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자동차 진동의 종류와 대책 평가A좋아요

Report- 자동차의 진동현상 -자동차의 진동현상Ⅰ. 개요1. 자동차 진동소음의 발생 및 전달경로자동차의 진동소음현상은 발생부위라 할수 있는 진동원 및 소음원으로부터 차체 구조물이나 공기등을 통해서 자동차의 실내외 공간으로 전달되며 최종적으로 운전자와 탑승자가 느끼게 된다.진동원, 소음원(진동소음 발생)공진계, 공명계(진동소음을 증폭)전달계(진동소음 전달)응답계(진동 및 소음발생)⇒⇒⇒2. 자동차 진동의 종류자동차에서 발생하는 진동현상은 정지진동과 주행진동으로 크게 구분할 수 있다.1) 정지진동은 공회전(idle) 진동이라 불리며 차량의 상품성 및 판매실적에 직접적인 영향을 미친다. 이때는 차량이 정지한 상태이므로 바퀴의 회전이 없기 때문에 도로로부터의 외부 가진력인 없으며 오로지 엔진의 공회전에 의해서만 발생된 진동 가진력이 차체특성을 통해서 스티어링 휠(핸들)이나 시트등으로 전달되어 탑승자가 인식할수 있게 된다.2) 주행진동은 정지 상태가 아닌 차량의 주행과정에서 발생되는 제반진동현상을 뜻하며 엔진의 가진력뿐만 아니라 도로 노면으로부터 차체로 전달되는 힘(가진력)에 의해 차체에서 발생되는 진동현상을 뜻한다. 주행진동은 셰이크(shake)진동, 시미(shimmy)진동, 브레이크 진동(brake judder), 하나시스(harshness) 현상등과 같이 다양한 형태를 보인다.3. 진동소음의 경로별 개선대책1) 진동원/소음원 대책 : 자동차에서는 엔진과 변속기를 포함한 동력기관이 가장 큰 진동 및 소음원이라 볼수 있다. 따라서 정밀한 연소제어와 더불어서 엔진 실린더 블록의 강성보강, 밸런스 샤프트 적용 등에 따른 엔진의 관성력 감소, 알루미늄 재질의 오일 팬(oil pan)이나 변속기 스테이(stay) 적용과 같은 동력기관의 결합강성 보강 등으로 동력기관에서 발생되는 진동 및 소음원 자체의 진폭이나 문제 되는 진동수 영역을 개선시키는 방법을 강구 할수 있다.2) 전달경로 대책 : 공진계 및 전달계를 포함한 전달경로의 대책으로 진동/소음원에서 발생된 에너지의 차 브레이크 디스크 등 : 전륜과 함게 회전하는 브레이크 부품인 디스크나 기타 회전부품 들의 불평형에 의해서도 시미 진동현상이 발생할수 있다.- 전달계?공진계㉠ 조향계 : 조향링크의 떨림이 크거나 조향계 차체의 강성이 약할 경우에는 시미 진동현 상이 크게 확대될 수 있다.㉡ 현가장치: 현가장치의 부품들이 차량의 전후 방향으로 진동하게 되면 조행계나 차체로 의 진동전달이 확대된다.- 진동부위㉠ 차체 : 차체 전체가 진동한다.㉡ 조향계: 스티어링 휠이 회전반향으로 진동한다.③ 브레이크 진동(brake judder)ⅰ) 정의자동차가 중속 또는 고속으로 주행하다가 감속이나 정지하기 위해서 브레이크를 작동시킬 경우, 브레이크 드럼이 편심되어 있거나 액슬 샤프트 플랜지(flange), 디스크 휠(disk wheel)등에서 진동현상이 발생하게 되면 브레이크 라이닝과 드럼사이의 마찰력이 변화하게 된다. 이러한 브레이크 부품들에서 발생한 마찰력의 변화가 유압회로를 통하여 브레이크 페달의 맥동을 일으킬 수 있다. 또한 브레이크 드럼이나 디스크에 가해지는 마찰력의 변동이 발생하게 되면 타이어가 회전방향으로 진동하여 스티어링 너클(knuckle)이나 후륜축이 상하 방향으로 진동하면서 현가장치를 통해서 차체를 진동시킨다. 이러한 브레이크 작동과정에서 발생되는 제반 진동현상을 브레이크 진동 또는 저더(judder)현상이라 부른다.< 브레이크 진동현상 >ⅱ) 발생원인 및 발생과정- 발생원인 : 브레이크 작동시 회전체와 마찰재사이의 마찰력 변화 현상으로 인한 강제진동이 주요 발생원인이다.- 진동발생원㉠ 브레이크 드럼 : 브레이크 드럼의 진원불량, 부분적인 일그러짐등에 의해 브레이크 작 동 시 마찰면에서 진동현상이 발생한다.㉡ 브레이크 디스크 : 디스크 로터의 손상, 흔들림, 부식, 두께 변동 등에 의해 마찰면에 서 진동현상이 발생한다. 마찰재나 작용면의 뒤틀림도 진동발생의 원인이 된다. 특히 아래 그림과 같이 앞바퀴에 적용되는 냉각용 2겹 디스크(ventilated disk)의 열 발생이 운트에 대해 설명하고자 한다.아래 표는 동력기관의 진동특성과 관련하여 설계시 반드시 고려해야 할 강체진동의 목표 진동수를 간단히 요약한것이다.진동형태목표진동수병진운동차량 전후 방향(fore & after)롤 운동과 비연성, 고유진동수 7Hz 이상차량 좌우 방향(lateral)고유 진동수 7Hz 이상차량 상하 방향(bouncing)롤 운동과 비연성, 고유진동수 8Hz 이상회전운동엔진 옆 방향 축(pitching) 중심롤 운동과 비연성, 11~13Hz 구간크랭크 축(roll 운동) 중심 회전진동공회전 진동수 2차 성분의 1/2 이하 및 비연성수직축(yaw 운동) 중심 회전진동공회전 진동수 2차 성분과 비연성① 밸런스 샤프트(balance shaft)엔진의 연소과정에서 발생되는 엔진의 주요 가진력은 실린더 내부 연소실의 가스 폭발력으로 인한 토크변동과 함께 피스톤, 커넥팅 로드, 크랭크샤프트 등의 왕복운동과 이에 따른 관성력 및 관성 모멘트 등이다. 