14. 자동차 차체의 구성과 제조

자동차 학습/자동차 개발 및 설계 2016.05.04 17:33 Posted by 자동차 전문 교육 자동차 역사가

자동차 차체의 구성과 제조

1. 자동차 차체 개요

자동차는 여러 가지 부품과 재료로 이루어져 있으나, 무게와 재료의 대부분은 금속 재료로 이루어져 있다. 특히 자동차 차체는 강판으로 이루어져 있다. 엔진 관련 부품은 주철 계통이 주를 이루어 있으며, 일부 부품에 경량화를 위해 알루미늄도 사용되고 있다. 차체는 다른 부품이 장착되는 골격을 이루고 있다. 여기에 엔진과 섀시 관련 부품이 장착되고, 실내에는 크래쉬 패드(Crash pad)를 비롯한 자동차 앞뒤 시트와 문짝이 모두 차체에 장착이 된다. 또한 차체는 전후 좌우에 충돌 발생 시 운전자와 탑승자를 보호하는 충돌 완충의 역할도 하고 있다.

 자 이제 차체의 기능에 대하여 간략하게 살펴 보았다. 그러면 차체의 종류는 무엇이 있는지 알아 보도록 하자. 일반적으로 차체는 모노코크 차체(Monocoque body), 프레임 바디(Frame body),

스페이스 프레임(Space Frame body)로 나누어 진다.

 

그림 1. 차체의 종류


1.1 차체의 종류

1) 모노코크 차체(Monocoque body)

①모노코크 차체(Monocoque body) 구조 

모노코크 바디(Monocoque body)는 일체 구조로 된 차체이며, 차체의 각종 성능과 경량화에 유리하게 때문에 대부분의 양산 차량에 적용하고 있다. 현재 모노코크의 바디의 개발 추세는 차체의 각종 성능과 경량화를 위해 TWB와 고장력 강판 등을 적용하고 있다.

②모노코크 바디의 구성과 장단점

박판으로 섀시 부품을 직접 바디에 설치하는 것을 기본으로 하며, 설치부의 강성 확보 등을 위해서 부분적으로 멤버를 갖추거나 부분 프레임에 섀시 부품을 설치한 후 바디에 장착하는 방식이다.

▷ 모노코크 바디의 장점

차실을 낮게 할 수 있어서 차량의 높이를 낮출 수 있으며, 가공 시 점용접을 사용할 수 있어서 양산에 유리하다. 또한 경량화가 가능하여 굽힘과 비틀림 강성이 높은 장점이 있다.

▷ 모노코크 바디의 단점

바디 전체를 이용하여 강성 확보되므로 개조가 쉽지 않으며, 노면이나 엔진에서 발생하는 진동과 소음이 바디로 쉽게 전달되는 단점이 있다. 그리고 구조가 복잡해서 차량 사고 발생 시 차체 수리도 복잡하다.

 현재의 대부분의 승용 차량과 SUV에도 모노코크 구조를 적용하고 있다. 이유는 차량의 경량화와 승차감을 향상을 위해 모노코크 차체(Monocoque)가 절대적으로 유리하기 때문이다. 또한 현재의 차체 기술의 발전에 따라 고장력 강판, TWB, 접착제 본드 등을 적용하여 차체를 경량화 하면서도 강성을 오히려 강화 시키는 방향으로 가고 있다.

 

그림 2. 모노코크 바디(Monocoque Body)

2) 프레임 바디(Frame Body)

①프레임 바디(Frame Body)

일반적으로 프레임 바디(Frame Body)는 사다리 모양의 프레임에 엔진, 미션, 운전석 등등의 무거운 부품을 얹고, 윗쪽의 차체를 결합하는 구조입니다. 대부분의 하중은 프레임이 담당합니다. 

 

그림 3. 프레임 바디(Frame Body)

② 프레임 바디(Frame Body)의 구조와 장단점

▷ 프레임 바디(Frame Body)의 장점

튼튼한 뼈대가 있기 때문에 비틀림 강성이 강하고, 변형이 잘 일어나지 않습니다. 강성이 좋기 때문에 내구성도 좋다. 그래서 무거운 화물을 싣는 트럭 같은 차량은 모두 프레임바디를 씁니다. 모노코크바디의 경우, 차량의 전체적인 외형을 바꾸기 위해서는 모노코크바디 자체를 완전히 새로 설계해야 합니다. 그래서 돈을 적게 들이고, 새로운 차라는 느낌을 주기 위해서는 '페이스리프트'를 합니다. 자동차 외관만 살짝 바꾸어 변화를 준다. 그러나 프레임 바디(Frame Body)의 경우, 차량의 외관만 변경하여, 차량 전체를 새로 설계하지 않아도, 마음만 먹으면 하나의 프레임으로 완전히 다른 모양의 신차를 개발할 수 있다.

