| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2021년 가을 (11/24 ~ 11/26, 경주 라한호텔) |
| 권호 | 27권 2호 |
| 발표분야 | D. 구조 재료 분과 |
| 제목 | 경량 차체모듈 재질변경에 따른 소재 두께 선정 |
| 초록 | 전기차(EV) 모델 출시 및 수요증가로 인하여 주행거리 증가를 위한 배터리용량 확대가 오히려 중량를 야기하는 문제가 발생하여, 차체 경량화와 강도를 유지하기 위한 경량소재 및 고강도 강을 복합적용이 글로벌 자동차업계에서 대두되고 있었다. 그리고, 경량소재 차체부품의 적용이 점차적으로 크게 늘어가는 상황에서 현 양산에서 적용한 STEEL 소재 부품과 유사한 강도 및 강성을 만족시키는 재질선정(Material Design)의 중요성아 점차적으로 크고 있다. 본 연구에서는 경량소재인 알루미늄으로 재질 변경하는 차체부품을 선정하여 STEEL 양산품과 동등한 강성이면서 경량효과를 가지는 소재 최적화 두께를 도출하고자 한다. 경량소재인 알루미늄이 적용되는 차체모듈 인 F/APRON으로 자동차의 정면부를 구성하는 구조물로 엔진 및 변속기 등 동력원이 장착되면서, 정면충돌시 부품변형을 통하여 탑승자의 안전을 도모하는 차체모듈이다. 양산 STEEL제품 중량 대비 10% 경량을 목적으로 동등 강성이 확보되면서 제품 성형제작을 고려하여 재질변경 단품들을 변경하였으며, 재질도 연신율이 높아 차체부품 제작에 적합한 알루미늄 5083을 선정하였다. 재질변경 단품이 반영된 F/APRON에 대하여 양산 F/APRON과의 정강성 해석을 통하여 경량재질 변경에 대한 구조적 분석과 강성 고려한 최적 두께를 분석하였다. 강성해석 외력은 현재, 정면 충돌시험속도보다 다소 높은 충돌속도 60 Km/h로 설정하여 초속 16,5m/s로 단위 변환하여 외력값을 8..3N으로 지정하였다. 재질변경 소재두께는 1.2 / 1.5 / 2.0 / 2.3t로 선정하여 두께별 강성 분석을 진행하였다. 비교를 위하여 양산 F/APRON은 변형량은 0.00225mm로 도출되었으며, 경량소재 두께별로 1.2t / 0.00226mm 1.5t /0.00227mm, 2.0t / 0.00223mm , 2.0t / 0.00221mm 로 결과 값이 나타났다. 재질 두께별 해석결과를 분석하면 F/APRON은 양산품과 경량개발품의 변형량 차이는 큰 차이는 보이지 않았으나 본 시험에서 적용한 Al 5083 소재는 STEEL 양산품과 동등 해지는변형량 결과를 얻기 위해서는 2.0t 이상 적용 해야되는 결과를 도출하였다. Al 5083 2.0T로 단품 재질변경한 F/APRON 모듈에 대한 동강성에 대하여 LH를 해석을 진행하여 1차 고유진동수 값이 75.979Hz로 나타나 엔진 공진주파수인 30Hz를 회피하여 Al 5083 2.0t 적용 차체부품이 주행진동흡수 및 대응에 대한 우수한 신뢰성을 가진다고 판단된다. |
| 저자 | 최현범1, 김상유2, 최강훈1, 이상헌1 |
| 소속 | 1(주)호원 기업부설(연), 2조선대 |
| 키워드 | <P>경량화; F/APRON Module; 알루미늄; 정강성; Material Design </P> |