이중에서도 관성력에 의한 엔진의 가진력을 감소시키는 방안으로 밸런스샤프트가 실린더 본체에 추가로 장착될수 있다. 밸런스 샤프트는 두 개의 축으로 구성되고 크랭크샤프트의 두배 속도로 회전하는데, 이 중에서 한 개의 축은 크랭크샤프트와 반대방향으로 회전한다. 밸런스 샤프트의 회전으로 인하여 엔진에서 발생하는 관성력과 크기는 같지만 방향이 반대인 힘을 발생시켜서 엔진의 문제되는 관성력을 서로 상쇄시킨다. 더불어 관성 모멘트와 토크변동의 크기도 다소 저감시키는 효과를 얻을 수도 있다. 여러 엔진종류 중에서 관성력이 존재하는 4기통 엔진과 뱅크각이 90°인 V형 6기통 엔진에 밸런스 샤프트를 적용시킬 경우 매우 뛰어난 진동저감 효과를 얻을 수 있다.밸런스 샤프트의 종류로는 아래 그림과 같이 두 개의 밸런스 샤프트가 같은 높이에 위치한 란체스터형과 두 개의 샤프트 간에 수직거리의 차이(offset)를 둔 방식이 있다. 밸런스 샤프트 간의 수직거리에 오프셋을 둔 경우는 엔진에서 발생되는 관성력뿐만 아니라 가스 폭발력에 의한 엔진 롤 댐퍼을 풀리 내부에 적용하는 것이 일반적이었으나 최근에는 아래 그림과 같이 크랭크샤프트의 굽힘과 비틀림 진동현상을 동시에 개선할 수 있는 2중모드의 댐퍼가 적용되고 있다.< 크랭크샤프트의 풀리 댐퍼 >ⅳ) 유연 플라이휠(flexible flywheel)의 적용크랭크샤프트의 후단부위에 장착되는 플라이 휠은 크랭크샤프트에 작용하는 급격한 토크(회전력)의 변동을 흡수하고 회전관성을 저장하는 필수 부품이나, 크랭크샤프트의 굽힘진동에 영향을 끼쳐서 럼블소음뿐만 아니라 차량 실내소음에도 악영향을 주게 된다. 플라이 휠에 의한 크랭크샤프트의 진동현상은 동력기관의 진동뿐만 아니라 구동계통에도 진동발생을 증대시켜서 250~400Hz의 주파수 영역에 해당하는 소음을 발생시키는 주요 요인으로 작용한다. 따라서 일부 차종에서는 크랭크샤프트의 굽힘진동현상을 감소시키기 위해서 기존의 플라이휠 대신에 탄성지지판으로 보완된 유연 플라이휠을 채택하여 실내소음의 개선 효과를 얻고 있다. 아래 그림은 일반적인 플라이휠 진동현상을 보여주며 이러한 현상을 개선하기 위해서 적용되는 유연 플라이휠은 탄성지지판의 구조를 갖는다. 크랭크샤프트 후단부위에 장착된 유연 플라이휠의 적용으로 인하여 200~500Hz의 진동수 영역에서 구동계통의 진동현상이 크게 개선되는 것을 확인 할 수 있다.< 플라이 휠의 진동현상 > < 유연 플라이휠의 구조 >< 유연 플라이휠의 적용 효과 >ⅴ) 2중 질량 플라이휠(dual mass flywheel)의 적용최근 경량화로 인하여 플라이휠의 질량감소, 낮은 배기량의 엔진 적용이 늘어나게 되면서 동력기관에서는 회전력의 변화(토크변동)가 크게 발생하게 되었다. 이로 말미암아 변속기 내부 기어의 치타음(rattle noise)과 구동계의 비틀림 진동현상이 악화되어 차량의 실내소음이 증대되기 마련이다. 이러한 현상을 개선하기 위해서 수동변속기 차량을 중심으로 기존 플라이휠 대신 플라이휠의 질량을 두 개로 나누고 이들을 탄성 지지하는 2중 질량 플라이휠이 고속용 차량과 국내 승합차량에 악화되는 특성이 있으므로 현재까지는 50km/h 이상의 속도영역에서만 록업 클러치가 작동하도록 설계되어 있다. 여기서 록업 클러치는 토크 컨버터의 터빈을 수동 변속기의 클러치처럼 임펠러에 직접 연결해서 동력전달효율을 높이는 장치를 뜻한다.록업 클러치 체결상태가 되면 기계적인 접촉에 의해서 직접적인 구동력의 전달이 이루어지므로 유체유동에 의한 동력전달은 없게 된다. 이는 차량 출발이나 저속 회전영역에서 엔진의 회전력을 증대시켜주는 토크 컨버터의 효율이 고속주행에서는 크게 감소되는 단점을 극복하기 위한 방안이라 볼 수 있다. 더불어 연비의 향상 측면에서도 향후 미끄럼 제어(slip control) 등의 적용 및 추가의 개선과정을 통해서 저속주행속도에서도 록업 클러치의 작동이 가능하도록 발전될 것으로 예상된다. 최근 출시된 국산 고급 승용차량에서는 6단 자동변속기의 동력전달과정에서 록업 클러치가 작동되는 영역이 4~6단에 해당된다.5. 차체운전자와 탑승자는 차체 내부에 있기 때문에 도로의 거친 노면특성에 의한 충격력이나 동력기관에서 발생된 진동소음현상이 차체로 전달되어서 발생되는 진동 및 소음현상의 최종 결과만을 느끼게 된다. 즉, 차체는 각종 가진원으로부터 발생된 진동소음 현상이 전달되어 종합적으로 나타나는 최종 응답계라고 할수있다. 따라서 동력기관이나 현가장치 및 기타 부품들에서 발생되는 진동소음현상을 부분적으로 개선시켰다 하더라도 궁극적인 개선 효과는 차체 내부에 탑승한 운전자와 탑승자들이 느끼고 판단하는 것이기 때문에 차체의 진동소음특성을 개선시키는 것이 더욱 중요하다.1) 차체의 진동특성차체의 진동특성은 진동수 영역에 따라서 강체(rigid body)처럼 움직이는 강체진동과 차체 전체나 일부분이 유연한 탄성체처럼 진동하는 탄성진동으로 구분될 수 있다.차체의 강체진동은 대략 10Hz 미만의 낮은 진동수 영역에서 발생하는 차체의 진동현상을 의미하며 승차감과 깊은 관련을 갖는다. 차체가 마치 하나의 상자처럼 움직이는 것을 느끼게 되며 현가장치의 스프링 특성과 있다.