▷ 프레임 바디(Frame Body)의 단점

프레임 바디의 단점은 커다란 프레임이 밑에 있으므로, 최저 지상고가 낮아야 하는 승용차의 경우에는 실내를 넓게 만들기가 힘듭니다. 그리고 프레임은 대부분 두꺼운 강철재질로 만들기 때문에 모노코크 바디(Monocoque Body)에 비해서 무겁고, 연비가 나빠지는 결과를 낳습니다. 

 그래서 프레임 바디는 경우는 아의 모하비, 쌍용의 코란도 스포츠 그리고 렉스턴W가 같은 일 부 차량에 적용 되었다. 아무래도 프레임 바디의 특징은 SUV 혹은 짚 형태의 차량과 같은 오프로르와 좀더 무거운 화물을 적재하고 주행하는 최적화 되었다고 할 수 있다.

3) 스페이스 프레임(Space Frame)

스포츠카나 경기용 차의 전용 형식이다. 항공기 모양을 한 골격부재 형상으로 되어 있어 가장 가볍고 동시에 강성도 갖추어져 있다. 아래의 아우디의 스페이스 프레임을 보면 항공기 모양의 골격 구조에 차체 판넬로 이루어진 구조로 되어 있다. 이런 구조는 강성과 동시에 경량화를 동시에 달성할 수 잇다.

 

그림 4. 스페이스 프레임(Space Frame)



13. 모노코크 보디(Mono (monocoque body)의 구조

자동차 학습/자동차 개발 및 설계 2016.04.13 19:58 Posted by 자동차 전문 교육 자동차 역사가

13. 모노코크 보디(Mono (monocoque body)의 구조

모노코크 보디의 독립된 프레임이 없고 박강판으로 제작된 멤버류를 보디의 일부로 해 조립한 것이다. 여기에 엔진, 현가장치, 조향장치 등을 직접 부착한 구조이며 현재 승용차 보디의 주류를 이루고 있다.

모노코크 보디의 대표적인 것에는 계란 껍질형의 구조가 있다. 구조가 계란 형태로 되어 있기 때문에 껍질 자체는 얇아도 이를 손가락으로 누르면 간단히 갈라지거나 깨어지지 않는다.

이것은 누르는 힘이 껍질 전체에 퍼져 부분적으로는 작은 힘으로만 작용하기 때문이다. 이와 같은 구조를 ‘외피구조’라고 말하고 비행기의 구조가 이것에 가깝다고 볼 수 있다. 즉, 모노코크의 원래 의미는 ‘계란’ 등의 모양을 한 껍질 구조를 가리키며 멤버 등의 보강재를 필요로 하지 않는 ‘응력 외피구조’를 의미한다.

그렇지만 실제의 자동차 보디에는 승객의 탑승을 위한 도어부(Door), 시계확보를 위한 윈도부(Window), 또한 엔진 룸(Engine room), 트렁크 룸(Trunk Room) 등의 큰 개구부가 필요한 것 외에도 엔진이나 섀시를 부착하기 위해 이들의 주위에는 적당한 멤버나 보강재를 용접해 구조상 필요한 강도를 갖추고 있다.

따라서 순수한 의미로는 ‘응력 외피구조’라고 칭할 수 없기 때문에 세미 모노코크 보디라든가 단일 구조물이라 칭하는 경우가 있다.

구조의 개요는 승객이나 적재물에 의한 부하, 구동 계통에서의 부하, 앞뒤 서스펜션 부착부의 부하 등에 대응하기 위한 모양을 하기 위해 얇은 강판으로 제작하는 멤버류의 판 두께 형상, 단면 형상 등을 강도, 강성, 안전확보 등의 복잡한 요소를 고려해 결정하고 이를 보디 실에 스포트 용접으로 접합한 것이 있다.

또한 각종 부하를 효율적으로 잘 전달 분산시키는 라멘 구조라고 칭할 수 있다. 라멘 구조는 여러 종류의 멤버(부재)를 강하게 접속해 외력에 저항하는 구조로 되어 있지만 여기에서 말하는 강접은 변형 전과 변형 후의 접합부 각도가 변하지 않는 모양을 한 접합 방법을 말한다.

문(門)의 상부에서 외력이 가해진 경우 상부 보의 변형은 좌, 우 기둥과의 접합이 강접 되어 있어 접합각도가 불변하고 구조체가 일체로 되어 저항을 받기 때문에 점선 모양으로 변형이 이루어진다.

