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차량용 CFRP 부품의 내구 성능 검증 방법에 대한 연구
양대근(Daegeun Yang),김효성(Hyosung Kim),이재원(Jaewon Lee),김규식(Kyusik Kim),정세웅(Sewoong Jung) 한국자동차공학회 2021 한국자동차공학회 부문종합 학술대회 Vol.2021 No.6
최근 국·내외에서 연비규제 및 경량화를 위한 차량용 부품 개발이 활발하게 이루어지고 있다. 하지만 단순히 경량화만을 목적으로 개발되어진다면 차량의 안전성에 대한 신뢰도는 현저히 떨어질 것이다. 그러므로 본 논문에서는 차량용 CFRP 부품 중 너클과 LCA에 대한 내구 성능 검증 방법에 대하여 기술하고 있다. 차량 주행 중에 발생되는 진동에 대한 내구 성능 검증을 위해 우선 실차량 주행 시 발생되는 진동을 측정하고 이를 변환하여 각 방향별 진동 내구 평가 모드를 도출하였으며 시험 계측 장비로는 지멘스社 Test.Lab을 통하여 계측 및 분석을 하였다. 또한 대상 부품의 실차 장착 상태를 모사한 지그를 제작하여 타부품과 체결한 상태에서 내구 실험을 진행하였으며 내구 평가 모드에 대한 시험 셋업은 전/후, 좌/우, 상/하 방향으로 나누어 진행하였다. 전/후 방향 시험은 휠허브에 장착된 지그를 이용하여 바퀴 중심을 기준으로 차량의 전/후 방향으로 하중을 가하였으며, 좌/우 방향 시험은 타이어의 동반경을 모사하는 지그를 이용하여 차량의 좌/우 방향으로 하중을 가하였다. 또 상/하 방향 시험은 휠 센터를 중심으로 차량의 상/하 방향으로 하중은 인가하였다. 실차장착 내구시험에 앞서 개발 부품의 안정성을 확인해 보기위해 실차 하중 데이터와 실차량을 장착상태를 모사한 지그를 이용하여 실차 하중 상태를 모사한 시험을 진행하여보았다. 이 시험 결과는 향후 실차 장착 주행 시험 데이터와 비교 분석하여 부품 내구 시험에 활용 되어 질 수 있을 것이다.
탄소복합재 적용 너클의 다축 내구 시험 방안에 대한 연구
양대근(Daegeun Yang),이재원(Jaewon Lee),박광민(Gwangmin Park),김규식(Kyusik Kim),권익진(Igjin Kwon) 한국자동차공학회 2021 한국자동차공학회 부문종합 학술대회 Vol.2021 No.6
차량의 경량화는 차량 전체의 구동 저항력을 감소시켜 동일 에너지에서도 더욱 많은 힘을 낼 수 있는데, 자동차 중량을 10% 줄일 경우 가속도 및 제동능력의 향상 그리고 약 8%의 연비 향상과 함께 배출가스가 감소되는 효과가 있는 것으로 알려져있다. 이와같이 경량화의 중요성과 효과가 인식되면서 경량 차체 제작을 위한 연구가 진행되어 왔으며 본 논문에서는 실차 하중 데이터를 분석하여 CFRP 제품의 내구 성능을 검증해 볼 수 있는 방안을 제시하였으며 이를 통해 부품단위에서의 내구 성능 시험을 수행하였다. 실차 하중 환경 재현을 위한 가속도 데이터는 선정된 대상 차량의 주요 위치에 가속도 센서를 장착하고 DAQ를 통해 데이터를 수집하였다. 실제 도로 주행 코스는 고속도로, 비포장로, 시내도로, 지방도로 나뉘어 총 1,400km에 해당하는 거리를 주행하였다. 또한 특수로 주행시험을 통해 내구 가속화 및 실제 도로 시험과의 데미지값에 대한 비교를 위하여 주행시험장 내 특수로를 이용하였다. 각 모드별 상관관계 분석을 바탕으로 내구모드에 대한 알고리즘에 대입하여 내구 모드를 도출하였으며 가장 최적화된 모드를 최종 선정하였으며 실제 도로 조건인 타겟 데이터에서 최종 250,000km 상당의 타겟 데미지를 선정하였다. 실제 도로의 주행 거리는 1,400km이나 최종 250,000km에 대한 weighing을 적용하여 최종 내구 평가 모드를 도출하였으며 이는 향후 개발될 제품이 실차에 장착되기 전 내구성능 검증을 위한 자료로 활용되어질 수 있다.