브레이크 디스크 로터 표면 형상에 따른 제동 성능 거동 특성에 관한 시험적 연구

최태영 국민대학교 자동차산업대학원 2020 국내석사

자동차 성능 발전은 내연기관 기술을 탈피하는 노력을 지속적으로 하고 있으며, 근래에 친환경 자동차의 보급을 통하여 환경 유해 요소를 줄이려는 노력을 경주하고 있다. 최근 자동차 크기를 줄이는 다운사이징(down sizing)과 차체 경량화의 추세가 뚜렷하게 나타나고 있으며, 복합 연비에 대한 기술개발도 활발히 진행되고 있다. 자동차 시스템이 비약적인 발전을 거듭하면서, 그에 따른 부작용으로 자동차의 사고도 증가하는 추세를 보이고 있다. 이에 자동차 제동장치는 이러한 사고에 대해서 좀 더 안전하고, 고성능을 요구하는 장치로 변화하면서 제동장치의 중요성이 크게 부각되고 있다. 양산 자동차에 사용되는 디스크 로터(disc rotor)는 대부분 강체(solid)를 가공한 민무늬(flat) 형태 평판 로터가 채택되어 대부분 사용하고 있다. 강체 형태의 로터는 생산 원가를 낮추고, 가공 공정을 줄일 수 있기 때문에 많은 기업체가 이러한 방법을 고수하고 있다. 하지만 자동차가 고출력, 고성능화함에 따라 제동장치의 신뢰성을 확보하는 차원의 다각적인 노력이 필요하다는 것은 자명한 사실이다. 이에 일반 강체의 디스크 로터를 사용하는 것과 디스크를 사선으로 가공하거나 원형 구멍을 관통시킨 종류의 디스크 로터 제동성능을 비교하여, 안전에 최적화된 형태에 대한 객관적 연구 데이터를 확보하여 성능을 높일 수 있는 방법에 관한 연구가 필요하다 판단하였다. 예전 제동성능 평가 주요 아이템은 간단하게 휠(wheel)의 재료에 따른 스틸(steal)과 알루미늄(aluminum) 휠에 대한 사용 평가로 열 발산에 초점을 맞춰서 많은 연구가 진행되었다. 디스크 로터의 열전달에 따라 브레이크 패드의 마찰에서 발생할 수 있는 브레이크 밀림이 나타나는 페이드(fade) 현상이 제동력 저하의 원인이라는 선행 연구가 많이 있었다. 하지만 브레이크 마찰재(pad)에 대한 금속 분말 몰드(mold) 기술이 발전하면서 여러 종류의 기능성을 강조한 패드가 생산되고 장착되어 사용되고 있다. 하지만 이러한 패드와 디스크 로터의 길들임 성질이 입증되지 않은 상태에서 장착하여 사용하게 될 경우, 디스크 로터의 마모가 촉진되거나, 일부 제동성능이 떨어질 수 있다는 문제점이 제기되고 있다. 자동차는 동력전달을 일으켜 안정적 주행을 할 수 있도록 하는 것도 중요하지만, 운전자의 의지에 맞춰서 확실한 제동이 되는 것이 더 중요할 것이다. 브레이크 시스템(brake system)에서는 디스크 로터의 이상 변형으로 인하여, 제동 시 핸들 떨림, 제동 거리 증가, 제동 시 소음 등의 문제가 발생할 수 있다. 이러한 이상 제동 현상을 저감하기 위하여 양산된 자동차 출고 이후 가공된 디스크 로터로 교체하여 사용하는 소비자가 늘고 있는 추세이다. 본 연구는 디스크 로터에 관련된 선행 연구들을 검토한 결과, 다수의 논문은 대부분 재료 특성을 대상으로 하여 금속 시험편을 가지고 연구가 많이 이루어졌음을 확인하였다. 그렇기에 이번 연구에서는 실제 운행 자동차에 이종의 디스크 로터를 장착한 후 섀시 다이나모미터를 이용하여 제동력이 시작되는 순간에 발생하는 마찰 마모 영향 인자인 온도, 수직 하중, 미끄럼 속도, 재료표면 특성에 대하여 디스크 로터를 달리 장착하였을 경우의 데이터를 비교 분석하는 방법으로 연구를 진행하여, 디스크에 따른 최적화된 브레이크 제동성능이 완성되는 조건에 대하여 객관적인 데이터를 제공함으로써 다양한 자동차 사고에 대해서 확실한 제동력을 확보하여 사고를 감소시키면서, 디스크 로터에 관한 오해에 대한 부분을 해소함과 동시에 제동성능을 높이는 방안에 대하여 제시하고자 한다.