공학/기술| 2012.03.04| 56페이지| 15,000원| 조회(1,470)

자동차의 진동 현상, 부품별 진동, 자동차 진동대책, 자동차하중, 자동차 진동의..

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자동차 디자인 변천사_2

2. 자동차 디자인 변천과정1) 20세기 자동차 디자인 아이콘 연표2) 시대별 자동차 디자인 변천① 수공업시대의 자동차1886년 1월 29일 독일의 벤츠(Karl Benz)가 특허(Patent NO 37435)를 받은 3륜차가 공식적인 세계 최초의 가솔린엔진 자동차로 인정되고 있다. 물론 같은 해 같은 독일에서 가솔린엔진의 4륜차가 다임러(Gottlib Daimler)에 의해 제작되었으나 특허를 기준으로 벤츠의 3륜차를 근대 자동차의 효시로 꼽고 있다. 초기의 자동차는 승객실(Cabin)의 개념이 없었고 차대(Chassis)도 마차와 동일한 구조를 가지고 있어 디자인의 개념은 존재하지 않았다. 자동차가 발명된 후 구조적인 진보는 초기 유럽을 거쳐 헨리 포드에 의해 미국에서 빠르게 이루어졌다. 포드 T형 모델이 대량방식에 의하여 생산되기 시작한 1913년 이전까지는 엔진과 구동장치를 만드는 샤시업자에게 공급받아 차체를 만드는 마차제조업자에게 의뢰해서 완성하는 수공업형태에 머물러 있었다.② 1920년대-초기 대량생산 시대1914년부터 T모델의 대량생산시대를 거치고 1920년대 비로소 앞쪽은 엔진공간이, 뒤쪽은 주거공간이 있는 2 Box 형태의 고전적 자동차 디자인의 형식을 갖추었다. 1920년대 말에는 유선형의 자동차 디자인이 등장했고 트렁크의 개념이 생기며 세단형이 선보이기 시작하였다.③ 1930년대-디자인 개념의 정립포드의 대량생산방식이 자리를 잡고 미국의 빅3-GM, 포드, 크라이슬러가 미국의 자동차대중화를 주도하면서 금형 프레스로 자동차가 만들어져 금형을 다시 깎을 때 마다 형상의 변경이 이루어져 자연스럽게 스타일 중심의 디자인의 개념이 정립되었다.④ 1940년대-스타일의 다양화제2차 세계대전으로 미국은 군수산업의 전쟁특수와 함께 차량생산이 크게 늘었고, 자동차 기술의 진보도 크게 이루어졌으며, 전쟁영향으로 엔진의 대형화, 고성능화가 차체의 대형화, 고급화로 진전되었다. 반면 유럽은 전후 어려운 경제 사정으로 소형차가 대부분이었다. 구조 또한 간단하고 장식64년 발표한 포드의 머스탱(Mustang)에 의한 새로운 스타일의 전기가 마련되면서 스포츠 스타일의 요소가 가미한 다양성이 스타일의 주류를 이루었고 유럽은 기술의 성숙에 관심을 기울이며 유럽형의 고급화와 실용성의 소형차가 자리를 잡아갔다. 한편 신흥공업국인 일본의 자동차가 세계시장에 서서히 선보이기 시작하였다.⑦ 1970년대-소형차와 에어로 다이믹스1970년대는 두 차례에 걸친 오일쇼크로 자동차산업계에 엄청난 변혁을 가져다 주었다. 유가의 폭등으로 소형차가 세계시장의 주류를 이루었고 미국시장에서 별로 주목받지 못하던 일본차가 급격히 새로운 강자로 급격히 등장하였다. 미국에서는 모든 메이커의 차량사이즈와 엔진크기가 줄어들었고 날카로운 박스형 차체와 기하학적인 형태가 유럽과 일본에서 주류를 이루었다.⑧ 1980년대-RV붐과 프로세스 혁신1980년부터는 디자인의 관심이 방법과 프로세스의 변화에 맞추어지고 차량전체가 부드러운 라운드 형태로 주류를 이뤘다. 또 운전시간이 길어지면서 실내공간이 넓어지고 레저용 차량으로 SUV와 미니밴의 다양한 모델이 선보였다.⑨ 1990년대-디자인의 동질화와 곡면화자동차의 성숙기 또는 포화기 시대로 다품종 소량생산으로 변화와 함께 자동차의 일반적 형태로 완전곡면과 선의 개념으로 바뀌고 있다. 또한 자동차 기술이 보편화되면서 메이커마다 갖고 있던 아이덴티티(독자성, 정체성)가 희박해지고 있다.⑩ 21세기의 디자인자동차디자인은 차체의 성형성이 증대되어 디자인 자유도는 더욱 높아지고 있고 기술의 변화에 따라 지금의 자동차와 전혀 다른 형식의 자동차 출현도 예견되고 있다. 이러한 자동차의 개념변화는 디자인개념의 변화를 뜻하는데 21세기에는 다음과 같은 방향으로 전개될 것으로 보인다. 첫째, 대량생산·대량소비를 통한 대중화에서 개인의 가치추구에 부응하여 개성과 질을 존중하는 개성화 개념으로 디자인의 목표설정이 이루어질 것이다. 둘째, 안전하고 빠른 이동을 목표로 하던 자동차의 개념은 인간의 다양한 감성에 부응함으로써 인간생활의 질을 높이는 문화기 시작한 것은 1936년 히틀러의 구상으로 페르디난트 포르쉐가 만든 폭스바겐 비틀이 그 시초다. 딱정벌레 모양의 이 차는 갑충형 스타일의 대표적인 차로서 이후 본격적인 유선형 디자인 시대를 열어 고속형 자동차를 등장시키는 시초가 됐다. 이 무렵은 화려하고 우아한 디자인이 많아 자동차 디자인의 르네상스 시대로 불렸다.④ 유선형(Streamline Style) 자동차1950년을 분기점으로 네 바퀴와 앞뒤 라이트가 차체밖으로 튀어나온 상자모양에서 바퀴와 라이트가 차체 속으로 들어가 차체가 넓고 낮은 유선형으로 발전했다. 