다시 읽어 보니까 단위 환산 잘못 된것이 있어 수정했습니다.

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이것 관련된 보고서 만들다가 지겹기도 하고 기초 자료들을 버리기가 아까워서 올려 봅니다.

(게시판에 사진 올리는 방법 실습도 겸해서)

 

신차와 관련한 뉴스에

초고장력 강판(인장강도 60kg급 이상)의 비율은 51%, 기존 모델(21%) 대비 2.4배 가량 늘었다. , 차체 구조간 결합력 강화를 위해 구조용 접착제를 기존 모델보다 10배 넘게 사용했으며, 차체 주요 부위에 듀얼 멤버형 보강 구조를 적용해 차체 연결부의 강성을 증가시켰다”,

일반 강판 대비 무게는 10% 이상 가벼우면서도 강도는 2배 이상 높은 초고장력 강판(UHSS: Ultra High Strength Steel / 인장강도 60kg급 이상)을 사용했다

 * "60kg급"은 60 kgf/mm2 (590 MPa)을 말하는 것으로 보입니다.

차체 강성을 높이고 차체 구조를 개선해 기존 모델에 비해 무게가 45kg 늘어났지만, 엔진 개선을 통해 연비가 향상됐다

"안전 기준을 충족시키면서 실내 공간을 넓히다 보니 기존 모델에 비해 무거워졌으나 연비는 오히려 향상됐다"

라고 나와 있습니다. 여기서 초고장력강을 UHSS라고 쓴 것과 또 차량 중량이 늘어난 것에 대해 논란이 조금 되고 있습니다.


먼저 일반적으로 많이 쓰이는 “()고장력강의 명칭에 대해 알아 보면,

일본에서 High Tensile Strength Steels의 앞부분만을 따서 ハイテン(Hiten)이라는 용어를 사용합니다. POSCO에서도 “POSTEN”이라고 명명하기도 했습니다.

Tensile Strength에서 “고장력”으로 해도 되겠지만 Yield Strength, Tensile Strength를 아울러 “고강도”가 더 적합하다고 봅니다.


WorldAutoSteel(www.worldautosteel.com)에서는 크게 세가지로 (Low Strength Steel/High Strength Steel/Advanced High Strength Steel) 구분했습니다. ("Advanced High Strength Steel Application Guideline” version 4.1 2009. 6.)

그림1.jpg

n         Lower strength steels in dark gray

n         Traditional HSS steels in light gray.

n         Some of the early AHSS steel ellipses have color instead of shades of gray.


인장 강도가 높은 것을 AHSS분류하기도 했으나, 440 MPa (45 kgf/mm2)의 낮은 인장 강도를 지닌 multiple phase AHSS있기 때문에 "AHSS"분류하는 것은 더 이상 적합하지 않게 되었습니다. ("Advanced High Strength Steel Application Guideline” version 6.0 2017. 4.)


그림1-1.jpg

인장 강도 (Tensile Strength)를 기준으로는, 여러가지 썰(說)이 있지만, 대부분 780 MPa (79.5 kgf/mm2)이상을 "초고강도강"으로 분류합니다.

그림2-1.jpg  

즉 종래의 (Traditional/Conventional) 고강도강과 진보된 (Advanced) 고강도강이 있고, 그 중에서 인장강도 780 MPa (79.5 kgf/mm2)이상을 Ultra HSS(초고강도강)라고 표현한 것입니다.


항복 강도(Yield Strength)를 기준으로 보면 550 MPa (56.1 kgf/mm2)이상을 초고강도강으로 분류합니다

그림3-1.jpg


구분

Yield Strength

Conventional HSS

210~550 MPa

Advanced HSS

550 MPa 이상

 

문헌에 따라 아래와 같이 700 MPa (71 kgf/mm2)이상을 Ultra HSS로 표현하기도 했습니다.

 그림2.jpg

구분

Tensile Strength

Conventional HSS

270~700 MPa

Advanced HSS

700 MPa 이상


또, AHSS를 Ultra High Strength Steel (UHSS)라는 표현으로 쓰기도 합니다.(ArcelorMittal)

그림3.jpg



2007년 자료이긴 하지만

그림4.jpg

여기서는 AHSS 기준이 590~980 MPa (60~100 kgf/mm2)이고, UHSS 980 MPa 이상입니다. 이 기준으로 보면 AHSS UHSS를 합한 고강도강 비율이 15~21%가 됩니다. 초고장력 강판(인장강도 60kg급 이상)의 비율은 51%, 기존 모델(21%) 대비 2.4배 가량 늘었다.라고 말하는데 기존 모델의 21%라는 숫자는 나옵니다. (여기서 60 kgf/mm2 590 MPa 정도 되므로 초고강도강인 780 MPa보다는 한참 낮습니다). 또 한가지 해석은 거꾸로 위 그래프에서 45~56% 정도가 Low Strength Steel이니까 나머지 44~55% ()고강도강이라고 말할 수도 있겠습니다. 그러면 고강도강 비율 51%도 말이 됩니다.