자동차 배기가스 및 연비 대응을 위한 VCR(Variable compression ratio) 엔진 설계 기술 연구

김덕성 국민대학교 자동차산업대학원 2019 국내석사

자동차는 인류의 모든 영역에 영향을 끼치고 있으며, 자동차 증가로 인한 연료 소비 증가와 CO, HC, CO2, NOx 등의 유해 물질의 배출을 줄이기 위하여 다각적인 노력을 하고 있다. 이로 인해 자동차 제조사들은 내연 엔진의 생산 및 개발을 축소하는 경향을 보이며, 수소, 전기, 하이브리드, 연료전지 자동차 및 기타 전기시스템 등을 활용하는 방안을 적극적으로 개발하고 있다. 친환경 자동차 보급이 지속적으로 증가하고 있지만 이를 뒷받침할 인프라(Infra) 구축이 미약하며, 친환경 자동차인 하이브리드, 전기, 수소 자동차가 내연 엔진 자동차를 완벽하게 단기간에 대체할 수 없다. 또한 글로벌 관점에서 내연 엔진을 완전히 배제시키는 것은 불가능하므로, 화석연료를 사용하면서도 친환경적이고 고효율 엔진으로 개발하는 것이 CO2 등의 배기가스를 감소시키기 위해 필요하다. 이를 위하여 세계의 자동차 제조사들은 배기가스 저감, 동력 효율 향상, 연비 개선 등의 문제를 해결하기 위하여 기존 엔진 시스템이나 새로운 형태의 엔진에 가변 제어 기술을 접목시키기 위해 많은 연구가 진행되고 있다. 가변 압축비(VCR : Variable Compression Ratio) 엔진은 기존 가변 밸브 타이밍, 터보차저, 다운사이징 등과 연계하여 동력 손실의 최소화, 연비 향상과 더욱 더 엄격해진 배기가스 배출기준(EURO-Ⅵ)을 충족시키기 위하여 다각적으로 연구가 진행되고 있다. 국내 제조사들은 가변 압축비 엔진에 대한 연구나 개발이 미비한 실정이다. 본 연구에서는 자동차 제조사들의 VCR 엔진 개발 현황 및 진행되고 있는 연구에 대해서 기술적, 구조적인 측면에서 비교 분석하여 향후 국내 엔진 기술 개발에 기초자료로 제시하고자 한다. Automobiles are affecting all areas of the human race and are making various efforts to reduce the increase in fuel consumption and emissions of harmful substances such as CO, HC, CO2, NOx and due to the increase in automobile consumption. As a result, automakers tend to reduce the production and development of internal combustion engines, and are actively developing ways to utilize hydrogen, electricity, hybrid, fuel-cell vehicles and other electrical systems. Although the number of eco-friendly vehicles continues to increase, the infrastructure to support them is small, and eco-friendly cars such as hybrid, electric, and hydrogen cannot completely replace internal combustion engine vehicles in a short period of time. Also, it is impossible to completely exclude internal combustion engines from a global perspective, so developing internal combustion engines using fossil fuels into eco-friendly, high-efficiency engines is necessary to reduce emissions such as CO2. To this end, automobile manufacturers in the world have been conducting a lot of research to apply variable control technology to existing engine systems or new types of engines in order to solve problems such as exhaust gas reduction, power efficiency improvement, and fuel efficiency improvement. Variable Compression Ratio (VCR) engines are used in conjunction with existing variable valve timing, turbochargers, downsizing, etc. to minimize power loss, improve fuel efficiency, and meet stringent exhaust emission standards (EURO-Ⅵ). However, domestic manufacturers have rarely studied or developed a variable compression ratio engine. In this study, the present state of VCR engine development and ongoing research by car manufacturers are analyzed in a technical and structural way and presented as basic data for future development of engine technology in Korea.