모노코크 보디의 기본은 개구부가 몇 개 되지 않게 접합한 것이라고 할 수 있다. 하지만 자동차의 보디는 엔진 룸, 도어, 트렁크 룸 등 개구부가 많아 이러한 개구부의 보강을 위해 강성을 필요로 하는 주위에는 골격부품(예: 레인포스먼트,reinforcement)을 가지고 있다. 따라서 자동차의 모노코크 보디는 실 구조와 골격부품을 상호 결합한 형태라 할 수 있다.

이러한 모노코크 보디는 차의 일부에 가해진 하중이나 충격은 보디 전체에 분산되며 또한 보디는 충격을 받았을 때 객실부의 안전성을 확보하기 위해 충격 흡수 부위(손상되기 쉬운 장소)를 각각 임의의 장소에 설치한 충격 흡수 구조로 되어 있다.

모노코크 보디의 특징

1) 장점

• 일체구조로 구성되어 있기 때문에 경량(輕量)이다.

강성이 높고 얇은 강판을 여러 가지 형상으로 프레스 성형해 스포트 용접으로 접합시키면 차체 자체를 경량화 하면서 큰 강성을 얻을 수 있다.

• 단독 프레임이 없기 때문에 차고를 낮게 하고, 차의 무게중심을 낮출 수 있다.

모노코크 보디는 독립된 프레임이 아니기 때문에 바닥을 낮게 해 객실 공간을 넓게 할 수 있고 또한 차의 무게 중심이 낮아지므로 주행 안전성이 좋다.

• 정밀도가 높고 생산성이 좋다.

프레임과 같은 후판의 프레스나 용접 가공이 필요 없다. 대부분 작업성이 좋은 박판 가공과 열변형이 거의 없는 스포트 용접으로 가공이 가능하기 때문에 자동차 생산라인에서는 멀티풀 스포트 용접(자동 동시 용접)을 많이 사용함으로써 생산성을 현저히 향상시킬 수 있다.

• 충돌 때 충격 에너지의 흡수효율이 좋고 안전성이 높다.

박판으로 조립되어 있기 때문에 충돌 때와 같이 큰 외력이 가해진 경우 국부적인 변형이 크고 객실 부위의 영향은 적다.

2) 단점

• 소음이나 진동의 영향을 받기 쉽다.

엔진이나 서스펜션 등이 직접적으로 차체에 부착되어 진동, 소음이 직접 보디에 전달되기 쉽기 때문에 방진, 방음의 설비적 배려가 필요하다.

• 일체 구조이기 때문에 충돌에 의한 손상의 영향이 복잡해 복원수리가 비교적 까다롭다.

• 박판 강판을 사용하고 있기 때문에 노면에 가까운 부품은 부식으로 인한 강도의 저하 등에 대한 충분한 대책이 필요하다.



12. 자동차 스타일에 따른 분류 [자동차 차체 종류 및 구분]

자동차에는 여러 가지 종류의 것들이 있고 그 구조도 매우 다양하지만, 여기에서는 승용차 보디의 기본 형상별로 구분했으며 그 기능 및 형상에 대해 알아보기로 한다

□ 세단(Sedan)

 고정된 객실을 가지고 있으며, 하나의 객실에 2열의 좌석을 설치한 4∼6인용의 승용차다. 도어(door)의 수에 따라 2도어 세단, 4도어 세단으로 분류할 수 있다. 일반적으로 보통 4 도어 승용차를 세단이라고 부른다.

□ 하드 톱(Hard Top)

원래는 금속판이나 플라스틱으로 만들어진 객실을 의미하지만 일반적으로 센터 필러(Center Pillar)가 없는 세단형 승용차를 말한다. 루프 부위를 탈부착 할 수 있는 것도 있다.

□ 쿠페(Coupe)

2도어 세단보다 약간 낮은 객실을 가졌으며 차고가 비교적 낮고, 앞 1열의 주 좌석(뒤쪽에 보조좌석을 가진 것도 있다)을 가진 승용차로서 앞좌석에 비중을 둔 승용차다.

□ 해치 백(Hatch Back)

다목적용 승용차로서 하드 톱, 쿠페 뒤에 게이트(백 도어)를 가진 승용차다. 리어 윈도와 트렁크 리드가 일체로 된 게이트(백 도어)는 물건을 싣고 내리기에 편리한 구조로 되어 있다.