갑충형 디자인의 단점인 공기저항을 줄이기 위해 생겨난 유선형 자동차는 오늘날 유행하고 있는 보트형 자동차의 시조로서 1946년 이태리에서 등장한 혁신적인 디자인의 치시탈리아(Cisitalia)가 그 시초다, 이 시기 미국에서는 전투기의 몸체와 꼬리 모양을 이용해 화려함을 추구한 꼬리날개형(Tail fin) 디자인이 유행했으며, 유럽에서는 성능과 경제성을 높이기 위해 차체가 낮아지고 원도의 각도가 좁아지는 등 공기정항을 적게 받기위한 디자인이 주류를 이루었다.⑤ 경사형(Pastback Style) 자동차1960년대 들어서면서 고속주행시 차체가 떠오르는 부력을 감소시키고 실내공간을 넓히기 위해 뒷부분이 완만하게 경사진 패스트백 스타일이 유행했다. 이 디자인은 미국과 프랑스, 이탈리아에서 인기를 끌었으며, 특히 1964년 미국의 포드가 선보인 패스트백 스타일의 선두주자 머스탱은 뛰어난 성능과 더불어 젊은이들에게 선풍적인 인기를 끌었다.⑥ 쐐기형(Wedge Style) 자동차1970년대 이후 해치백 스타일이라 일컬어지는 쐐기형 디자인의 자동차가 등장, 시속 200km이상 달리는 고속 자동차 시대가 열렸다. 자동차가 고속으로 달릴 때 생기는 부력과 공기저항을 최소화한 디자인으로, 오일쇼크로 인한 에너지 절약차원에서 주행저항, 공기저항, 진동저항 등을 줄이기 위해 꼬리를 생략한것이 특징이다. 최근에도 다양한 형태의 쐐기형 스타일의 자동차가 선보이고 있을 만큼 중심으로 하는 조형적 디자인을 주제로 하고 있지만, 기술적인 조건을 디자인의 제약으로서가 아니라 그것을 새로운 조형적 해결방법으로 활용하는 특성을 보여 주고 있다. 이러한 문제해결방법의 전형으로 평가되는 1954년 형 300SL 모델은 후드를 낮추기 위하여 엔진을 경사탑재 시키는 레이아웃과, 경량화를 위한 스페이스 프레임(사다리 구조의 프레임 대신 차체 전체를 트러스 구조의 개념으로 만든 구조의 프레임) 구조에 의한 문턱(door scuff) 높이를 극복하기 위해 갈매기 날개 형태의 걸윙도어를 채택해서 개구부를 넓혀 새로운 차체의 형태와 구조가 공존하는 해결을 통해 변화된 이미지의 디자인을 보여주고 있다.한편 벤츠를 대표하는 조형 요소의 하나인 전면의 라디에이터 그릴은 벤츠의 기술자였던 빌핼름 마이바흐에 의해 1898년에 세계 최초의 4기통 가솔린 기관과 함께 1900년에 발명된 것으로서 수냉식 냉각방식을 채택하면서 냉각효율을 높이기 위해 벌집형태의 코어를 채택한 것이었다. 이러한 구조를 가진 라디에이터는 이후 모든 벤츠의 차량에 장착되면서 벤츠 차량의 대표적인 앞모습의 형태 특징으로 자리잡게 된다.벤츠의 차체 비례는 전체의 길이에서 후드의 길이 비율이 세단형 차량은 25% 내외, 쿠페형 차량은 그 이상인 것을 볼 수 있는데 이것은 엔진 본체의 길이에 의해서보다는, 안정적인 고성능을 중시하는 기술개발 특성에 따라 차량의 전체적인 무게중심을 차체 중앙에 오도록 하기 위해서 엔진을 최대한 차체 중심부에 가깝게 탑재하는 데에서 기인하는 것이다. 아래 그림의 SLR 모델에서와 같은 사례에서 볼 수 있다. 이러한 유형의 엔진탑재는 ‘A클래스‘와 같은 경승용차 모델과 C, E, S 클래스 등의 승용차 모델에서 엔진을 앞바퀴 중심출보다 뒤쪽에 배치하는 레이아웃으로 공통적으로 나타나, 다른 메이커의 차량들에 비해 앞 오버행(front overhang)이 상대적으로 짧은 특징을 볼 수 있다. 이러한 구조적인 특징들에 의한 전반적인 벤츠의 디자인 경향은 기능향상을 위한 진화의화의 역사를 통해 메이커의 아이덴티티와 조형 요소 형성과정을 가장 명확하게 고찰할 수 있다.벤츠 차량의 차체 측면 비례와 형태 변화는 전륜구동 방식인 ‘A 클래스’와 ‘B 클래스’ 등의 해치백형 소형 승용차 모델을 제외하면 차량이 크기에 관계없이 정통적 3박스 구조의 세단의 유형을 유지하면서 기능적 효율성 향상을 목표로 진화한 것을 발견할 수 있다. 그 대표적인 차체 측면 형태에서 변화 요소는 앞 유리창과 뒤 유리창의 각도이다. 이것은 공기저항 계수를 줄이는 역할과 아울러 차체에서 엔진룸과 트렁크의 길이 비례가 증가되는 변화를 보여주고 있다.(일반적으로 정통적 세단의 차체 길이 비례는 전체 길이 대비 후드 길이가 25%인 경우를 중립적인 것으로 보며, 여기에서 더 긴 후드는 스타일 중심의 보수적인 비례, 더 짧은 비례는 거주성 중심의 실용적인 비례로 구분한다. 그러나 최근의 세단형 승용차에서 차체의 전체 치수를 유지하면서도 거주성을 향상시키는 설계의 경향에 따라 이 비례는 25% 이하로 감소하고 있다.)이러한 변화는 차체의 공간구성 비중에서 거주성의 향상을 위한 객실(cabin)확대의 기능적 진화를 반영한 것이다. 이와 같은 시간의 흐름에 따른 캐빈 비중의 증가는 거주성이 중심이 되는 세단형 승용차뿐만 아니라, 동력성능과 스타일의 비중이 높고 거주성의 비중은 상대적으로 낮은 쿠페 형태의 차량에서도 동일하게 찾아 볼 수 있는 현상이다.차체의 조형에서는 세단과 쿠페 공통적으로 장식적인 요소의 비중이 적고 조형적으로 간결한 면 처리에 의해 면에서의 공기저항을 줄이기 위한 스타일이 나타나고 있다.이와 같은 기술의 진보에 의한 성능향상을 반영하고, 효율성을 높이기 위한 구조 변화와 당대의 기술진보의 내용을 추상성으로 반영한 이미지를 스타일로 표현하는 것이 벤츠의 조형적 특징이다.c. 전면 조형의 특징차체의 전면을 구성하는 조형 요소로서 라디에이터 그릴은 벤츠의 차체 디자인을 대표하는 조형 요소의 역할을 하고 있다. 라디에이터 그릴은 기능을 반영한 차체 스타일 유형을 바

