[재료거동학] 자동차 및 수송기기의 파손 및 파괴사례와 예방책

소개글

[재료거동학] 자동차 및 수송기기의 파손 및 파괴사례와 예방책에 대한 보고서 자료입니다.

목차

1. 자동차 및 수송기기의 파손
2. 자동차 파손 및 파괴 사례
2.1 페라리 458 자동차 결함
2.2 도요타(TOYOTA) 리콜 사태
2.3 현대자동차 YF 소나타 - 스티어링 부품 결함
2.4 영국 de Havilland사의 Comet 항공기
3. 자동차 파손 및 파괴 예방책
4.비행기파손 및 파괴 대책
5. 참고문헌

본문내용

한 증상이 발생되고 있다는 점에서 전자스로틀제어시스템의 결함의 의혹 집중되고 있다.
2.3 현대자동차 YF 소나타 - 스티어링 부품 결함
2010년 9월, 미국 도로교통 안전국(NHTSA)에서 현대자동차가 미국으로 수출하는 YF 소나타에 대해 스티어링 결함문제가 잇따라 접수되어 조사에 착수했다.
결함으로 신고 된 사항들은 고속도로 주행 시 스티어링 부품내의 어퍼 유니버셜 조인트나 스티어링 샤프트가 빠져 조종 불능 상태나 핸들링이 어렵게 되는 상황이 발생한다는 것이다. 얼마 전 조사를 받고 있는 기아 소울의 조향장치 이상에 이어 이번 YF 소나타의 조향장치 문제가 연이어 터지자 미국 현대 자동차 측에서는 NHTSA에 적극 협조 할 것이며 이로 인한 문제로 사고가 나는 고객들이나 일어나는 문제들에 대해 절대적으로 책임지겠다고 했다.
즉, 고속주행 시 고온의 온도에서 재료 변형이 일어나 소성 변형 후에 입계를 통하여 입계 미끄럼 등에 의해 공공이 발생되며 공공의 합체로 균열이 생성되고 파단에 이르는 고온 입계 취화 양상을 나타낸다.
2.4 영국 de Havilland사의 Comet 항공기
1)일시 : 1954년 1월
2)조사내용 : 코멧은 길이28.35m, 너비35m, 4발의 제트 엔진을 장비한 제트 여객기였다. 현대의 제트여객기와 별반 다른점이 없이 후퇴익과 여압시스템 등을 갖추었다. 1954년 1월, 로마에서 출발한 코멧 항공기가 갑자기 높은 고도에서 사라졌고, 결국 지중해로 추락하였다. 당시 코멧기에 탑승한 35명 전원이 사망하였고, 또다른 코멧기가 같은 해 4월 공중폭발을 해 많은 사상자를 낸다. 그 원인을 파악해보니 원인이 동체에 있다는 것을 알았다.
<코멧 항공기>
3)원인 : 항공기 외부와 객실의 압력차로 인해 반복해서 응력집중현상이 일어나고 피로 결국 피로파괴로 이어졌다.
<재료에 서서히 균열이 생기는 모습. 이것이 발달하여 피로파괴로 이어 진다>
4)분석 : 이 제트 여객기는 주로 부유층들의 운송수단이여서 객실의 창문이 상당히 크고 각이진 사각형모양. 이것은 낮은 고도에서는 문제가 없지만 높은 고도에서는 객실 내부와 외부의 기압차로 인해 매우 치명적인 결과를 초래한다. 높은 고도에서 외부압력과 객실의 압력차가 발생하는데, 그때 객실에서 외부로 공기가 빠져나가려는 일종의 삼투압이 작용한다. 따라서 기체의 구조부가 엄청난 공기압을 받게 되고 이 압력을 반복해서 받았다. 이 반복 압력으로 금속이 수축과 팽창을 반복하면서 응력집중현상이 일어났고 그 응력으로 인해 항공기가 파괴된 것이다.
<사각형 창문 주위로 파괴가 일어난 모습>
3. 자동차 파손 및 파괴 예방책
