210 . 강도와 강성

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210 . 강도와 강성

한때 한국 자동차 업계에서 고장력 강판이 화제가 된 적이 있다. 여기서 고장력 강판은 고강도를 이야기 한다.

그리고 그때 관련 기사를 보면서 헐...했던 기억이 난다. <사진1>

------<기사> 2016년 중앙일보---------

일반 철판보다 2배 강한 초고장력 강판이라면 무게를 반으로 줄이면서 동일한 강성을 낼 수 있다. 이처럼 초고장력 강판의 비율을 높이면 차체 강성을 높이면서 무게를 줄이는 일이 가능해진다. 남들보다 빼어나고 튼튼한 차를 만드는데 큰 도움이 되는 것이다.

[출처: 중앙일보] [자동차] ‘차체 강성 높이고 무게 줄이고’ 고장력 강판이 대체 뭐길래?

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위의 기사를 보면 초고장력 강판을 사용하면 무게를 반으로 줄이면서 동일한 강성을 낼 수 있다고 하였다.

--> 잘못 된 이야기이다.

먼저 강도(strength)와 강성(rigidity)은 다른 이야기 이다. 기계공학과 2학년 수업시간에 배우는 내용이다. <사진2 참조> 간단히 소개하면 재료가 늘어나는 양(x축, 엄밀하게는 단위 길이당 늘어나는 양, strain)과 단위면적당 잡아 당기는 힘(stress)를 그래프로 표시한 것이다.

강도(strength)는 사진2의 그래프에서 표시되어 있는 파단강도 (X), 최대 인장강도 등으로 정의한다.

강성은 <사진2>의 그래프에서 기울기에 해당한다. 우리가 흔히 알고 있는 스프링 상수와 같은 개념이다.

<사진3>에 강도와 강성을 설명하기 위한 그림 참조.

<사진4>는 포드와 GM 차량의 비틀림 강성을 비교 테스트한 결과 (2011년)이다. GM이 포드보다 월등하게 우수함을 알 수 있다.

그러면 강도가 좋은 강판이 강성이 좋은가? 라는 질문을 하게 된다. 그런데 강도가 좋다고 월등하게 강성이 좋아지지는 않는다.

stiffness는 결국 두꺼운 재료를 사용하거나 구조 설계를 잘하거나, 아니면 얇은 강판을 이용했다면 이 강판을 어떻게 잘 용접하느냐에 달려 있다.

강판과 강판을 점으로 용접하는 것 보다는 레이저 용접과 같이 선으로 용접하는 것이 강성이 올라간다. 주로 유럽업체는 강성을 올리기 위해서 레이저 용접을 많이 이용한다. 특히 벤츠 등 고급차.

그래서 강성이 좋은 차는 고속이나 커브길 요철에서 차가 안정적이라는 감을 준다. 차가 달리는 즐거움은 차체의 강성에 대한 이야기이며 차가 충돌해서 잘 부서지지 않고 승객이 안전한 것은 강도에 대한 이야기 이다.

최근 몇년간 자동차 메이커는 강도를 올리기 위해 고장력강의 사용해서 승객의 안전을 확보하고자 했고 운전의 즐거움을 주기 위해 용접을 잘하는 방법을 개발했다. 생산성 중심의 일본 메이커도 조금씩 레이저 용접을 사용하는 것으로 알고 있다.

이런 내용을 알고 신문 기사를 한번 읽어 보시면 얼마나 틀린 기사인지 알 수 있다. 대충 기계공학과/재료공학과 대학교 2학년 수준이면 틀린 내용이라는 것을 알아 차려야 한다.