만약 초고강도강을 51% 사용하면 원가 상승 빼고 좋기만 한 걸까 생각해 볼 필요가 있습니다. 자동차에서 ()고강도강을 쓰는 이유는 강화된 안전 법규에 대응하기 위해서도 있지만 중량을 줄이기 위해서 입니다. 위의 글에서 강도는 2배 이상 높은라고 했는데 강도가 2배 높으면 이론적으로 두께를 절반으로 줄여도 강도는 동일하고 중량은 반으로 줄어 들게 됩니다. 그런데 무게는 10% 이상 가벼우면서도라고 함은 두께를 10% 정도만 줄여서 그만큼 강도를 더 확보했다라는 의미가 됩니다. 그러면 신차 무게가 종전 대비 늘어 날 수도 있습니다.

그런데 무작정 초고강도강을 쓸 수는 없습니다. 무엇보다도 프레스 성형이 잘 안되고 용접도 힘들어 일반적으로 경제적인 방법인 스팟 용접으로는 불가능 합니다. 그래서 접착제라든가 레이저 용접 등 고급 기술을 사용해야 되는데, 설비도 바꿔야 되고 원가 상승 요인입니다. 그리고 제조 원가와는 관계없지만 사고가 났을 때 일반 강판은 판금하고 용접하면 되지만 초고강도강은 너무 단단해서 일반 공업사에서는 불가능합니다. (또 다른 차체 소재인 알루미늄의 경우도 소재 가격도 비싸지만 마찬가지로 판금/용접이 힘들다는 딜레마가 있습니다.) 그래서 적정 선에서 타협해서 비율이 정해지게 됩니다.

아래 그림의 예를 보면 고강도강이 56.7%이고 초고강도강이 18.3%로 나와 있습니다. 그런데 신형에서 초고강도강 비율이 높아졌다는 것과 종전 대비 중량이 늘었다는 점이 일치합니다.

그림5.jpg

아래 그래프는 2007년 당시 초고장력강 사용이 확대될 것을 예측한 것입니다. 2020년경에 약 35%가 될 것으로 예측하고 있습니다. 여기서는 450 MPa (46 kgf/mm2)이상을 AHSS로 분류했습니다.

그림6.jpg

AHSS gathers all Multi Phase Steels above 450MPa Ts

그리고 사족이지만 연비를 향상시키는 (비정통적인) 방법은

n        강판을 얇게 한다

n        구조 부재(Reinforcement, Member)를 줄이거나 뺀다.

n        용접 타점수를 줄인다 (대신 접착제를 좀 더 쓴다)

n        각종 부자재(흡음재/차음재 등) 및 씰러 종류를 적게 바른다.

n        엔진 마찰을 줄인다 (저점도 엔진 오일 권장 / 피스톤 링 유격 확대 -> 출력은 줄어 듭니다)

n        연비 효율 높은 타이어를 쓴다 (연비는 좋지만 잘 닳고 겨울에는 쥐약입니다)

n        불필요한 외부 부착물을 제거 해 무게도 줄이고 공력 성능을 향상시킨다 (Mud guard 같은 것)

n        스페어 타이어를 없애고 리페어 키트로 바꾼다

등등이 있습니다.

종합해 보면

n        기존 모델 대비 초고장력강 비율이 높아지고 듀얼 멤버 등으로 보강되었다

n        (기존 모델은 충돌시험은 통과했지만 차체 강성에서 약하다는 평가를 받았다.)

n        초고장력강 기준은 780 MPa (79.5 kgf/mm2)이 아니고 450~590 MPa (46~60 kgf/mm2)정도인 것 같다.

n        그래도 51%라는 숫자는 좀 무리인 것 같다.

입니다.

여기까지 읽어 주신 분에게 감사드립니다 ^^

산과 관련된 이야기가 아니라 조금 그렇지만 참고로 하시라고 ... 

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