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문제 정의
- 본 연구에서는 방청효과를 알아보기 위하여 복원 수리 후 방청이 이루어진 경우와 이루어지지 않은 경우의 단품시험편에 대해 실험을 통해 부식 안전도를 알아보았고, 실차시험을 신차와 무 손상 중고차량을 RCAR(Research Council for Automobile Repairs) 저속충돌시 험을 통해 안전도를 알아보았다.14)
제안 방법
- 굽힘 압축실험은 Photo. 7과 같이 준비된 시 험편을 각각 한 개씩 실험장치의 지그(jig)에 고정시키고 자유지지상태에서 정적 압축 굽힘 변형이 되도록 하면서 압축특성인 힘, 변위를 데이터 출력 장치 로 측정하였다.2,4-6,12-14)
- 단품시험을 통한 프런트 필러, 센터 필러, 사이드 스텝 패널에 대한 복원수리방법별 부식안전도 시험과 실차시험을 통한 신형차량과 중고차량의 저속충돌 안전도시험을 실시하여 다음과 같은 결론을 얻었다.
- 또한 Table 2와 같이 방청 한 사이 드 스텝 패널의 염수분무실험 후 부식상태를 세밀히 분석하기 위하여 아우터 패 널(Outer panel)부에 대 하여 상세 시험편을 제작하여 두께를 계측하였다. 두께 계측방법은 SST(Spray Salt Test) 764시간 후부식 생성물 제거 후 Photo.
- 시험장치의 특징은 측면충돌을 재현하기 위해 FMVSS 214 규정에 의거하여 압축봉의 지름을 12인치로 하였다. 그리고 부식실험은 KS D9502, JISZ2371에 의 거 한 염수분무시험 장치를 사용하였다.
- 염수분무실험은 자동차제작사의 내 . 외장 패널의 방청 시험 기준에 따라 총 764시간 동안 실시하였고 시험편 외부표면의 실험 전 상태와 실험 후 부식상태 판별이 가능한 404시간과 764시 간 시점에서 관찰하였다.9)
- 프런트 필러, 센터 필러, 사이드 스텝 패널 3종류의 실험대상부품에 대해 위와 같은 복원 수리 방법과 방청공정으로 제작된 시험편은 Table 1과 같이 방청 유무 및 부식실험 유무 그리고 표면도장 유무에 따라 원형을 포함해서 5가지로 구분하였다.
대상 데이터
- 12인치로 하였다. 그리고 부식실험은 KS D9502, JISZ2371에 의 거 한 염수분무시험 장치를 사용하였다.9,10,12)
- 본 시험에 사용된 충돌시험장치는 고정벽 주행 충돌시험 장치 와 동일한 충돌효과를 발생 시 킬 수 있는 미 국 MGA 사의 15km/h40% 옵셋 전용 펜듈럼 충돌시험장치를 사용하였다.
- 본 실험에 사용된 방청소재와 성분은 중량 대비 tar (13.6 %), resin (16 %), alcohol (12.7 %), kerosens (6.7 %), diatomite (13.5 %), toluene (10 %), ceramic (12 %), natural wax (7.5 %), borax (5 %), binilon (3 %)로 구성된 역청질계이다.
- 본 연구의 시험차량은 승용중형차급으로 신형 차량과 무손상 중고차량(1992년식)으로 충돌 에너지를 주도적으로 흡수하여 주는 프런트 사이 드 멤 버 (front side member)등 내 판 구조물의 플렛폼 프레 임(Platform Fram) 구조가 유사한 차체로서 동일제작사 동급차량이다.
성능/효과
- 35 ℃, 5%-NaCl 염수분무 실험의 결과 외면부식상태는 방청제 미도포 시험편에서 480시간에서 도막 부풀음이 발생하였고, 방청 제 도포 시 험편에서도 480시간에서 도막 부풀음이 발생하였다. 내면부식상태는 방청제 미도포 시험편에서는 24시간 경과 후 확인 결과 적 청이 많이 발생하였고, 방청제 도포 시험편에서는 404시간 경과 후 부분 적 청이 발생하였다.
- 두께 계측방법은 SST(Spray Salt Test) 764시간 후부식 생성물 제거 후 Photo. 5와 같이 강판 부식량을 측정한 결과 방청제 미도포 시험편은 원래의 두께 0.67tnm와 비교하여 남은 두께가 최 저 0.15 mm로 77.3% 감소되 었고, 평균 두께는 0.278mm로 58.5% 감소되었다.