□ 컨버터블(Convertible)

본래는 루프 부위의 개폐가 가능한 객실을 가진 승용차를 의미하지만, 일반적으로 객실의 루프 부위가 접히는 승용차를 말한다. 사이드 윈도는 감아 올리는 형식이고, 2도어가 주류를 이루고 있다.


□ 리무진(Limousine)

앞뒤 2열의 좌석과 보조좌석이 설치되어 있어 6∼8명의 승차가 가능하다. 운전석과 뒷좌석의 사이가 유리 칸막이로 차단된 구조로 뒷좌석을 중시했고 주로 VIP용으로 쓰이는 호화모델의 승용차다. 

 

□ 스테이션 왜건(Station Wagon)

객실 좌석의 뒤쪽에 화물실을 갖춘 승용차로 자동차의 가장 뒤쪽에 화물을 적재하기에 편리하도록 도어(테일 게이트)를 설치한 승용차를 말한다. 또한 최근에는 원 박스 카(One Box car)에 많이 쓰여지고 있다.

 

□ 라이트 밴(Light Van)

운전실과 화물실이 일체로 된 객실을 가진 승용차로 화물차 개념의 승용차다. 


□ 원 박스 카(One Box Car)

최근 레저용으로 많이 쓰이는 자동차로 미니 버스라고도 불리운다.



11. 자동차 프레임의 구조에 의한 분류  [자동차 프레임 종류]

1) 페러미터형 프레임(Parameter Frame)

주위형 프레임이라고도 하며 객실 바닥의 주위에 센터 프레임 레일을 설치, 보디의 사이드 실(로커 패널)의 바로 내측을 통하는 모양으로 설계된 프레임이다. 객실의 바닥을 낮게 해 무게중심을 낮추는 것이 가능하다는 장점이 있다.

앞바퀴의 뒤쪽과 뒷바퀴의 앞쪽을 크랭크 형상으로 구부려 토크박스를 설치했기 때문에 앞면 및 후면의 충격 때는 이 부분에 가해지는 충격 에너지를 흡수함으로써 객실부의 충격에 대한 영향을 감소시킬 수 있다. 또한 측면에서의 충돌 때에는 센터 프레임이 객실의 변형을 억제하는 구조로 되어 있다.


2) H형 프레임(H type Frame)

프레임이 사다리 형태로 되어 있어 사다리형 프레임이라고도 한다. 사이드 멤버의 단면은 ㄴ형, ㄷ형, ㅁ형으로 되어 있고 이들을 연결하는 횡재 즉, 크로스 멤버도 동일한 단면이나 파이프 등을 사용하는 경우도 있다.


3) X형 프레임(X type Frame)

2매의 사이드 멤버 간극을 좁혀 X자형으로 한 것이다. 프레임이 비틀림을 받을 경우 X형의 강재가 굽힘을 받음으로서 강성을 높이는 구조로 되어 있다.

 

4) 백본형 프레임(Backbone Frame)

강성이 높은 큰 상자모양 또는 관(管)모양의 단면 프레임을 등뼈(백본)로 하며, 엔진 및 현가장치를 부착하는 크로스 멤버는 좌우에 돌출된 구조로 되어 있다. 


5) 플랫폼형 프레임(Platform Frame)

보디의 바닥 부분이 프레임과 일체로 용접되어 있고 그 위에 상부 보디가 올려져 있다.


6) 스페이스형 프레임(Space Frame)

스포츠카나 경기용 차의 전용 형식이다. 항공기 모양을 한 골격부재 형상으로 되어 있어 가장 가볍고 동시에 강성도 갖추어져 있다.



10. 자동차 엔진 룸, 객실 룸, 트렁크 룸의 배치에 의한 분류 [자동차 용어: 자동차 배치]

승용차는 보통 엔진 룸, 객실 룸 및 트렁크 룸의 배치에 따라 몇가지로 분류할 수 있다.

1) 3박스(Three Box) 

엔진 룸 이외에 트렁크 룸이 객실과 분리되어 있는 타입으로서 승용차의 대부분이 이러한 형식이다. 보통 세단(Sedan)이라 불리는 자동차는 대부분 3박스 구조이다.

2) 2박스(Two Box) 

객실과 트렁크 룸이 분리되어 있지 않은 것으로 소형 승용차에서 많이 볼 수 있는 형식이다. 승용차의 5 도어나 해치백의 경우 이런 구조이다. 트렁크나 해치백을 열었을 때 차량 내부 공간에 별도의 분리막이 없는 구조이다. 그래서 사람이나 물건이 트렁크를 열어 객실로 이동할 수 있는 구조이다.

