금속판

금속판(metal sheet, 金屬板)은 금속을 소재로 하는 판이다.

종류

철판

철판(iron plate, plate of iron)은 쇠로 된 넓은 조각으로 철로 만든 판재를 가리킨다. 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 강화 철판은 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 결합하여 구성된다. 자동차의 철판은 두꺼우면 두꺼울수록 탑승자를 보호하기 용이하며 안전하다는 생각이 들 수도 있지만, 자동차 철판의 두께를 마냥 두껍게 할 수 없는 이유가 있다. 최근에는 자동차 연비를 높이기 위한 방편으로 경량화가 최대 과제로 떠오르면서 자동차 소재 분야에도 변화가 생겼다. 일부 내장재를 뺀 대부분의 부품을 철로 만들던 과거와 달리 가벼운 소재의 고장력강판 및 알루미늄의 사용이 증가되고 있다.

강판

강판(Steel Plate, Steel Sheet)는 강철로 만든 판재를 가리킨다. 강판은 강반 제품을 압연하는 방식으로 제조된다. 사용자의 소요에 비춰 쉽게 자르고 용접하여 다른 정밀 제품을 제작할 수 있다. 철강은 자동차 무게 중 50% 이상을 차지하는 핵심 소재이며 자동차 강판의 주성분이다. 미국화학협회에 따르면, 중형차를 기준으로 1,809kg짜리 자동차에 926kg의 철강이 사용되고 있고, 그중 911kg이 자동차강판 무게라고 한다. 자동차강판은 자동차 보닛, 지붕, 문 등의 자동차의 기본 골격을 구성하는 바디 그리고 방향계와 구동부를 갖춘 자동차 하부 섀시에 쓰인다. 에어백 빼고 모든 곳에 있다고 할 수 있을 만큼 자동차 곳곳에서 튼튼한 뼈대 역할을 하고 있다. 하지만 강도가 높다고 해서 사람을 잘 보호할수 없다. 단순히 강도만 높은 자동차끼리 충돌하면 찌그러지지 않고 부서져 버려서 오히려 운전자와 보행자 모두 위험해질 수 있기 때문이다. 자동차 강판은 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. 여기서 중요한 것이 바로 자동차강판의 강도와 연성인데, 강도는 철강이 얼마나 단단한지 그리고 연성은 얼마나 잘 늘어나는지를 말한다. 강도와 연성은 보통 하나가 많으면 나머지 하나는 작은 반비례 관계를 가지고 있는데, 자동차 강판의 강도와 연성을 결정하는 성분인 탄소의 함유량에 따라 결정된다. 철과 탄소가 같이 이루어져 있는 강 속에 탄소가 많을수록 강의 특성 또한 단단하지만 작은 충격에도 쉽게 변하는 성질을 가지게되지만 반대로 반대로 탄소가 적을수록 강은 점점 유연해지게 되지만 단단한 정도 역시 떨어지게 된다. 즉, 단단함과 유연함, 두 마리 토끼를 모두 잡을 수는 없기 때문에 자동차의 각 부분에서 필요로 하는 특성마다 탄소 함량을 달리하여 사용하는 것이 일반적이다.

알루미늄판

알루미늄(Aluminum)은 주기율표에서 원자 번호 13번에 해당하는 화학 원소이다. 알루미늄의 원소 기호는 Al, 원자량은 26.981g/mol, 녹는점은 660.32℃, 끓는점 2519℃, 밀도는 2.7g/cm3이다. 알루미늄은 은백색의 가볍고 무른 금속으로. 지각 구성 원소로 8%를 차지하며 이는 철보다도 많은 양이며, 산소와 규소 다음으로 세번 째 많은 양이다. 알루미늄은 금속 중 밀도가 낮은 금속에 속한다. 순수한 알루미늄은 반응성이 매우 좋다. 표면에서 발생하는 부동화(passivation) 현상으로 인해 외부 환경에 따른 부식에 저항성을 가진다. 금속공학 분야에서 알루미늄의 가장 큰 가치는 강도나 외관이 아닌 가벼움이다. 가볍고 연성이 높아 공정이 쉬우며 다양한 금속들과 합금을 형성한다. 자동차 업계에서 차량 경량화 기술에 대한 요구가 증가하고 있는 가운데, 알루미늄 소재는 기존 철강 강판의 1/3 무게로 강성과 안전성까지 갖춘 가장 적합한 대체 재로 주목 받고 있다. 알루미늄 압연 제품 제조기업 노벨리스의 발표에 따르면 미국 자동차 제조업체 포드(Ford)의 F-150 픽업트럭의 경우 전체 차체 내 알루미늄을 92%, 철강을 8% 비율로 사용해 기존 모델보다 중량을 300kg 이상 줄였다.

파이어니어 금속판

파이어니어 금속판(Pioneer plaque)은 1972년과 1973년에 발사된 우주 탐사선 파이어니어 10호, 11호에 장착된 금속판으로 인류로부터의 메시지를 그림으로 적은 것이다. 탐사선에 의한 능동적 외계 지능 찾기(Active SETI)의 최초 사례이다. 금속판에는 인간 남녀의 모습과 함께, 탐사기의 고향인 지구에 관한 정보를 나타내는 기호가 그려져 있다. 이 금속판은 성간공간을 도는 일종의 보틀 메일로서 만들어졌지만 이것이 다른 지구 외 지적 생명에 의해서 발견될 가능성은 매우 적다. 이 금속판을 탑재한 탐사기가 장래 어느 항성의 주위 30천문 단위 이내를 통과하기까지 필요로 하는 평균적 시간은 우리 은하계의 현재 연령보다 길다고 추측된다. 파이어니어 탐사선은 태양계를 탈출하는 최초의 인공 물체가 되었다. 이 금속판은 탐사선의 안테나 지주에서 우주 내의 미소 물질에 의한 침식으로부터 보호받는 위치에 장착되어 있다. NASA는 이 금속판과 탐사기가 지구나 태양보다 길게 살아남을 것을 기대하고 있다. 1977년에 발사된 보이저 탐사선에는 이 파이어니어 금속판보다 더 복잡하고 상세한 메시지를 기록한 보이저 금제 음반이 탑재되어 있다.

참고자료

• 〈금속판〉, 《국어사전》
• 〈파이어니어 금속판〉, 《위키백과》

같이 보기

• 금속
• 철판
• 강판
• 자동차
• 차체
• 알루미늄
• 보닛
• 지붕
• 문

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