• 대한기계학회논문집A
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• 제37권9호
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• pp.1099-1107
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• 2013

본 연구에서는 알루미늄 압출재로 구성된 한국형 표준전동차모델(K-EMU)의 차체를 대상으로 치수 최적설계와 구조체 소재 변경을 통한 경량화방안에 대해 연구하였다. 우선 K-EMU 차체의 하부구조, 측벽구조, 단부구조의 부재별 두께를 현재의 압출가능 두께를 적용하여 치수 최적화 기법으로 약 14.8% 경량화 하였다. 그리고 치수최적설계 된 K-EMU 차체에 유지보수성이 좋은 고장력강(SMA570)재질의 프레임타입 하부구조를 적용하여 초기 K-EMU 차체대비 약 3.8% 경량화 된 하이브리드 차체를 도출하였다. 마지막으로 샌드위치 복합재를 하부구조와 지붕구조에 적용하여 초기 K-EMU 차체대비 약 30% 경량화 된 초경량 하이브리드 차체를 도출하였다. 도출된 차체 모델들은 모두 전동차 구조체 하중시험법을 만족하였다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 1994년도 추계학술대회논문집; 한국종합전시장, 18 Nov. 1994
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• pp.99-104
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• 1994

초기설계뿐만 아니라 차량개발단계에서 일어날 수 있는 차체구조의 설계변경을 검토할 수 있고 최적화 할 수 있는 차체의 필라구조설계기술의 확립은 저진동 차체설계시 필수적이다. 특히 차량개발기간동안에 언제나 나타날 수 있는 진동문제를 빠른 시간 내에 해결하기 위해서는 차체 구조물의 어떤 부위의 어떤 설계변수를 적절히 변경하여야 하는지를 결정할 수 있어야 한다. 본 논문에서는 저진동 차체의 초기 설계에 적용해 볼 수 있는 효과적인 방법으로서 변형 에너지법, 설계민감도해석법, 최적화설계법 등에 대하여 소개하고 각 방법들의 사용시 유의할 점을 밝혀 보았다. 이런 방법들은 새로운 소프트웨어의 도입이 없어도 현재 국내 자동차회사에서 차체의 응력해석 및 진동해석에 많이 사용하고 있는 유한요소해석 프로그램을 그대로 이용하여 설계에 적용할 수 있으므로 매우 유용하다.

• 오토저널
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• 제3권1호
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• pp.32-37
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• 1981

모든 차형을 간단한 이상형으로 가정하여 그들을 수치적인 값으로 비교할 수 있다면 승용차 차 체의 설계상 매우 큰 도움이 될 것이다. 실제로 새로운 모델의 차가 개발되었을 때에는 다음과 같은 이유 때문에 그 prototype body에 대한 정적 시험이 실시되고 있다. 1) 조기에 설계의 문제점이나 차체의 주결함을 발견할 수 있어 시간과 경비를 절약할 수 있다. 2) 계속적인 정적 시험을 통하여 구조적으로 만족할 만한 road car를 만들 수 있다. 3) 과설계를 방지하여 차체의 경량화에 기여하고, 최적설계의 개발을 위한 길을 제시해 준다. 차체에 대한 정적 시험은 위와 같은 이유 때문에 발전되어 왔으며, 정적 시험의 효과를 ㅊ대로 하기 위하여 그것은 순수한 공학적 원리에 기초를 두어 실제의 사용조건과 충분히 일치되는 시 험으로서 고안되었다. 차체구조는 그 사명의 다양성뿐만 아니라 제작, 개수에 상당한 노력과 시 간이 필요하기 때문에 조기에 문제점을 발견하여 결함을 제지하지 않으면 안된다. 구조체로서의 많은 필요조건 중에서 특히 중요시되는 것은 강도, 강성 및 내구성이다. 그 때문에 차체의 강도, 강성시험은 이론적인 해석(탄성학, 구조역학, 강도학 등)에 앞서 여러가지 방법이 개발되어 왔 으며, 여기에서는 그 중 가장 대표적인 방법인 비틀림시험(torsion test)과 굽힘시험(bending test) 에 관하여 Pony 4-door Sedan 차체의 시험 결과를 토대로 하여 기술하고자 한다.