3) 1박스(One Box) 

캡 오버형에서 볼 수 있는 형식으로 엔진 룸, 객실 룸, 트렁크 룸이 하나의 박스 형식으로 되어 있는 것이다. 최근에는 레저용(여가용)의 다양화에 따라 승용차 감각의 1박스형 차가 많이 선보이고 있다. 그러나 보통의 RV(Recreation Vehicle)은 1.5박스 구조인 경우가 많다.



캘리포니아 무인 자동차(자율주행차) 법령 초안의 의의와 전망

2015년 12월 16일 캘리포니아 주정부는 자율 주행차 운항에 대한 법률 초안을 발표하였다. 이 법률은 향후 무인 자동차 개발에 아주 잣대로 작용할 가능성이 매우 크다. 

캘리포니아 무인 자동차 법령 초안의 주요 내용

첫째는 자율주행차(무인자동차)에는 반드시 핸들과 트랜스미션, 엑셀레이터, 브레이크 등을 설치하여 유사 시 운전자가 수동으로 운전할 수 있는 기능을 있어야 한다.

둘째는 자율 주행을 실시하더라도 비상시를 대비해 운전면허를 보유한 운전자가 탑승해 언제든지 수동으로 운전할 수 있는 상태로 대기해야 한다.

캘리포니아 주 정부의 무인 자동차(자율주행차)에 입장 표명

캘리포니아 주정부는 현재까지는 도로에서 발생하는 모든 상황을 자율주행차(무인자동차)가 모든 상황을 인지를 하지 못하기 때문에, 자율 주행차가 스스론 판단하고 대응할 수 없는 상황에 대비한 안전을 위하여 이 같은 초안을 마련했다고 한다.

캘리포니아 주정부가 규정한 무인 자동차(자율주행차)의 법률적 책임

자율주행차(무인 자동차)가 상용화하더라도 개인이 자율주행차를 소유하는 것은 금지하고 제조업체에서 리스해 사용하도록 자율 주행시스템 안정성에 대한 검증 의무를 개인이 아닌 제조업체에 부과하였다. 따라서 자율주행차 시스템에 문제가 생기면 이에 대한 책임도 제조업체가 지도록 하였다.

캘리포니아 주정의 자율 주행차(무인자동차) 법률 초안의 의의

캘리포니아주는 세계에서 자율 주행차(무인자동차)의 개발과 시험이 가장 활발한 곳으로 이번 법률 초안은 미국의 다른 주와 다른 나라와 자동차 제조업체에 큰 영향을 줄 것이다.

자율 주행차(무인 자동차) 개발 제조업체

현재 자율주행차(무인 자동차)기술을 개발 중인 자동차 업체는 현대자동차, GM, BMW, 아우디, 테슬라 등이 있고, IT 업체로는 구글, 애플, 우버, 중국 바이두 등이 있다.

자율주행차(무인자동차)의 개발 방향

먼저는 주요 자동차 제조업체는 사람이 타지 않는 무인 차량보다는 운전에 초점을 맞춘 자율주행 즉 스마트카의 기능을 강화하는 방향이다. 대표적으로 GM과 테슬라는 운전자가 탑승한 상태에서 최첨단 전자장비를 활용해 직접 운전하지 않고 운행할 수 있는 ‘슈퍼크루즈’를 개발하고 있다. 이는 현재 고급 자동차에 장착된 편의 사양의 최첨단 기능으로 이미 ‘스마트 크루즈’ 기능은 정속 주행 모드로 설정 후 광학 카메라로 앞차와 뒤차의 거리를 측정하여 일정 간격을 자동 유지해 준다.

하지만 IT 업체의 개발 방향은 명확히 다르다. 애플, 구글, 우버 등 무인 자동차에 초점을 맞춘 업체는 운전자가 없는 상태에서의 물품 배달용 무인 자동차나 운전자가 없는 무인 택시를 목표로 개발 중이다.


사진1. 구글 무인차

캘리포니아 무인자동차(자율주행차)에 대한 업체별 입장 차이

먼저 기존의 전통적인 자동차 업체는 당연히 캘리포니아 무인 자동차 법률 초안을 지지하는 입장이다. 왜냐하면 기존의 자동차 업체는 이미 핸들, 미션, 브레이크가 있는 상태에서 운전자의 편의와 안전을 강화하는 방향으로 자동차를 개발해 가고 있기 때문이다. 최근의 비교적 고급에 장착되는 모든 옵션은 운전자의 안전과 편의를 강화하는 방향으로 개발되고 있다. 이런 차의 전제 조건은 운전자가 탑승한 상태에서의 운전의 편리성과 즐거움이다.