- 내면부식상태는 방청제 미도포 시험편에서는 24시간 경과 후 확인 결과 적 청이 많이 발생하였고, 방청제 도포 시험편에서는 404시간 경과 후 부분 적 청이 발생하였다.
- 둘째, 실차시험을 통하여 도로상에서 빈번하게 발생하는 충돌 사고인 RCAR 기준의 저속 15km/h 40% 오프셋 정면 충돌에서 중형승용차의 경우 신차는 차량무게중심 X방향의 감가 속도 값이 최대 8.9 정도이고, 약 10년미만 운행한 충돌사고 입 지 않은 무손상 중고차량의 감가 속도 값은 최대 7.48 정도로서 크게 차이를 나타내지 않는 것으로 분석되었다.
- 따라서 본 연구에서 각각의 시험편 부품인 프런트 필러, 센터 필러 그리고 사이드 스텝 패널 모두 방청처리는 부식을 방지하여 안전도를 향상시키고 자동차 수명도 연장시킬 수 있는 것으로 분석되었다.
- 따라서 시험편 2와 시험편 5는 유사한 안전도를 나타냈으며, 부식시키지 않은 시험편 3이 부식시킨 시험편 4와 시험편 5보다 방청여부에 관계없이 안전도가 약 568-809N 정도 높게 나타났다. 또한 센터 필러의 경우도 평균 압축 하중은 시험편 4가 5290N, 시험편 2가 5261N, 시험편 5 가 5154N, 시험편 1 이 5007N, 시험편 3이 4087N 순으로서 프런트 필러와 동일한 경향의 안전도를 나타냈다.
- 따라서 약10년 미만의 중고차량도 충돌사고를 입지 않고부식이 크게 발생하지 않을 경우 저속충돌사고에서 안전성에 크게 영향을 미치지 않을 수 있음을 알았다.14)
- 또한 센터 필러의 경우도 평균 압축 하중은 시험편 4가 5290N, 시험편 2가 5261N, 시험편 5 가 5154N, 시험편 1 이 5007N, 시험편 3이 4087N 순으로서 프런트 필러와 동일한 경향의 안전도를 나타냈다.
- 이러한 힘과 변위곡선을 분석하여 Table 3과 같은 평 균 압축 하중에 따른 흡수에너지를 구하였다. 시험 결과는 프런트필러의 경우시험편 1은 평균 압축 하중이 2367N이였으며 시험편 3은 1938N, 시험편 2는 2206N으로서 방청처리를 하지 않고 부식시킨 시험편 3이 약 268N 정도 안전도가 떨어지는 것으로 나타났다. 시험편 5는 2179N, 시험편 4는 2747N으로서 약 568N 정도 방청 처리 한 상태 에서 부식시킨 시험편 5가 안전도가 떨어지는 것으로 나타났다.
- 시험 결과는 프런트필러의 경우시험편 1은 평균 압축 하중이 2367N이였으며 시험편 3은 1938N, 시험편 2는 2206N으로서 방청처리를 하지 않고 부식시킨 시험편 3이 약 268N 정도 안전도가 떨어지는 것으로 나타났다. 시험편 5는 2179N, 시험편 4는 2747N으로서 약 568N 정도 방청 처리 한 상태 에서 부식시킨 시험편 5가 안전도가 떨어지는 것으로 나타났다.
- 첫째, 단품시험을 통해서 복원수리 후 방청을 하지 않은 경우 복원수리 직후에는 원형 부재와 비교하여 안전도 특성이 크게 변화되지 않았으나, 복원수리 부식을 약 764시간 진행되는 경우 패널 내부에 방청처리가 이루어지지 않으면 관통 부식이 최대 0.15mm(77.3%), 평균 0.278mm (58.5%)까지 이루어져 굽힘 강성이 10~20% 정도 저 하되어 보증기 간에 비해 수명 이 크게 감소할 뿐 아니라 중돌흡수능력 이 크게 저하될 수 있음을 확인했다.
- 프런트와 센터 필러에 비호H 단면이 크고 중간 보강패널이 없어 일정한 하중에서 바깥쪽 패널만이 변형되어지게 되므로 작은 손상시에는 바깥쪽 패널만 교환수리가 용이해질 수 있는 변형이 발생하는 것을 확인하였다.
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