• 한국철도학회:학술대회논문집
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• 한국철도학회 2005년도 추계학술대회 논문집
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• pp.1103-1108
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• 2005

본 연구는 한국형 틸팅 차량의 복합재 적용 차체에 대한 비용 모델링과 전주기 평가(LCA)를 수행하였다. 원자재 생산에서 차체 제작, 수명이 끝나는 시점까지의 사용에 대한 모든 단계에서의 비용을 분석했다. 5년 동안 년간 90대의 생산량에 대한 금속 차체, 2종의 복합재 차체에 대해 비교하였다. 2종의 복합재 차체는 하이브리드 스틸-복합재 구조와 전체 복합재 차체를 나타낸다. 또한, 이 두 경우 모두에 대해 오토클레이브, 진공 성형, 레진 인퓨젼 공법의 성형에 대해 분석하였다. 제작시의 모든 성형 공법에 대해 하이브리드 차체는 전체 복합재 차체 보다 $4\~6\%$ 비용이 낮았다. 전체 복합재 차체의 경우, 레진 인퓨젼의 경우가 오토클레이브에 대해서는 $11\%$ 낮은 가장 낮은 제작 비용이 소요되었다. 비용-전주기 분석을 통해 전체 복합재 차체는 가장 높은 제작비용이 소요되고 사회 경제학적 측면에서 전체 전주기 비용과 환경영향은 단순 차량 구입 비용보다 더 중요한 변수이며 전체 복합재 차체가 분명한 최적의 해답 임을 확인하였다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제17권2호
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• pp.171-181
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• 2004

본 연구에서는 기존의 철도차량구조에 경량소재를 적용하여 설계를 검토할 때, 각 소재의 성질이 차체구조의 경량화에 미치는 영향과 그 정도를 정량적으로 분석하여 개념설계단계에서 소재대체 설계 효과를 예측하는 방법을 개발한다. 전체 차체구조에 대해서는 굽힘변형, 압축변형, 비틀림 변형을 고려하여 소재를 변경할 때, 또 주요 골조 구조 부재에 대해서는 굽힘변형, 압축변형, 좌굴붕괴를 고려하여 소재와 단면형상을 변경할 때 경량화 특성을 분석할 수 있는 방법을 체계화였다. 차체구조 또는 골조부재의 변형 양상에 대한 강성 및 강도 조건을 경량화 지수와 연계하여 표현함으로써 각 재료와 부재의 형상이 가지는 기계적 특성과 장단점을 용이하게 분석할 수 있도록 하였다.

• 한국산학기술학회논문지
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• 제12권1호
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• pp.32-37
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• 2011

본 연구에서는 구조해석을 통하여 차체의 전복 시에 있어서의 차체의 두께에 따른 변형량과 응력 변화를 고찰하여 보았다. 차체의 두께가 5t인 자동차에서는 2초일 때에 차체의 오른쪽 천장에서 7.5024mm의 최대변형이 일어났으며, 차체의 왼쪽 밑 부분에서 113.69 MPa의 최대응력을 받았다. 차체의 두께가 10t인 자동차에서는 2초일 때에 차체의 오른쪽 천장에서 1.2557mm로 최대의 변형이 일어났으며 차체의 왼쪽 밑 부분에서 15.134 MPa의 최대응력이 발생했다. 차체의 두께가 15t인 자동차에서는 2초일 때에 0.42529mm로서 차체의 오른쪽 천장에서 최대의 변형이 일어났으며 응력은 2초일 때에 차체의 왼쪽 밑 부분에서 4.405MPa의 최대응력이 작용되었다. 두께가 15mm보다 커지는 경우에는 시간에 따른 응력 및 변형율의 분포가 고르게 나타나고 있어 설계의 안전성을 보이고 있다.

• 한국복합재료학회:학술대회논문집
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• 한국복합재료학회 2005년도 추계학술발표대회 논문집
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• pp.251-255
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• 2005

본 연구는 한국형 틸팅 차량의 하이브리드 복합재 차체에 대한 비용 모델링과 전주기 평가{LCA}를 기존 차체 재질인 스틸 및 알루미늄 재질과 병행하여 수행였다. 원자재 생산에서 차체제작, 수명이 끝나는 시점까지의 사용에 대한 모든 단계에서의 비용을 분석했다. 개발과정을 거쳐 향후 양산 예정인 5년 동안 년간 90대정도의 생산량에 대해 금속 차체, 2종의 복합재 차체에대해 비교하였다. 2종의 복합재 차체는 하이브리드 스틸-복합재 구조와 전체 복합재 차체를 나타낸다. 또한, 이 두 경우 모두에 대해 오토클레이브, 진공 성형, 레진 인퓨젼 공법의 성형에 대해 분석하였다. 제작시의 모든 성형 공법에 대해 하이브리드 차체는 전체 복합재 차체보다 4${\sim}$6 % 비용이 낮았다. 전체 복합재 차체의 경우, 레진 인퓨젼의 경우가 오토클레이브에 대해서는 11%낮은 가장 낮은 제작 비용이 소요되었다. 비용-전주기 분석을 통해 전체 복합재 차체는 가장 높은 제작비용이 소요되고 사회 경제학적 측면에서 전체 전주기 비용과 환경영향은 단순 차량 구입 비용보다 더 중요한 변수이며 전체 복합제 차체가 분명한 최적의 해답 임을 확인하였다.