반면에 구글, 애플 등의 업체로서는 개발방향을 많이 수정해야만 한다. 핸들과 트랜스미션과 브레이크와 운전자가 탑승한 조건에 개발하는 무인 자동차는 기술적 난이도고 클 뿐만 아니라 개발 비용도 엄청 나게 들어 간다. 예를 들면 트랜스미션을 개발하거나 별도로 구매해서 무인 자동차에 장착할 경우 비용도 비싸지만 개발기간도 늘어나게 된다.


사진2. 애플 무인자동차 디자인

무인자동차에 대한 업체별 대응 전략

먼저 구글은 올해 지주회사 알파벳 산하에 별도 자회사로 분리해 자율주행차사업부문을 분리해 자율 주행차 사업부분을 육성시킬 계획이다. 구글은 자율 주행차를 활용한 무인택시 사업을 대학 캠퍼스, 군기지, 대기업 사업에서 시험 실시 후 관련 규정이 완화 되는데로 사업 지역을 확대할 예정이다. 우버는 미국 내 주정부의 관련법 제정 추이에 따라 사업방향을 조정해 나갈 방향이다.  GM은 CT6의 자율주행차 프로젝트로 트렁크 아래 2대의 컴퓨터를 설치하고 백미러 아래에 카메라 센서를 장착하여 모든 정보를 취합해서 가속, 정지, 회전을 자동차 스스로 통제할 수 있도록 할 계획이다.



자동차 구매 시 자동차 안전도 평가 기준, NCAP(New Car Assessment Program) 소개

자동차 안전도 평가 기준, NCAP(New Car Assessment Program) 목적

NCAP(New Car Assessment Program)는 자동차 사고로 인한 인명 피해와 물질적 피해로 야기되는 사회적인 손실을 줄이기 위한 대책의 일환으로 각 나라별로 새롭게 개발되는 자동차에 대하여 신차 안전도 평가를 실시하여 소비자들에게 차량 선택의 기회를 제공하고 또 자동차 회사들은 보다 안전한 자동차를 만들 수 있도록 유도하는 신차 평가 프로그램을 부르는 말입니다.


NCAP(New Car Assessment Program) 차량 선정 기준

일반적으로 한 국가에서 팔리고 있는 다수의 차량 중 무작위로 선정합니다. 그리고 자동차 제작사는 자동차 충돌 안전도 시험 모델을 확인 후 테스트에 입회도 가능합니다. 선정된 자동차는 개조되지 않은 시중에서 판매되는 표준 모델을 선택합니다. 


NCAP(New Car Assessment Program) 테스트 항목

일반적으로 NCAP에서 실시하는 충돌 시험 항목은

⑴차량의 정면충돌 안전성

차량을 약 64km/h의 속도로 정면을 충돌벽에 충돌시켜 운전자와 자동차 파손 정도를 평가합니다.

⑵부분 정면충돌 안전성

차량을 특수 제작된 충돌벽에 약 40% 정도 Off-Set 시켜서 충돌 시켠 후 운전자와 자동차 파손 정도를 평가합니다.

⑶측면 충돌 안전성 

약 950kg의 수레를 약 50km/h의 속도로 운전자 측면에 충돌하여 운전자와 차체의 파손 여부를 확인한다. 특히 충돌 후 도어의 정상 개폐여부와 안전벨트 풀림 기능 등 

⑷좌석 안전성

정면 측 측면 충돌 후에 안전 벨트 잠김 및 풀림 가능 여부, 시트의 밀림 등을 측정합니다.

⑸보행자 안전성

자동차와 보행자 추돌 시 보행자 상해를 측정하기 위한 항목입니다..

⑹주행 전복 안전성 및 제동 안전

주행 시 전복 가능성과 전복 후 에어백 정상 작동 여부 등을 체크하는 항목입니다.


사진1. 현대 자동차 제너시스 충돌 시험


위 사진은 현대자동차 신형 제네시스가 미고속도로안전보험협회(IIHS)가 2014년 발표한 충돌시험 결과에서 승용차 세계 최초로 29개 부문 전 항목 세부평가에서 만점을 획득하며 최우수 등급인 ‘탑 세이프티 픽 플러스(Top Safety Pick+)’에 선정된 사례이다.

2010년에는가로수와 전신주 등과의 측면 충돌로 인한 운전자의 치명적인 머리손상을 방지하는 "지주측면 충돌 안전성" 평가 항목이 추가되기도 하였습니다.

