자동차 경량화 마그네슘 차체 구조 설계

전문가 제언

○ 최근 자동차 안전과 승차감을 만족하기 위해 구조 성능과 경량화를 달성할 수 있는 새로운 차체개발이 요구되고 있다. 본문에 중량을 최소로 유지하면서 충돌내구성과 진동의 요구조건을 만족할 수 있는 경량화 차체 구조를 개발하기 위한 방법으로 설계 최적화 전략과 함께 마그네슘 재료의 적용 방법을 제안하고 적용 사례에 대해 설명하고 있다.

 

○ Dodge Neon 자동차의 22개 부품을 마그네슘 AZ31로 변경한 사례를 통해, 대리 모델, 구조 최적화 기법 및 FE시뮬레이션 방법을 사용하여 FFI, OFI, SI의 3가지 충돌 시나리오에 대해 구조 부품의 최대 가속도, 침범거리 및 내부에너지 흡수와 차체구조의 기본 고유진동수 분석을 실시하였다.

 

○ 통상 1,500㎏의 5인승 승용차 무게를 10%(150㎏) 줄이면, 연비와 가속성능은 3.8%(8%) 향상되고, 제동거리는 5% 줄어든다는 분석이다. 자동차 철강 소재를 대체할 수 있는 고강도 강판, 중공 및 박육 강철 소재, 알루미늄, 마그네슘, CFRP 복합소재 중 마그네슘 소재는 실용금속 중 가장 경량(비중 1.74g/㎤)으로 비강도 또한 우수하며, 무엇 보다 국내 유일의 활용 가능한 대규모 부존자원이다.

 

○ 2014년 12월 시판된 포르쉐의 뉴카이엔은 길이가 5cm 짧은 새로운 플랫폼을 사용하고 알루미늄과 마그네슘 합금으로 만들어진 차체를 시용해 무게를 250KG 절감하고, 연비를 크게 향상하였다. 르노삼성차와 포스코는 2014년 8월 20억의 연구비를 투자하여 세계 최초로 마그네슘 판재를 사용한 차체 개발에 성공하였다.

 

○ 마그네슘은 진동 감쇠능력, 뛰어난 방열성능, 손쉬운 재활용, 경량소재 등의 특성을 가지고 있으며, 조향 휠, 실린더 헤드커버, 클러치 하우징, 트랜스미션 케이스 등 기존 알루미늄합금 시장을 대체하고 있으나, 금속특성, 가공방법의 한계 등 여러 가지 제약 조건들로 인해 광범위하게 사용되기에는 추가적인 개발이 필요하다고 생각한다.

저자

Morteza Kiani, Imtiaz Gandikota, Masoud Rais-Rohani, Keiichi Motoyama

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

일반기계

연도

2014

권(호)

2()

잡지명

Journal of Magnesium and Alloys

과학기술
표준분류

일반기계

페이지

99~108

분석자

나*주

분석물

• 자동차 경량화 마그네슘 차체 구조 설계.pdf [348,952 byte]

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