공학/기술| 2012.03.01| 21페이지| 5,000원| 조회(351)

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자동차 디자인 변천사_3

다. 아우디(Audi)a. 차량의 전반적 특징‘아우토 우니온’은 2차대전 이후 1949년에 본사를 잉골슈타트에 두고 생산을 재개했고, 1965년이 되어 세단형 승용차를 내놓는다. 엔진의 출력에 따라 ‘아우디 60’, ‘아우디 75’, ‘수퍼 90’ 등으로 불린 이들 차량은 1972년까지 판매된다. 이후 1969년에 등장한 ‘아우디 100’이 근대적인 아우디의 특성을 나타내기 시작한 모델로서, 이 모델 이후 개발된 차량들은 폭스바겐과 많은 부분을 공유해서 설계되고 개발된다.그러나 이 시기까지도 시장에서 아우디의 전체적인 이미지는 보수적인 것으로 받아들여지고 있었으므로, 그것을 타계하기 위한 방법으로 4륜구동 기술을 바탕으로 하는 고성능 차량의 개발이 시작되고 1980년에 독일 최초의 풀타임(full time) 4륜구동 승용차 ‘아우디 콰트로’가 등장한다. 이와 함께 아우디의 차체 디자인도 전환점을 맞게 된다.특히 폭스바겐의 준중형 승용차 ‘파사트(Passat)'를 바탕으로 개발되어 1986년에 등장한 ’아우디 80‘은 그 전까지 아우디가 가지고 있던 보수적인 스타일 이미지를 바꾸기 시작한 차량이고, 이후 전체적인 판매량이 크게 늘어난다.‘아우디 80’을 필두로 1989년에 등장한 ‘아우디 100’등의 새로운 차체 디자인의 차량들은 공통적으로 공기역학적 디자인을 강조한 스타일이었는데, 플러쉬 서페이스 글라스(flush surface glass)를 가진 도어새시(door sash)와 기하하적 면 처리에 다소 상자형 이미지에 수평적이고 직선적인 비례를 강조한 유형이다. 이들 모델을 계기로 차체 디자인에서 이전의 보수적인 이미지를 벗어나 새로운 아우디의 디자인이 자리 잡는다. 그러나 수동 변속기가 보편적인 유럽과 달리 자동변속기 장착 비율이 높은 미국에서 수동변속기 차량과 동일하게 배치된 좁은 간격의 페달(pedal) 레이아웃으로 오조작에 의한 사고발생으로 차량 판매가 급감하는 사태를 겪으며 아우디는 미국 시장에서 철수하게 되었다.이후 폭스바겐의 차량들과 플랫폼을 공유사성을 앞모습의 대형 라디에이터 그릴과 물방울 형상의 차체로 나타내는 이미지 통일작업이 시작된다.b. 조형의 특징아우디의 승용차들은 역동적인 고성능의 이미지를 추상성으로 표현하는 스타일 모티브를 바탕으로 하고 있다. 차체의 전체적인 스타일에서는 가장 작은 크기의 승용차 A2에서 대형 승용차 A8에 이르기까지 장식적인 요소를 사용하지 않는 조형 특징이 나타나는데, 그것은 기계적인 고성능을 가진 차량을 나타내는 논리적 조형방법의 하나로 볼 수 있다.차체측면의 형태 이미지는 다른 유럽의 메이커들과 같이 정통적인 3박스 구조의 세단을 틀을 따르고 있으면서, 면의 처리는 기하학적 방법에 입각하고 있다. 캐빈(Cabin)을 구성하는 A 필러와 지붕, 그리고 C 필러로 연결되는 세단형 차체의 그린하우스(greenhouse) 실루엣이 물방울 형상의 곡선 형태를 취하고 있는 것을 볼 수 있다. 그러한 형태의 모티브는 주로 창문 형태를 통해 나타는데, 시간의 흐름과 함께 측면의 창문 전체의 형태가 점차로 유선형으로 변화되어 온 것을 볼 수 있다. 이것은 차량의 성격을 나타내는 역동성의 추구와 아울러 1930년대의 ‘아우토 우니온 D-타입’의 물방울 형상의 차체를 개념적으로 반영하고 있는 것으로 해석된다.1980년대 후반 이후부터 등장하기 시작한 새로운 스타일의 아우디의 차체 디자인의 특징들을 종합해 보면, 전통적인 유럽의 메이커들이 자연발생적으로 차체 이미지의 통일을 이루어 왔던 것과 대비되는 것을 볼 수 있다. 그것은 아우디가 자사의 차체 디자인을 차별화시키려는 계획에 의해 아우디의 역사적인 차량의 디자인을 고찰해 전략적으로 차체 디자인에 반영해 아이덴티티를 형성해 가는 과정을 거치고 있다고 볼 수 있다.C. 전면 조형의 특징1960년대 이후의 역대 아우디 차량의 차체 전면 디자인은 크게 네 유형으로 나눌 수 있는데, 1969년 1세대 ‘아우디 100’에서 1979년 2세대 모델에까지 사용 된 수평형 그릴과 1988년 모델에 쓰인 수평 리브 그릴 유형, 1989년 이후 200 특징이라고 할 수 있다. 소형 모델에서는 뒷좌석 거주성을 위하여 물방울 형상에서 변형된 형태를 취하는데, A2와 A3, A4등은 완전한 유선형의 물방울 형상은 아니지만 전체적인 형태에서는 물방울 유형의 창문으로 볼 수 있다.이러한 그린 하우스의 변화는 아우디의 차체 디자인 변화가 시작된 시기인 1980년대 중반에 등장한 4세대 ‘아우디 100(1세대 A6)'의 다소 경직된 스타일에서 1998년에 등장한 2세대’A6'과 2006년에 등장한 3세대 ‘A6'의 유선형 그린하우스 형태 비교에서 명확하게 드러난다. 후드와 데크의 길이 비례에서도 일반적인 세단에서 가장 보편적이고 중립적인 후드:데크 비율인 2:1에서 데크가 더 짧아지면서 진보적인 이미지를 가지게 되고 있다.(세단의 후드:데크 비율 2:1에서 데크의 비율이 1보다 커져 긴 데크를 가진 경우는 보수적 셩향의 스타일 이미지를 주게 되며, 1보다 작은 짧은 데크를 가진 경우는 스포티한 이미지를 주게 된다.) 1세대의 A6 모델 등 초기의 차량에서는 거시적인 디자인 통일성의 시도는 발견되지 않으나, 2세대와 3세대 모델에 와서는 그러한 차체 측면의 조형 요소에서 특성이 명확하게 드러나고 있다. 