• Composites Research
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• 제21권5호
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• pp.15-22
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• 2008

본 논문은 샌드위치 복합재가 적용된 자동무인경전철 차체 구조물의 구조 안전성 및 충돌 안전성 결과에 대해 서술하고 있다. 차체 구조물에 적용된 샌드위치 복합재는 알루미늄 하니컴 심재와 WR580/NF4000 유리섬유/에폭시 적층 복합재 면재로 이루어져 있다. 차체 구조물에 적용되는 적층 복합재 면재에 대해 기계적 시험을 통하여 물성을 획득하였고, 직교 이방성 특성을 갖는 하니컴 심재의 물성은 유효등가손상모델을 적용하였다. ANSYS v11.0을 이용한 유한요소 해석은 JIS E 1105 기준과 ASCE 21-98 기준에 따라서 자동무인경전철 차체의 구조 안전성을 평가하였다. 충돌해석은 외연유한요소 해석 프로그램인 LS-DYNA3D를 이용하였다. 충돌 조건은 강체벽에 10km/h의 속도로 정면충돌 사고를 모사하였다. 또한, 수성된 Chang-Chang 파손기준시은 충돌 후 복합재 구조물의 파손 모드를 평가하는데 추천된다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제36권11호
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• pp.1335-1343
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• 2012

논문은 위상최적화와 치수최적화 해석기법을 이용한 샌드위치 복합재와 알루미늄 압출재로 구성되는 하이브리드 철도차량 차체 구조물의 경량 모듈화 설계에 관한 연구이다. 위상최적설계는 초기설계단계에 차체 구조물의 최적의 재료적용부위를 선정하기 위해 사용되었으며, 치수최적화설계는 하이브리드 차체 구조물의 최적 설계 변수를 찾기 위해 사용되었다. 이때, 최적화해석은 일계법과 부분문제근사법을 사용하였다. 위상최적설계해석을 통해 차체 구조물의 강성 및 제작성을 향상시키기 위한 언더프레임, 로우 사이드 패널 모듈에 1차 부재인 알루미늄 압출재의 적용이 적절하고, 샌드위치 복합재는 무게를 최소화하기 위한 2차 부재로서 루프 및 미들 사이드 패널 모듈에 적용이 적합하다는 결론을 얻었다. 또한, 알루미늄 압출재와 샌드위치 복합재로 구성되는 하이브리드 차체 구조물의 무게는 샌드위치 복합재로만 만들어진 차체 구조물과 비교하여 최대 17.7%까지의 경량화 효과를 얻을 수 있음을 확인하였다.

• 소음진동
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• 제11권2호
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• pp.187-195
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• 2001

승용차 실내소음은 소음의 전달 방법에 따라 구조기인소음(structure-borne noise)과 공기기인소음(air-borne noise)으로 구별된다. 구조기인 소음은 차체에 전달된 외력이 차체를 통하여 전달되고 전달된 차체의 진통이 최종적으로 차실을 이루는 패널의 진동을 일으켜 승객에 전달되는 소음이며 공기기인소음은 발생한 소읍이 공기를 타고 전파되어 차실을 투과하여 승객의 귀에 전달되는 소음을 말한다. 구조기인소음을 일으키는 기진력으로 엔진의 관성 및 폭발력, 노면의 입력, 구동계 진동, 풍력 등이 있다. 발생된 기진력은 엔진 마운트, 서스펜션 등을 통하여 차체에 전달되고 최종적으로 대쉬, 루프 등의 패널을 떨게 만들며 이러한 진동은 50∼500Hz 대역에서 차실 공간의 음향 특성에 따라 가감되어 저주파 실내 소음을 발생시킨다. 500Hz 이상 대역의 실내소음은 일반적으로 공기기인 소음이 대부분을 차치하게 된다.(중략)