[공학] 자동차 재료와 설계 및 신기술 동향
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- 목차
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목 차
Ⅰ. 교재 요약 (30장 재료의 설계)
- 1. 개요
- 2. 설계방법
Ⅱ. 교재 요약 (31장 자동차 설계에서 물질과 에너지)
- 1. 개요
- 2. 에너지와 자동차
- 3. 에너지 절약을 이룰 수 있는 방법
- 4. 자동차의 재료범위
- 5. 대체 재료
- 6. 생산 방법
- 7. 결론
Ⅲ. 자동차 고분자 재료개발 동향
- 1. 서론
- 2. 자동차 플라스틱 재료 부품의 기술동향
- 3. 결론
Ⅳ. 자동차 강재의 접합기술동향
- 1. 서론
- 2. 자동차용 강재의 용접특성
- 3. 자동차의 접합기술동향
Ⅴ. 자동차 경량화를 위한 신기술
- 1. 서론
- 2. 본론
Ⅵ. 참고문헌
- 본문내용
-
Ⅱ. 교재 요약 (31장 자동차 설계에서 물질과 에너지)
1. 개요
철강은 자동차 생산에 필요한 강도, 강성, 성형성, 용접성을 만족시키는 가장 값이 싼 재료이다. 납의 2/3 밀도를 가지는 철은 그 중요성이 최근에는 다소 감소되었다. 환경피해를 입히는 배출가스와 연료의 효율성에 대한 관련 법의 제정으로 자동차 업체들은 강철을 대신할 자료를 찾고 있다.
2. 에너지와 자동차
소비자는 연료효율이 좋은 자동차와 환경오염이 적은 차를 원한다. 국가에서 사용된 모든 에너지의 15%가 개인용 자동차에 쓰인다. 기름을 수입하는 국가들은 기름수입을 줄이기 위해 대중교통이용을 장려하거나 자동차 연비를 증가시키도록 하고 있다.
3. 에너지 절약을 이룰 수 있는 방법
자동차를 움직일 때 필요한 에너지를 줄이는 데는 2가지 해결책이 있다.
(a) 엔진 효율 개선 : 엔진은 고효율화 되어있다. 많이 개선되었지만 효율화에는 한계가 있다.
(b) 자동차의 무게 절감 :
Fig. 1 연료 소비량과 자동차생산
(Fig. 1)은 연료 소비율과 자동차 무게에 따른 연비가 자동차에 미치는 영향을 보여준다. 연료 소비율과 자동자의 무게는 선형적이다. 이것이 소형차가 더 경제적인 이유이다. 가벼운 재료를 사용하여 자동차의 무게를 줄여야 한다.
4. 자동차의 재료범위
Table 1 자동차 무게에 연관된 자료
71% 강철 몸체, 패널
15% 구리 엔진 벽 : 기어박스 : 엑셀
4% 고무 호스
밸런스 유리, 구리, 알루미늄, 복합제
대부분의 차 무게는 400kg ~ 2500kg 이다. 일반적인 자동차는 (Table 1)에 보인 것으로 만들어졌다.
5. 대체 재료
대체될 수 있는 후보 재료는 철강보다 가벼워야 하며, 구조적으로는 같아야 한다. 알루미늄이나 마그네슘으로 대체할 때 직접적인 무게 감소가 2.8 ~ 4.3배이다. 생산하는 방법이 거의 변하지 않아서 많은 제조업체들은 이미 이 변화를 수용하고 있다.
무게를 줄일 수 있는 가장 좋은 방법은 자동차 무게의 60%를 차지하고 있는 보디패널의 무게를 줄이는 것인데 이러한 보디패널을 줄이는 것이 실로 더 어려움이 따르게 된다. 사용할 수 있는 후보 재료를 선택해야 한다. (Table 2)
Table 2 차체에 대한 후보 재료의 성질
재 료 밀도 ( )
영의 계수
항복강도
Mild steel 7.8 207 220 132 0.53
High-strength steel 7.8 207 500 이상 132 0.35
Aluminum alloy 2.7 69 193 0.66 0.19
GFRP(chopped fiber, molding grade) 1.8 15 75 0.73 0.21
알루미늄 합금 또는 GFRP의 경우 아주 낮은 탄성계수를 가져서 주어진 하중 하에 아주 많이 휘게 된다. 그리고 GFRP는 너무 낮은 인장 강도를 가지며 소성의 흐름이 생긴다는 점에서 강철 패널을 알루미늄 합금 또는 GFRP의 같은 두께로 대체하는 것은 현실적이지 못하다.
이러한 점에서 해석이 필요하게 되는데 보디패널의 변형을 탄성변형이라고 가정하면 비교는 같은 강성의 판넬에 대하여 행해야 한다 (Fig 2).
- 참고문헌
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Ⅵ. 참고문헌
(1) 자동차 경량화를 위한 신기술 / 임석원 / 강릉영동대학 신소재과 / 열처리공학회지, 제 21권 제 3호 (2008) pp. 164 ~ 170
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