아우디의 전통적인 기술 특성은 설립자 ‘아우구스투스 호르히’의 성향과 초기의 차량들에서 비롯되는 자동차 경주를 통한 기술적 진보로서, 그것을 대표적인 추상성으로 설정하고 있다.※ 세 브랜드(벤츠, BMW, 아우디)의 디자인 비교?② 북미가. 제너럴 모터스(General Motors)-캐딜락(Cadillac)a. 차량의 전반적 특징‘캐딜락(Cadillac)'은 헨리포드가 ‘포드자동차(Ford Motor Company)’를 설립하기 이전에 먼저 세웠던 ‘헨리포드회사(Henry Ford Company)’를 해산하면서 초기에 참여했던 경영진과 엔지니어 헨리릴랜드(Henry M. Leland)가 자동차를 계속 만들기 위해，새 이름으로1902년에 세운 회사이다. 회사의 이름으로 쓴 ‘캐딜락(Cadillac)’은 1701년에 ‘디락 브랜드의 입지를 좁히는 원인이 되었으며，게다가 1980년대의 8기통 6.4리터 엔진은 잦은 고장으로 브랜드의 신뢰를 떨어뜨렸다. 오일쇼크 이후 브랜드의 역사뿐 아니라 물리적인 성능에서도 상대적으로 우위를 가진 유럽 고급 브랜드 차량들의 약진으로 캐딜락의 위상이 약화되기도 하였다.이것을 극복하기 위해 이탈리아의 ‘피난파리나(Pininfarina)'가 디자인하고 제작한 ’알랑테(Allante)'를 발표하여 캐딜락의 이미지를 높이는 성과를 거두기도 했으나 판매는 성공적이지 못했다. 이와 아울러 캐딜락 브랜드가 봉착한 또 다른 한계는 대형 고급 승용차 중심의 차종 구성으로 인해 소비자층 대부분이 고령층으로 이루어진 보수적인 브랜드 이미지였다. 이러한 이미지는 1980년대에서 1990년대 초반에까지 등장했던 보수적인 이미지의 캐딜락 세단들에 의해 더욱 굳어지게 된다. 이러한 캐딜락의 이미지를 쇄신하기 위해 21세기를 위한 새로운 날카로운 에지와 잘라낸 듯한 형태로 이루어진 ‘Art and Science'라는 디자인 철학을 발표한다. 그리고 이러한 조형요소를 바탕으로 한 첨단기술과 새로운 형태가 접목된 ’Evoq'와 ‘XLR'을 비롯한 콘셉트 카와 양산차량을 발표한다.b. 조형의 특징캐딜락의 차체 전면의 이미지는 전통적으로 수직형 비례의 라디에이터 틀 속에서 그물 형태의 철망으로 구성된 대형 라디에이터를 중심으로 하던 1920년대 후반의 스타일에 바탕을 두고 있다. 캐딜락의 차체 스타일에서 근대적인 전형을 이루게 된 모델은 1941년에 등장한 ‘식스티(Sixty)'부터라고 할 수 있다. 이 모델에서부터 캐딜락의 앞모습은 곡선형 후드의 채택과 함께 라디에이터 그릴은 수평적인 비례를 가진 격자 형태로 변화된다.이러한 수평비례의 라디에이터 그릴은 이 시기의 다른 메이커들의 차체 스타일 흐름과 대비되는 유형이라고 할 수 있다. 이후 캐딜락의 라디에이터 그릴은 수평비례의 틀 속에 격자형 리브를 가진 구조로 모든 캐딜락의 차량에 공통적으로 사용된다. 또한 시보레와 마찬가지로 정의 전통 브랜드들과 유사한 방법으로 공통되는 조형 요소를 동일하게 가지면서 각 차종별 특성에 따라 약간씩 변화되는 유형의 수평적인 통일성을 추구하고 있다. 전면의 라디에이터 그릴 양측의 헤드램프는 1990년대 중반까지는 그 윤곽 형태에서 수평 적인 비례를 가지고 있었으나，‘Art and Science'의 스타일링 콘셉트의 도입과 함께 점차 수직비례로 변화된다. 이러한 전면의 이미지는 콘셉트 카를 통해 더 역동적인 이미지로 각도와 비례가 변화된다.또한 캐딜락은 다른 메이커들과는 달리 후면(後面)의 태일 램프(tail lamp)의 형태도 차종 간에 유사한 수직형의 형태로 디자인된 특정을 가지고 있는데，이것은 1950년대 후반에 등장했던 태일 핀(tail fin) 스타일을 모티브로 한 형태이다.이러한 유형의 디자인은 캐딜락의 모든 차종에 공통적으로 적용되고 있다. 최근에 캐딜락은 대형 승용차 중심의 차종에서 준중형급 승용차에까지 모델을 확대하고，픽업트럭과 SUV 등으로까지 차종의 폭을 넓혔다. d. 측면 조형의 특징최근의 캐딜락 브랜드 승용차의 차체 측면의 비례와 형태를 살펴보면 큰 변화를 발견할 수 있는데，가장 두드러진 변화는 C필러의 기울기 변화이다. 1990년대 중반까지의 캐딜락 승용차들은 뒤 유리를 직각에 가까운 캠백(Kamm back) 형태를 유지하면서 뒤 데크(deck)의 길이 비례는 앞쪽 엔진 후드 길이의 50% 이상의 길이 비율로 비교적 길게 설정해서，3박스의 차체 구조이면서 대형 엔진을 탑재한 전통적인 미국의 보수적 승용차의 이미지를 유지해 나가는 것이 특징이었다. 이것은 플리트우드(Fleetwood) 시리즈 모델에서 두드러졌는데，플리트우드는 1920년대와 30년대에 캐딜락의 차체를 제작했던 코치 빌더 (coach builder)의 하나로，호화로운 스타일 특징을 가지고 있었다.그러나 2000년대 초반부터 등장하기 시작한 캐딜락의 양산 모델과 콘셉트 카 등은 역동적이고 스포티한 이미지로서，뒤 트렁크를 구성하는 데크의 길이 비례가 후드 길이 비율의있었다.

공학/기술| 2012.03.01| 20페이지| 5,000원| 조회(368)

포드, 아우디, 캐딜락, 20세기 자동차 디자인, 제너럴 모터스, 자동차 브랜드별..

