철판

철판(iron plate, plate of iron)은 쇠로 된 넓은 조각으로 철로 만든 판재를 가리킨다.

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철판의 두께

자동차 외판은 0.7mm 혹은 0.8mm의 두께를 가진 철판이 주축을 이루며 노면으로부터 충격을 직접 받는 부분이라고 볼 수 있는 쇼바가 차체에 장착되는 부분에는 2.3mm 정도의 철판을 사용한다. 그리고 철판의 강도를 보완하기 위한 강화철판은 1.2mm 에서 1.6mm 정도의 강판을 사용한다. 즉, 자동차의 차체는 0.7mm 혹은 0.8mm의 큰 철판과 1.2t에서 1.6mm에 이르는 작은 철판 조각이 두 겹 혹은 세 겹씩 겹쳐 용접으로 결합되어 구성 된다. 자동차의 철판은 두꺼우면 두꺼울수록 탑승자를 보호하기 용이하며 안전하다는 생각이 들수도 있지만 자동차 철판의 두께를 마냥 두껍게 할 수 없는 이유들이 있다.

철판의 성형성

자동차의 차체 형상을 디자인대로 제작하기 위해서는 철판을 금형으로 찍어내야 한다. 금형에 철판을 찍어내는 프레스 작업은 철판의 늘어가는 성질인 전성과 꺾이지 않고 변형되는 성질인 연성을 이용한 것이다. 하지만 철판이 일정 두께 이상 두꺼워지면 프레스 작업이 불가능해진다. 0.7mm에서 1.6mm 사이의 철판으로 두세겹 겹쳐 용접으로 붙여 철판을 만든다고 하지만 그것으로 그 무거운 차체의 형상을 유지하고 주행시에 노면으로 받는 충격에 견디면서 진동과 소음의 확산을 방지하는 튜닝 작업을 쉽게 할만한 충분한 강성을 만들어내기에는 불충분하다. 그래서 금형 작업시 추가하는 중요한 작업이 포밍 작업인데, 포밍 작업은 평평한 철판에 길게 볼록한 형상을 주어 얇은 철판 자체의 강성을 높여주는 기술이다. 그리고 큰 철판이 외력을 받아 변형된 후, 원래의 형상으로 돌아가는 현상인 스프링백(spring back) 현상을 막아주기 위해서도 포밍 작업은 필요하다. 철판 두께와 포밍 작업에 의한 강성을 기본적으로 충분히 확보하면 이후의 튜닝 작업이 그만큼 쉬워진다.

철판의 용접성

자동차에 쓰이는 용접은 용접의 편의성과 신속성 때문에 스팟 용접을 주로 이용한다. 로보트 팔을 이용한 용접도 스팟 용접이 아니면 곤란하기 때문이기도 하다. 또한 차체 조립을 위한 용접 작업 후에 깨끗한 도장 표면을 확보하기 위해서는 용접똥에 의해 표면이 울퉁불퉁 한 모습으로 변하지 않는 스팟 용접 방법이 자동차 차체 조립을 위한 용접 작업으로는 가장 합리적인 용접 방법이다. 이 스팟 용접의 성능을 결정하는 것은 용접되는 재료의 용접성이 기본적으로 가장 중요하지만 전류와 용접 철판의 두께가 용접의 품질을 좌우하는 중요한 변수가 된다. 때문에 철판의 두께가 일정 두께 이상이 되거나 겹치는 철판이 많아지면 용접을 할 때 철판끼리 충분히 녹아 들지 않아 용접 불량이 될 수 있다. 이런 스팟 용접의 특성 때문에 철판의 두께를 어느 선 이상 두껍게 할 수 없다.

중량의 증가

자동차 연료 소비의 약 23%는 차량 중량과 관련이 있는데, 무거울수록 연료 소비가 늘어난다고 볼 수 있다. 그러므로 기존의 내연기관 차량에 비해 연료 효율성이 떨어지는 문제를 극복하고 1회 충전당 주행거리 내연기관 자동차 수준으로 끌어올려야 하는 과제를 안고 있는 전기차의 경우 연료 효율을 늘리기 위해 차량 무게를 조금이라도 줄이는 것이 아주 중요하다. 한국자동차연구원에 따르면 1,500kg의 승용차 무게를 약 10% 줄일 경우 연비는 4~6%, 가속 성능은 8% 향상되고 이외에도 제동 정지 거리 단축, 핸들 조향 능력 향상, 섀시 내구 수명 증가, 배기가스 감소 등 다양한 효과를 거둘 수 있다. 자동차 철판을 두껍게 제작하면 중량이 증가하고 중량이 증가하면 많은 문제가 연쇄적으로 돌출된다. 중량의 증가는 연비와 자동차의 수명 등 여러 요인에 부정적인 영향을 끼치므로 적절한 설계가 필요하다.

충돌 안정성 문제

쇠덩어리 위에 엄청난 부피와 무게의 유압 장치를 쓰는 전투용 탱크가 아닌 이상 승용차는 충돌 사고 시의 승객의 안전성을 고려하지 않을 수 없다. 새로운 차를 설계하면 충돌 시험을 하면서 차체의 강성과 승객의 안전성을 절충하는 시험을 하게 된다. 충돌시 차체가 안전하게 찌그러지면서 충격을 흡수하여 승객이 받는 충격을 최소화 시키는 개발 시험을 하는 것이다. 자동차 철판을 두껍게 제작하고 그 강도가 높다고 해서 사람을 잘 보호할 수 없으며 사고가 났을 때 자동차가 찌그러지면서 사람에게 전달되는 충격을 줄여주기 때문에 사람을 보호하려면 어느 정도 찌그러지는 것이 안전하다. 그렇다고 해서 자동차가 너무 많이 찌그러진다면 오히려 사람이 앉아 있는 좌석까지 그 힘에 밀려버려 사람을 다치게 할 수 있다. 그렇기 때문에 자동차강판은 탑승자의 충격을 줄이기 위해 적당히 잘 찌그러져야 하며 또 너무 찌그러지지 않아야 하기 때문에 고도의 기술적 설계가 필요한 부품이다.

같이 보기

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