지만 차는 완전한 유선형이 아니므로 공기는 차량 끝의 트렁크부분에 이르기 전에 경계층 박리가 일어납니다. 경계층박리가 일어나면 공기가 흐르는 최초의 부분인 프론트 범퍼 부위는 압력이 높고, 트렁크부분의 박리영역은 압력 회복이 완전히 되지 않으므로 압력이 저하되어 항력이 발생합니다. 또 박리된 경계층은 와류를 형성하고 재 순환영역이나 재 부착이 발생하여 뒷 유리창이나 뒷 트렁크 부분에 먼지나 빗물이 부착되는 현상을 유발시킵니다.
스포일러는 차량의 경계층 박리점을 옮겨서 유체의 흐름을 원할히 하여 항력을 저감시키고 더 나아가서, 스포일러 자체의 위아래의 공기흐름을 유발하여 고속 주행중에 차량 뒷부분이 상승하는 것을 반대로 눌러주는 역할을 합니다.
스포일러의 구조는 비행기 날개모양과 정반대로 이루어 집니다. 대부분의 스포일러는 지면을 향하는 아래쪽이 뭉툭(camber profile)하고 위쪽이 평면을 지니고 있으며 받음각은 유체를 받는 앞쪽이 지면을 향하게 설치하여 자동차의 양력을 상쇄시키는 "down force"를 발생시키기 쉽게 되어 있습니다.
여러분이 스포일러를 선택하신다면 모양과 성능면에서 어느쪽에 기준을 두어 선택하시겠습니까? 스포일러 받음각(angle of attack)이 차의 주행 방향을 기준으로 앞쪽이 아래로 향하는(비행기 날개와 반대)형태를 선택하고 아래쪽이 뭉툭(camber profile)하고 위쪽이 평평한 구조를 선택하십시오. 이런 경우 순환의 방향은 차체의 순환과 반대가 됩니다.
참고로 경주용 차와 같이 무리하게 큰 스포일러를 붙이는 경우 공기의 유동을 교란시켜 오히려 박리점을 뒷 유리창으로 당겨 항력이 증가하고 재부착이 발생하여 먼지가 뒷유리창과 트렁크에 수북히 쌓이는 효과를 낳을 수 있습니다. 스포일러는 멋이 아니고 성능입니다.
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