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자동차 디자인 변천사_1

REPORT주제 : 20세기 자동차디자인 변천사1. 개요1) 자동차디자인이란 무엇인가?자동차는 처음부터 지금과 같은 대량생산방식에 의하여 만들어진 것은 아니었다. 자동차의 최초 탄생지인 독일을 중심으로 하는 유럽에는 전통적으로 마차를 만들어 온 카로체리아(Carrozzeria;이탈리아어의 이름, 영어로는 coach builder를 뜻함)가 있었다. 이들은 마차를 주문에 의해 수공업 생산방식으로 소량 만들던 곳이었다. 자동차가 대량생산방식에 의하여 대중적으로 보급되기 시작한 것은 미국에서 포드(Henry Ford)가 자동차 회사를 설립한 1903년부터라고 할 수 있으나, 대중화가 본 궤도에 오르게 된 것은 [모델T]의 생산이 시작된 1908년부터이다.?[모델T]는 1908년부터 1927년까지 지속적인 개선(진화)과 디자인 개선을 거치면서 1,500 만 대 이상을 생산?판매하였다. 포드의 [모델T]를 살펴보면 초기형은 전체 이미지에서 자동차보다는 마차에 가까운 이미지를 준다. 그리고 각 부분의 구성품도 정리되지 않은 모습을 보여주고 있다. 그러나 대량생산이 완전히 정착된 이후의 후기형 모델은 차체의 모든 부품들이 깔끔하고 생산성이 높은 형태와 구조로 정리된 것을 발견할 수 있다.바로 이러한 개념이 종합적 의미의 디자인이라고 할 수 있다. 단지 외부에 장식을 붙이는 것이 아니라, 생산방법과 구조, 재료의 사용에 있어서 최적의 해결책을 가지면서 그 조건에서 가장 이상적인 아름다움을 추구하는 것, 바로 이 개념이 근대적인 자동차디자인의 개념이며, 이것이 대량생산의 시작과 함께 등장한 개념인 것이다. 정리하면, 자동차디자인이란 자동차를 거시적 시각(巨視的視覺)에서 기획(企劃)하고, 생산에 합리적인 구조로 설계하며 아울러 자동차라는 기계에 생명력을 부여하는 스타일(style)의 창조까지 포함한다.일반적으로 디자인은 ‘형태’ 라는 개념으로만 받아들여진다. 그 예로써 멋진 자동차나 제품을 보고 ‘디자인이 예쁘다.’ 라고 이야기하는데, 이때에 ‘디자인’ 이라는 말이 의미하는 것 차체와 유리창에 각각 색채와 재질감을 설정하고 태양광선이 비치는 조건으로 차체 표면의 조형 요소를 가시화시킨 것이다. 이러한 서로 다른 조령방법에 따라 완성된 차체의 이미지는 마치 다른 이미지처럼 인식된다.2차원적 조형은 실제의 차체 조형 요소들 중 입체적인 형태의 이미지에 영향을 주거나 그에 의해 인식되는 형태이다. 구체적인 사례는 차체에 만들어진 유리창의 모양(window graphic)이나 램프류 부품의 형태 이미지, 또는 동일한 표면에 부착된 색채가 다른 부품에 의한 시각적 형상 등이 그것이다.차체의 형태에서 그들을 구성하는 물리적 조형 요소들 간의 상관관계를 구성하는 또 다른 인자는 차체 비례(body proportion)이다. 차체 비례는 차체의 측면과 후면 등 다양한 각도에서 볼 수 있다. 실제로 비례는 형태의 본질적인 특징을 변화시키지는 않지만 전체로서의 이미지를 변화시키는 역할을 한다. 가래 그림의 두 대의 차량, 시발(始發)과 허머(Hummer)의 비례는 완전히 다른 하나는 좁고 높은 비례이며, 다른 하나는 상대적으로 넓고 납작한 비례이다그런데 두 차량 모두가 원과 사각형으로 이루어진 기하학적인 조형 요소를 가지고 있지만, 이들이 보여 주는 차체의 전체 이미지는 완전히 대조적인 소박함과 공격적인 이미지를 각각 가지고 있다. 이것은 비례의 변화에 의한 조형 인식의 변화를 보여주는 사례라고 할수 있다.② 차체 전?후?측면의 이미지 요소가. 차체 전면자동차 전면의 조형 요소와 관련해서 자동차 디자이너 출신 자동차 디자인 평론가 Nick Hull은 일반적인 유형의 차량에서 후드(hood)는 코(鼻)를 연상시키는 이미지로 작용하며, 헤드램프(head lamp)는 눈(目)을, 그리고 앞 범퍼(front bumper)를 포함한 라디에이터 그릴은 입(口)과 턱을 연상시킨다는 견해를 제시했다(2004). 그의 견해와 유사한 사례는 2006년에 나온 월트 디즈니사의 애니메이션 ‘Cars'에 등장한 자동차 캐릭터의 사례에서도 볼 수 있는데 이것은 자동차 디자이자(文字)로 이루어진 엠블렘(emblem)을 후면에 부착하게 된다.다. 차체 측면일반적으로 자동차의 측면의 형태는 차량의 구조를 반영하고 있으며, 그 차량의 기능에 의한 각 기구적 요소들 간의 구조적 비례와 공간의 활용에 따른 특성을 반영하고 있다. 이에 따라 차체 측면의 이미지는 특정한 차량의 구체적인 정보를 전달해 주지만, 그보다 근본적으로 그 차량의 기능적 특성을 거시적인 차원에서 보여준다. 즉 [어느 메이커의 차량] 이기 이전에 [어떤 유형, 또는 어떤 기능의 차량]인가를 보여주는 것이다. 또한 그러한 거시적 유형정보에서 좀 더 세부적으로 공간의 활용이 어떠한 비중으로 이루어지고 있는가를 보여주기도 한다.그 사례로써, 차체 측면을 통해 전체의 치수가 큰 차량의 공간배분은 각각의 공간이 기능상 요구되는 적절한 크기를 확보하는 모습을 볼 수 있으나, 차체 크기가 작은 차량에서는 가장 우선순위의 공간, 즉 실내공간을 먼저 확보하고 다른 공간의 비중을 줄인 비례를 볼 수 있다. 이러한 공간의 크기비례와 아울러 공간의 비중을 어떻게 두는가의 여부 또한 차체 측면의 이미지에서 나타나게 된다.4) 자동차의 이미지를 좌우하는 차체 색아무리 디자인이 잘 되었다고 해도 차체의 컬러는 그 차의 이미지를 살릴 수도 있고 그렇지 못할 수도 있다. 자동차디자이너들은 멋진 차를 만들어내기 위해 노력하지만, 그 차의 디자인에 화룡점정(畵龍點睛)의 완성을 지어주는 것은 바로 차체의 컬러이다. 차체의 컬러를 만들어 주는 자동차의 도료는 최근에 와서 매우 다양한 기술이 개발되어 더욱 다채로운 색상을 보여주고 있다. 자동차 컬러의 다양한 특징을 살펴보면 다음과 같다.① 화이트가. 화이트 컬러의 특징과 장점일반적으로 화이트 컬러는 차체를 더 커보이게 하며, 유행을 거의 타지 않는 가장 기본적인 색채이다. 디자인적 특징으로는 차체의 입체감보다는 실루엣을 강조해서 산뜻하고 명확한 이미지를 준다. 아울러서 주변의 경관에서 자동차를 명확히 구분하여 강조되게 하므로, 차체의 존재감을 살려준다. 기능은 페라리가 가장 대표적이다. 이밖에도 역사적으로 페라리와 관련이 있는 알파로메오(Alfa Romeo)와 현재 계열사가 된 마세라티(Maserati) 등도 레드 컬러를 대표 컬러로 사용하기도 한다. 다. 레드 컬러에 맞는 자동차 디자인의 특징과 요소레드 컬러에 맞는 자동차 디자인요소는 블랙 컬러를 강조하기 위한 디자인요소와 유사한 점이 많다. 레드 컬러는 색 자체의 명도는 그다지 높지 않으므로, 크롬 몰드와 블랙 몰드가 모두 조화를 이룬다. 또한 곡면을 가진 차체에서 빛의 반사에 의한 거울효과가 잘 나타나므로, 레드 컬러가 어울릴 경우 블랙 컬러도 잘 어울린다. 한편 레드 컬러는 차체 면의 미세한 입체적 변화는 잘 나타나지 않는 경향이 있으므로, 차체의 입체감이나 굴곡에 의한 형태 강조 보다는 유리창의 형태나 헤드램프의 형태, 또는 특징을 강조한 차체 조형요소에 의해 나타나는 전체적인 인상과 이미지 중심의 디자인이 효과적이다.③ 블랙가. 블랙 컬러의 특징과 장점블랙 컬러의 특징은 차체의 중량감을 더욱 육중하게 해주는 역할을 하며, 광택처리와 함께 주변의 풍경을 반사시켜서 오히려 풍성한 질감을 나타내고, 시간의 경과에 따라 다양한 차체의 이미지를 나타내준다. 특히 차체의 볼륨감을 강조해서 장중하고 육중한 존재감을 부각시키며, 전체적으로 엄숙하고 권위적인 이미지를 준다. 그러나 실용적인 면에서 먼지와 흠집이 눈에 띄기 쉬우며, 표면의 손상 역시 눈에 쉽게 띄며, 여름철에 차체의 온도가 쉽게 올라가 냉방효율이 낮아진다. 야간의 식별성이 낮은 특징도 있다.나. 대표적인 블랙 컬러 자동차 모델과 그 외의 모델들블랙 컬러를 대표적인 차체 색상으로 사용하는 경우는 대부분 고급 승용차 브랜드들이 많다. 특히 대형의 차량들이 블랙을 대표 컬러로 사용하는데, 가장 대표적인 브랜드로써는 미국의 GM 산하의 캐딜락(Cadillac)을 들 수 있다. 캐딜락은 이미 1950년대부터 블랙을 대표적인 컬러로 사용해 왔으며, 컨셉트 카와 최고급모델에서는 아직도 블랙을 주로 사용하고 있다.최가까운 블루 컬러는 는 빛의 세기가 약해지면 산뜻한 이미지가 감소하는 특징이 있으므로, 차체에 쓰일 경우에는 그 색채를 보완해 줄 수 있는 카운터 파트(counter part)를 설정하면 효과적이다.앞의 스바루 레가시의 모델의 사진의 예에서와 같이 휠을 블루의 보색대비 효과를 갖는 노란색 계열의 황금색으로 설정하는 방법이나, 바이퍼의 경우와 같이 블루의 바탕에 흰색의 띠를 사용하는 방법 등이 차체의 대비효과와 블루의 이미지를 강조하는 방법으로 선택될 수 있다.또는 소위 곤색이라고 불리는 인디고 블루(Indigo blue)와 같이 어두운 다크 블루(dark blue)의 경우에는 블랙 컬러와 거의 같은 효과를 내므로 크롬 도금부품의 사용이 색채를 강조하는 방법으로 효과적이다.⑤ 실버가. 실버 컬러의 특징과 장점실버 컬러는 자동차의 기계적인 아름다움을 표현하는 데에 있어서는 더할 나위 없이 좋은 색채이다. 실버 컬러는 이른바 메탈릭 도료(metallic paint)로써 다른 원색계통의 도료와는 다르게 색채를 내는 주 원료로 금속분말이 사용되는 특징을 가진다. 가장 보편적인 금속재료는 알루미늄으로써, 대부분의 실버 컬러는 산화알루미늄(Al2O3) 분말이 사용되지만, 최근에는 티타늄이나 몰리브덴 같은 금속을 원료로 한 분말이 도료에 사용되어 다양한 개성을 가진 실버 컬러가 개발되고 있다.실버 컬러는 빛의 각도와 세기에 따라 반사율이 변화하기 때문에 차체의 입체감을 강조하는 데에 뛰어난 효과를 낼 수 있다. 따라서 볼륨감이 큰 차체나, 근육질의 차체, 또는 날카로운 모서리를 가진 디자인의 차체 등 다양한 형태의 차체 디자인을 돋보이게 할 수 있는 특징을 가지고 있다. 최근에 개발된 티타늄을 사용한 실버 컬러는 빛의 각도와 세기에 따라 반사밝기가 변화하는 것 이외에 색조까지 변화하는 것도 등장해서 차체를 훨씬 더 풍부한 감성으로 표현하기도 한다.나. 대표적인 실버 컬러 자동차 모델과 그 외의 모델들실버를 처음 사용한 차는 롤스로이스의 실버 고스트(Rolls Royce Si