자동차 안전도 평가는 거의 모든 나라가 국가별 시행하며, 자동차 구매 시 소비자들에게 안전에 대한 객관적인 정보를 제공하는 데 있습니다. 그리고 시험 항목 및 기준은 나라별로 약간의 차이가 있습니다.

감사합니다.



7. 알루미늄 합금 차체에 사용하는 이유와 강재 차체와 비교

1. 알루미늄 합금 차체 사용 이유

자동차 중량은 안전성과 운전 성능 등을 향상시키기 위해 증가했으나, 이와 반비례하여 연비의 악화를 가져다 주었다. 경량화, 고강성, 안정성 향상을 목표로 알루미늄 차체가 개발되고 있으며, 이것은 알루미늄과 다른 금속을 일정 비율로 혼합하여 제작하면 차체의 요구 성능을 만족 시키고, 연비 개선 및 환경 규제 대응에 유리하다.

2. 알루미늄 차체의 구조

1) 모노코크(Monocock) 구조

강재에서 가장 많이 사용된다.

2) 스페이스 프레임 구조

압출 성형재를 이용한다.

3) 하이브리드 구조

모노코크와 스페이스 프레임 구조로 주조, 프레스 성형, 압출 성형의 3가지 방법을 조합해서 제조한다

3. 알루미늄 합금 차체 특성

경량화가 핵심이며, 지구 온난화, 배기가스, 연비 규제 등의 대안이다. 이전까지는 알루미늄 합금이 주조법에 의한 부품 생산이 주였으나 판재나 압출품 등을 이욯한 차체 적용이 증가하였다. 가공이 용이하여 폭 넓은 성형 공법이 가능하며 압출 성형재, 다이캐스트 성형재가 대표적이다.

4. 가공 방식

1) 압출 성형재

연속 가공 가능하며, 부품의 단품을 자유롭게 설계할 수 있고, 각각의 부품에 대하여 적합하고, 강성이 높은 골격으로 제작 가능하여 부품수 축소가 가능하다.

2) 다이캐스트 성형재

복잡한 형상이라도 한 개의 성형하여 가볍고, 적합한 고강성 차체를 제작할 수 있다.

5. 장단점

1) 장점

비중이 작아 차체의 경량화 가능, 가공이 용이하여 폭 넓은 성형방법을 이용한다. 안전성과 재활용성이 용이하다.

2) 단점

연성이 낮아 성형성이 안 좋다. 열 변형이 크다. 재료 가격이 고가여서 수리 비용이 높다.


6. 자동차 사고 회피 기술에 관한 소개

자동차 학습/자동차 개발 및 설계 2015.11.04 09:45 Posted by 자동차 전문 교육 자동차 역사가

6. 자동차 사고 회피 기술에 관한 소개

1. 정의

차량 주행 주행 충돌 사고 등이 발생을 사전에 능동적으로 대처하여 사고가 발생하지 않도록 사전에 예방 또는 회피하는 기술을 능동 안전(Active Safety)기술 또는 예방 안전 기술이라 한다. 이에 반해 수동 안전(Passive Safety)기술은 사고 발생 후 충돌 이후의 피해를 경감하는 기술로서 충돌 안전 기술이라 한다.

2. 능동 안전 기술

1) 능동 안전기술의 정의

운전자의 인지, 판단, 조작을 지원하여 사고를 예방하는 기술이다.

2) 주요 기술

① Night-Vision, Active Headlight, 야간 시각 보조 등의 안전 지원 기술 장치

② 카네비게이션(Car-Navigation) 장치에 정보 통신기술 업데이트 하여 정보 제공, 음성, 진동, 시각 정보 등의 경보 시스템 작동 및 조작 부담 경감을 위한 조작 지원 등의 기술이다.

③ ESP 또는 VDC와 같이 운전 성능을 향상시켜 조향성을 향상하고, 흔들림이 적은 조종 안정성을 확보한다.

④ 긴급 회피 성능과 한계 성능의 향상을 위하여 제동거리 단축과 급제동 시의 안전성 확보기술, 즉 차체 제어 기술 등이 중요하다.

3. 기술 소개

1) 사고 회피를 위한 차체제어

제동 거리 단축과 충돌 회피 성능의 향상을 목적으로 여러 시스템을 적용한다.

① ABS : 제동시 타이어의 슬립을 방지하여 접지력을 상승시킨다.

② TCS(Traction Control System) : 구동 시 휠 슬립을 제어하는 장치이다. 차체 안전성을 향상시킨다.

③ Braking Assist : 제동 시 답력의 부족을 보완하기 위한 보조 장치로서, 차체 안정성을 향상시킨다.