자동차 실내는 상품성을 결정짓는 중요한 요소로 구성되며 탑승자의 안전이 달려 있다. 그만큼 안전성, 거주성, 조작성, 시인성 등 다양한 부분을 고려해야 한다. 자동차 업계 관계자들은 사람들이 자동차 안에서 지내는 시간이 점점 늘어나면서 차량 구입 여부를 결정짓는 가장 중요한 요소가 ‘내부 사양’ 이라는 사실을 최근 수년간의 판매 활동을 통해 확인할 수 있었다고 한다. 이에 최근 자동차 브랜드들은 외관 디자인보다 실내 디자인을 더욱 강조하는 추세이다.
하지만 이런 추세를 따라 외관 디자인에 보다 더 큰 관심을 가지게 되면 내부적 결함에 소홀해 질 수 있다. 재료의 특성에 따라 온도, 환경 등 취약한 점에 놓이게 된다면 자동차가 파손되는 것은 시간문제이다. 재료의 변형에 의해 자동차가 사고가 나게 되는 것은 위에 든 사례뿐만 아니라 점차 확대되고 있는 추세이다. 재료비가 점차 비싸지고 소비자의 관심이 외관 디자인에 더 치중되더라도 엔지니어들은 보다 내부적 요소(부품)에 관심을 두어야 할 것이다. 위에 든 사례 중, 일본 도요타(TOYOTA)의 경우 1990년대 TPS 시스템을 도입하여 재료비를 절감 한 사례들이 있다.
자동차 산업기술이 발전할수록 이에 사용되는 첨단재료 및 소재가 중요한 역할을 담당할 것이다. 자동차 소재는 해당 산업의 새로운 변화를 유발시키는 동기를 부여하게 될 것이고, 따라서 재료의 선정 요인은 매우 중요한 검토 대상이 된다.
재료기술은 다른 기술 분야와 복잡하게 얽혀 있으면서도 최고 수준이 요구되므로 그 응용에서 미래기술을 위해 새롭고 강력한 의미를 지닌다. 동시에 국가적인 안목을 가지고 기초 소재재료로서의 재료분야의 심도 있는 연구조사가 선결되어야 한다.
4.비행기파손 및 파괴 대책
이 비행기의 치명적인 단점은 바로 항공기 창문의 모양이었다. 현대의 항공기는 창문이 작고 원형을 이루고 있는데 이것에도 다 이유가 있다. 일단 창문이 크면 그만큼 구조부재들이 적게 사용되고, 이것은 구조상 불안전하다. 또한 각이진 사각형의 형태는 각진 모서리 부분에 집중응력이 발생하게 된다. 그런 응력이 계속되는 비행을 통해 누적되고 위와 같은 피로파괴 현상이 일어나는 것이다. 창문을 원형으로 할 경우 응력이 골고루 분산되어 한곳으로 힘이 모이는 것을 방지한다.
재료 또한 중요하다. 철강 등 재료의 피로파괴 성질을 결정짓는 대표적 원소성분은 황(S)·인(P) 등이다. 일반적으로 금속의 경우 특유의 질긴 성질(인성)이 있어 잘 부러지지 않지만 금속 내에 성질이 다른 불순물이 섞여 있다면 이야기가 달라진다. 황·인 등은 흔히 ‘비금속게재물’이라 불리는 불순물을 생성하게 되는데 비금속게재물은 인성이 있는 금속성분과 달리, 외부 충격에 쉽게 변형이 되고 이는 금속·비금속의 경계 지점에서의 조직 결함을 발생시킨다. 이 결함이 조금씩 퍼져 나가 금속재료가 칼날처럼 절단되는 피로파괴가 발생되는 것이다. 이 원소들이 제거된 고청정강을 사용하면 피로파괴를 좀 더 예방할 수 있을 것이다.
<아래쪽의 나이테 같은 것이 피로파괴이고 위쪽은 순간파괴에 의한 절단면>
5. 참고문헌
[1] “도요타의 과거, 현재 그리고 미래”, 성균관대학교
[2] "리콜, 페라리 458 이탈리아“, http://autocstory.tistory.com/2037
[3] 김태권, “미래자동차의 안전기술”, 기계저널, 제48권 제2호, pp 8-9, 2008
[4] 김정구, “자동차 부식”, 기술해설, 제6권 제1호, pp 21-26, 2007

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