공학/기술| 2012.03.01| 21페이지| 5,000원| 조회(311)

디자인, 개념, 차량, 자동차 디자인, 프로포션, 색상별 디자인 특성, 차체형태에 ..

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해석프로그램의 정의 및 종류와 응용분야

REPORT- 해석프로그램 종류와 응용분야 -Ⅰ. 유한요소 해석(FEA : Finite Element Analysis)1. 개요유한요소법(Finite Element Method)은 1930년대에 개발된 Matrix이론을 사용하여 1960연대에 영국과 미국에서 개발되어 이론화 및 상용화가 이루어진 것은 컴퓨터의 발전이 이루어진 1970년대 이후이다. 이러한 유한요소법은 공학과 물리학에서 많이 사용되었으며 컴퓨터 하드웨어의 발전과 더불어 급속히 발전하였다. 유한요소법은 초기에는 복잡한 구조물의 응력해석을 위해 개발되었으나, 그 후 발전을 거듭하여 연속체 역학(Continuum Mechanics)분야 등 광범위한 분야에서 사용되고 있다. 구조물에 대해 요소의 공통되는 점, 선 및 면 등에서 여러 가지 경계조건을 사용하여 수식을 만들고, 이를 이용해 구조물 전체에 대한 연립 대수 방정식을 만들어 해를 구한다. 공통되는 점이나, 선, 면이 많아질수록 연립방정식이 커지게 되어 해를 구하는데 많은 계산이 필요하게 되었고, 이러한 특징으로 인하여 유한요소법은 컴퓨터의 발전 속도와 비례하여 발전하였다. 물리계의 운동을 지배하는 대다수의 법칙은 보통 미분 방정식으로 기술되어 있는데, 유한요소법은 이와 같은 미분 방정식을 푸는 수치적인 근사해법을 볼 수 있다. 다시 말하면 일반적으로 공학 문제는 물리적인 현상에 대한 수학적인 모델이다. 수학적인 모델은 경계 조건(boundary condition)과 초기 조건(initial condition)을 가지는 미분 방정식으로 주어진다. 구조물을 유한개의 절점(node)으로 가정한 후, 각 절점들 사이에 서로 유기적인 관계를 맺어주는 요소(element)를 구성하여 전체 구조물을 절점들의 변위를 미지수로 하는 연립방정식으로 나타낼 수 있다. 그리고 이를 수학적으로 계산하여 외력에 의한 각 절점에서의 변위를 구함으로써 변위, 변형률, 응력 등의 결과 값을 수치적인 근사 해법으로 구하는 것이 유한요소 해석이다. 구조해석분야에서 설계자는 유한요야 한다. 만약 다른 CAD 모델러로부터의 데이터가 Surface모델이 아니고, 전체 형상의 크기에 비해서 두께가 얇다면, Surface의 윗면과 아래면중 하나를 이용하여도 된다.* 유한요소를 생성할 때 local mesh density의 사용이 가능하지만, 팰릿이나 작은 홀과 같은 형상은 유한요소의 수를 증가시키고 큰 형상비(aspect ratio)의 요소를 만드므로, 작은 홀은 삭제하고 둥근 코너 부위는 모나게 처리하는 것이 유리하다.* 데이터의 전송 후 Surface간의 연결이 이루어지지 않는 경우가 있으므로 먼저 데이터를 확인하여 Surface간의 연결 상태를 체크한다.CAPA에서 Import할 수 있는 데이터는 IGES 파일, Universal 파일, NASTRAN 파일, STL 파일등이다.- 해석기능* 충전해석CAPA_FLOW는 3차원 사출성형 충전과정을 해석하는 프로그램으로 사출성형품 및 사출금형의 설계 단계에서 성형 불량의 예측, 최적의 제품 및 금형설계, 적합한 재료의 공정조건의 선정등 다양하게 활용할 수 있다. 사용수지의 선정과 공정조건 입력후 충전시 압력분포와 3차원 온도계산은 유한요소법과 유한차분법을 이용하였고, 수지의 충전형상(Filling Pattern)은 Control Volume Method를 이용하여 해석하게 된다. 해석목적은 다음과 같다.▷ 필요한 게이트의 개수와 위치를 결정한다.▷ 웰드라인의 위치 및 강도를 파악한다.▷ 에어 트랩의 위치를 파악하고 에어 벤트를 설치한다.▷ 형체력 및 사출량을 평가하여 사출성형기의 크기를 결정한다.▷ 캐비티 내의 유동 밸런스를 유지하도록 제품의 두께를 변경한다.▷ 다단 사출의 필요성을 조사한다.▷ 러너 시스템의 밸런스를 잡는다.▷ 러너의 크기를 최소화한다.▷ 허용 응력 및 온도 내에서의 성형 여부를 파악한다.▷ 최적의 성형 조건을 설정한다.▷ 섬유 배향 및 이방성 물성을 파악한다.또한, 해석 결과의 종류 및 기능을 설명하면 아래와 같다.▷ 충전패턴 : 시간에 따른 유동선단의 진행 모습을 확인할 Life Method(E-N)* MSC.Fatigue Fracture선형탄성 파괴역학(Linear Elastic Fracture Mechanics)을 Base로 구성된 균열진전(Crack Growth) Method* MSC.Fatigue Multiaxial하중이력의 변동에 따라 변화되는 주응력의 상태를 고려한 Critical Plane Method를 채택하여 단축성(Uniaxiality)이 아닌 다축성 (Multiaxiality)을 고려한 피로해석 Method* MSC.Fatigue Vibration고유 진동모드에 의한 Dynamic Effects를 고려하여 구조물의 Frequency Response Analysis 결과와 하중이력의 Frequency Domain Power Spectrum Density을 적용하여 수행하는 공진피로(Resonance Fatigue) Method* MSC.Fatigue Spot Weld점용접으로 구성된 구조물에 대하여 Sheets와 Nugget에 대한 Fatigue Life 예측과 Damage Polar Plot을 지원하는 점용접 전용 피로해석 Method* MSC.Fatigue Strain GaugeResponse Signal 추출에 사용되는 Hardware Strain Gauge의 기법을 유한요소에 적용시킨 기능으로 구조물과 유한요소 모델상의 Correlation과 구조물에서 측정하기 어려운 부위등에 대하여 유한요소 모델에서의 Gauge 설정 및 다양한 각도에서의 Signal 추출이 가능한 기능* MSC.Fatigue Utilities하중이력에 대한 사칙연산, 통계적 처리 등의 Signal Processing 기능과 시간 진행에 따른 Cumulative Fatigue Damage Plot 등의 Advanced Fatigue Results 기능 등이 지원되는 모듈* MSC.Fatigue Pre&PostMSC.Patran없이 MSC.Fatigue를 사용하고자 하는 사용자를 위하여 MSC.Patran에서 MSC.Fatigue 사용arriers and transitions? Crash cushions? Traffic control devices and other obstacles? Concrete barriers, bridge piers 등* Railway Applications철도 차량의 충돌 특성 평가는 독특한 제약을 가지고 있다. 실제 prototype의 비용의 문제가 full-scale 시험을 어렵게 하며, 거대한 구조와 충돌 시간이 길다는 점에서 유한 요소 해석의 필요성이 두드러지고 있다.▷ PAM-CRASH적용과정? 주어진 충돌 시나리오에 대해 철도 차량의 다양한 부재에서 흡수되는 에네지 수준을 1차원 모델을 이용하여 계산? 그 사양을 만족하기 위한 구조 설계는 하이브리드 FE/kinematics로 단순화된 모델을 가지고 시작을 하며 PAM-SFE/SBE의 SuperFolding, SuperBeam의 요소들은 PAM-CRASH에 전처리기로 작용을 하며 kinematics 모델을 제공? 상세한 verification 모델은 the shared, distributed memory versions의 solver에 의해서 계산* Maritime transport Applications선박 충돌은 환경에 직접적인 영향을 주는 문제로 관심이 날로 증가하고 있지만 실제 시험은 너무 비용이 많이 들며 small-scale의 시험으로는 제대로 묘사하기가 힘이 드는 어려움이 아직까지 있다.⑪ SYSTUS(Heat Transfer 해석프로그램)- 개요SYSTUS는 공학의 전 분야에 걸쳐 Heat Transfer 해석을 다루는 implicit code로써 다재다능한 시뮬레이션 프로그램이다.- 주요기능* Electromagnetics고속 교류 발전기 거동의 모델링에는 short-cut 회로의 특성 평가와 부무하 조건을 고려해야 한다. 다른 작동 조건을 예상하는 것은 성능을 향상시키는 데에 필수적인 것이며 반복적인 prototype의 제작과 시험의 필요성을 줄이는데 도움을 준다. SYSTUS의 SYS는 탄성이 없는 non-Newtonian 유체 및 탄성이 있는 non-Newtonian 유체 모두에 있어서의 여러가지 constitutive model을 제공한다. 그러나 이들 모델중 어느것도 특정한 non-Newtonian 유체의 모든 형태의 변형을 사실적으로 예측할 수는 없을 것이다. 일반적으로 비탄성 non-Newtonian 모델만으로도 충분히 정확하게 유동의 물리적인 현상을 예측할 수 있다. 여기서 필요한 것은 알맞은 비선형 점도 함수를 선정하여 적용 가능한 viscometric data를 맞추는 것이다. 점탄성 효과도 고려해야하는 경우라면 문제는 더욱 복잡해진다. 모델링을 현실에 맞게 하기 위해서는 고려할만한 유동 현상을 모두 고려하여 표준 테스트로 만족할 만한 예측을 할 수 있는 점탄성 모델을 선정하여야할 것이다.- 프로그램 구성POLYFLOW는 pre-processor인 GAMBIT, solver인 POLYFLOW, 그리고 post-processor인 FLPOST로 이루어져 있다.?*?GambitGAMBIT은 FLUENT 등 다른 Fluent Inc. SW에 공통적으로 사용되는 pre-processor로써, 기타 CAD 프로그램에서 그린 형상을 import하거나 GAMBIT에서 직접 형상을 그린 후 메쉬를 생성하는 작업을 한다. Polyflow에서는 삼각형, 사각형, 육면체, 사면체, 삼각기둥, 사각뿔 등의 비정렬 격자에서도 해석이 가능하다.*?POLYFLOWSolver에 해당하는 POLYFLOW에는 boundary condition 및 물성, 수치해석조건 등을 부여하는 POLYDATA가 있고 별도로 POLYMAT이 있어서 복잡한 점탄성모델을 그래프로 그려보거나 파라미터값을 자동으로 찾거나 하는 작업을 할 수 있게 되어 있다. 그리고 POLYFUSE를 사용하여 두 개 이상의 메쉬를 합치거나 이동, 회전 및 스케일링 작업을 할 수 있다. 또한 POLYSTAT를 사용하면 해석한 유동장에 입자를 띄운다고 했을 때의 현상을 가시화하거나 통계적인 mixin)

공학/기술| 2012.03.01| 64페이지| 8,000원| 조회(1,398)

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