④ 충돌 경감 브레이크: 충돌을 피할 수 없다고 판단한 경우, 충돌 시의 충격을 경감시키기 위한 보조 장치이다.

2) 사고 회피를 위한 횡적 운동 차체 제어

조향, 제동, 동력 장치의 작동으로 인한 차체의 조정 안전성이 불안전할 때, 조향 장치 및 좌우 구동력을 배분하여 주요 모멘트를 제어한다.

① 4WS : 4 Wheel Steering의 약자로 4륜 조향. 전후륜의 조타 방향을 같이하여 차선 변경 안정성이 향상되고, 회전 반경이 작아서 골목길에서도 운전이 용이하다.

② EBD & VDC에 의한 제동력 및 구동력 배분

차체의 옆 미끄러짐 방지하여 조향 안전성을 향상

③ 액티브(Active) 조향 장치

1.1 가변 기어비(VGR : Variable Gear Ration) 

랙의 기어비가 일정하지 않은 조향 기구이다.

1.2 전기적으로 조타되는 Steer-by-Wire

1.3 바이와이어(By-Wire)

구동계와 조향계를 통신 네트워크에 묶어 신속 정확하게 작동하도록 한다.

④ 사고회피를 이한 운전지원 시스템

1.1 전방 차량 충돌 경보

전방 차량에 너무 접근하였을 경우에 운전자에게 주의를 환기시킨다.

1.2 ACC(Auto Cruise Control)

전방 차량과 차간 거리 유지하는 주행 제어 장치이다.

1.3 LDWS(Lane Departure Warning System, 차선이탈 경보 장치)

운전자의 부주의로 차량이 차선을 벗어날 위험성을 소리 또는 진동으로 경보 한다.

1.4 LKAS(Lane Keeping Assist System 차선추종지원 장치)

적외선 카메라로 차선 인식 후 자동차를 ACC, LDWS, EPS와 연계하여 차선 이탈방지 및 차간 거리를 유지한다.



5. 자동차 차체 설계 시 차체의 역할 및 요구 성능

자동차 학습/자동차 개발 및 설계 2015.11.04 09:37 Posted by 자동차 전문 교육 자동차 역사가

5. 자동차 차체 설계 시 차체의 역할 및 요구 성능

1. 개 요

차체는 엔진롬, 펜더, 필러, 플로워, 루프레일, 트렁크룸으로 구성되며 탑승자의 안전성과 거주성 등을 확보하는 역할이다.

2. 차체 설계 요구 조건

1) 안전하고 편안한 거주 공간 확보

충돌 에너지를 흡수하거나 분산시키고, 탑승자를 보호하기 위해 견고함과 더불어 쾌적함과 정숙성을 제공해야 한다.

2) 아름다운 스타일링

엔진이나 레이아웃에서 차체의 구조나 형상 등이 아름다운 스타일링과 기능을 양립시켜야 한다.

3) 주행에 필요한 부품 탑재

엔진 및 서스펜션 시스템 등에 적당한 강도와 강성이 필요하다.

4) 충돌성능

차량의 운동 에너지가 차체의 변형 에너지로 변화될 때 탑승자에게 충격의 영향을 최소화 시킨다.

1) 충돌 성능의 기술동향

CAE/CAD이 발달로 충격력이 어떠한 경로로 전달이 되었는지 대하여 명확한 파악이 가능하게 되었으며, 이에 따라 부재의 재질, 형상, 보강 등을 고려할 수 있다.

2) 충돌성능의 향후 전망

충격력을 단시간에 분산시키기 위해서 외부 에너지인 유압, 공압 등을 이용하고, 전자 제어화하여 능동적 시스템을 개발한다.

3) 보행자 보행 및 전복 성능

Hood 및 Bumper 충돌 에너지 흡수율을 높여 보행자를 보호한다. 전복 성능을 높이기 위해 Pillar(A,B,C)의 강성 높여 탑상자 상해를 최소화한다.

4) 내구 성능

주행 주 하중이 크게 작용하는 부위보다 하중의 변화가 큰 곳에서 피로 파괴가 먼저 발생하며, 각 부위에 발생되는 응력 변화의 폭 및 크기에 따라 결정된다. 차체의 각 부위 재질, 형상, 두께, 용접 위치 등을 최적화 위한 설계 대책이 있어야 한다.

5) 강성 및 강도 성능

엔진 설치부, 서스펜션, 충돌 입력 등이 있다. 또한 굽힘 강성과 비틀림 강성은 진동/소음 측면에서 매우 중요한 요소이다. 강도 성능의 대표적인 예는 앵커에 대한 강도이다.




 

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