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최현범(Hyun Bum CHOI),백승엽(Seung Yeup BACK),최강훈(Kang Hun CHOI),이상헌(Sang Heun LEE) 대한기계학회 2021 대한기계학회 춘추학술대회 Vol.2021 No.6
전 세계적으로 강화되는 환경정책으로 인한 자동차 배기가스 규제에 대응을 위한 연비개선 방안도출은 각 자동차 메이커에서 주요한 과제로 대두되고 있다. 특히, 전기 에너지를 동력원으로 하는 전기 자동차는 주행거리 확보를 위하여 배터리 용량을 늘렸으며, 이에 따른 차체 중량이 증가하는 문제가 야기되었다. 이에 전체 중량의 30%를 구성하는 차체 (BIW : Body In White)를 경량소재를 적용함으로 중량 감소를 통한 연비개선을 달성하고자 하는 연구는 지속적으로 수행되고 있으며 차체 외 후드(Hood), 테일게이트(T/Gate), 도어(Door) 등에 확대되어 일체형 프레임 구조 및 경량 재질 적용 등 영향을 미치고 있다. 하지만, 국내 완성차 업체는 해외 완성차 업체와 비교하여 소극적인 변화를 보여주고 있다. 본 연구에서는 해외 경쟁차의 프론트 도어 실물에 대하여 비틀림 정강성(Torsion Static stiffness) 및 동강성(Dynamic stiffness) 시혐을 수행하여 국내 완성차 도어 기준 또는 강성시험 결과와 비교하여 구조적인 차이점을 도출하고자 한다. 유럽 업체 1종 및 아시아 1종으로 해외 경쟁차의 프론트 도어를 선정하였으며, Door Frame 일체형, 분리형과 Door Inpact beam 형태에 따라 PNL형태와 환봉(Pipe) 형태 등으로 구조를 나눌수 있다. 비틀림 정강성은 Fig 1 같이 도어를 고정 한 후, 도어 상단 코너에 350N의 하중을 가하여 비틀림 변형량을 측정하였다. 측정결과 유럽차종은 12.55mm, 아시아 차종은 17.36mm, 유럽차종 만 국내 완성차 기준인 16mm 이하 기준을 만족하였다. 특히, 아시아 차종은 프레임 도어 형태로 프레임 용접연결부위가 하중 가하는 경우, 응력 집중되는 취약부 역할을 하여 이와 같은 결과 차이가 나타난 것으로 판단된다. 정강성은 Fig 2와 같이 도어를 메달아 진동해머로 도어의 지정부위를 타격하여 나타난 진동값을 구하였다. 동강성 시험 결과, 1차 고유진동수는 유럽차종은 33.08Hz, 아시아 차종은 38.85Hz로 나타나 둘 다 공진 주파수 30Hz를 회피한 결과를 나타났다. [그림 본문 참조]
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