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자동차 차체부품 품질 확보를 위한 단품 평가 방법에 관한 연구
정호중(Jeong Ho Jung),송문섭(Song Moon Seob),최원철(Choi Won Cheol),홍종빈(Hong Jong Bin) 한국자동차공학회 2021 한국자동차공학회 부문종합 학술대회 Vol.2021 No.6
현재 양산중인 자동차는 충돌성능 및 내구성 등… 차량 품질의 중요성이 대두되고 있으며, 완성차 제조사에서는 개발 단계부터 사전 평가를 실시하고 있다. 특히 차체부품의 경우 모노코크(Monocoque) 구조로 여러 조각의 프레스 성형 판재를 용접하여 차체를 구성하고, 평가 방법은 실차 대상의 가혹조건 주행 및 충돌시험 등이 있으나, 이는 BIW(Body in white)의 Full Car 상태의 성능시험이므로 개발 단품 상태의 시험은 확인이 불가한 상황이다. 차체부품 단품의 성능 평가 시험방법이 연구된다면, 단품의 성능 확보를 기반으로 Full Car 상태의 성능 확보 시간이 단축 될 뿐만 아니라 시료수 감소 및 비용 절감 등 많은 이점이 있다. 따라서 본 연구에서는, 차체 부품 중 펜더 마운팅 브라켓을 선정하여, 차체 부품 단품 평가 방법에 대한 연구를 진행하였다. 현재 양산 차종 중 3개 차종의 펜더 마운팅 브라켓 강성 평가를 실시하였으며, 차종당 5개의 시편으로 평가를 진행하였다. 부품의 용접면을 치구에 구속하였으며, 상대부품 체결 부위에 10kgf의 하중을 부여하여 변위수치를 측정하고, 하중 제거 후 영구 변형수치를 측정하여 제품 변형량을 측정하였다. 측정 결과 양산중인 A차종의 경우 15.3mm, B차종의 경우 4.2mm, C차종의 경우 4.7mm를 확인하였으며, A차종과 B차종의 최대 편차는 13.0mm였다. 이러한 결과는 부품 형상 및 차량 하중에 따라 편차가 발생하는 것으로 판단되며, 동일 조건을 구현한 유한요소해석을 통해 단품 평가결과와 유한요소해석 결과를 비교하여 정합성을 확보하였다.
이병룡(Lee Byung Ryong),박상필(Park Sang Pil),홍종빈(Jong Bin Hong),김태원(Teawon Kim),심규호(Gyuho Shim) 한국자동차공학회 2021 한국자동차공학회 부문종합 학술대회 Vol.2021 No.6
최근 자동차 부품의 개발은 경량 소재에 대한 중요성이 부각되고 있으며, 차량의 경량화를 통한 연비 향상 요구가 증대되고 있는 추세이다. 본 연구에서는 자동차의 동력장치 다음으로 고중량인 차체, 그 중에서 내충돌성능이 필요한 부품인 프론트 범퍼 백빔과 프론트 사이드멤버에 대해 복합소재 및 알루미늄 소재를 이용한 경량화와 최적화된 제작 및 조립방법을 제시하고자 한다. 범퍼 백빔과 프론트 사이드 멤버는 부품 수 감소, 경량화, 성형성, 조립성에 중점을 두고 설계, 해석 및 제작을 진행하였다. 범퍼 백빔 개발품의 경우, 알루미늄 소재를 압출 성형하여 내측 보강재로 적용하고 유리섬유 강화 열가소성 플라스틱 소재를 온간 프레스 성형하여 외측 형상으로써 외부 충격에 대해 분산하는 역할을 하였다. 프론트 사이드 멤버 개발품의 경우, 전방 및 후방부로 나누어 개발을 진행하였으며, 차량 충돌 시 전방에서 전달되는 충격을 전달 및 분산하기 위하여 전방부 부품은 알루미늄 소재를 압출 성형하여 제작하였고, 후방부 부품은 상관 부품의 조립성 및 좌면 확보를 위하여 하이드로 포밍 공법을 적용하여 제작하였다. 최종적으로 범퍼 백빔과 프론트 사이드 멤버의 모듈(범퍼 백빔+프론트사이드멤버 LH/RH)은 기존 스틸 대비 30%를 초과하는 경량화를 달성하였으며, 범퍼 백빔의 내충돌성능은 KS93 대차 충돌시험 기준으로 기존 스틸 사양 대비 우수한 결과를 얻을 수 있었다.