자율주행자동차의 충돌회피를 위해 후방을 고려한 긴급차선변경 경로계획에 대한 연구

박교성 국민대학교 자동차산업대학원 2016 국내석사

세계는 현재 교통사고 제로를 목표로 꾸준한 연구와 발전을 거듭해 오고 있다. 국내경찰청에 접수된 2012년부터 2014년까지의 교통사고 건을 사고유형별로 분석해보면 추돌과 측면직각 충돌이 60%이상의 비중을 차지하고 있다. 추돌과 측면직각 충돌 사고의 감소는 전체 교통사고의 감소에 큰 영향을 미친다. 본 연구에서는 자율주행자동차가 경로추종 중에 전방자동차 및 장애물을 인지하여 충돌회피를 하기 위해 긴급차선변경을 실행하는 경로계획에 대한 연구를 하였다. 자율주행자동차가 전역경로의 경유점(waypoint)을 경로추종 중 예비경로를 좌측과 우측에 상시 준비하며 경로추종을 한다. 자율주행자동차는 경로추종 중 추돌회피를 하기 위해 급 감속 및 급정지를 하게 되는데 급 감속 및 급정지만으로 추돌회피가 될 수 없는 상황이 생길 수 있다. 급 감속 및 급정지만으로 추돌회피를 할 수 없을 때 제동뿐만 아니라 조향도 같이 제어하여 추돌회피의 가능성을 더욱 높여주는 긴급차선변경 경로계획에 대한 연구를 하였다. 전역경로 경로추종 중 전방의 자동차 및 장애물을 인지 후 스스로 추돌이 일어날 수 있는 상황이라고 판단하면 전역경로에서 상시 준비하고 있던 예비경로로 추돌을 회피한다. 자율주행자동차는 단순히 추돌을 회피하기 위해서 긴급차선변경을 실행하지 않는다. 회피하고자하는 예비경로로 긴급차선변경 경로계획을 실행하기 전에 한 가지 조건을 추가하여 추돌이 일어날 수 있는 상황에 무조건 긴급차선변경을 실행하기 위해 예비경로로 경로계획을 수정하지 않는다. 예비경로로 경로를 수정하기 전에 긴급차선변경을 실행하고자 하는 예비경로의 후방을 인지하여 후방자동차와 충돌이 일어나지 않을 상황에만 긴급차선변경을 실행한다. 자율주행자동차의 추돌과 충돌의 상황판단은 TTC를 통해 추정하였다. 해당 추정 값을 토대로 자율주행자동차의 안전이 확보된 상황에서만 긴급차선변경 경로계획을 실행하는 연구를 하였다. 이에 본 연구에서는 국내경찰청에 접수된 교통사고건의 60%이상의 비중을 차지하고 있는 추돌과 측면직각 충돌 사고의 감소를 실현하기 위해 자율주행자동차의 안전한 긴급차선변경 경로계획에 대한 연구를 하였다. The world has been doing stable research and development to reach 'Zero' percent of traffic accident. If we analyze the type of accident reported to the national policy agency from 2012 to 2014, collision and side right-angle collision occupy more than 60% of total traffic accidents. The decrease in the number of collision and side right-angle collision accidents effects on decreasing the rate of traffic accident. In this papers, we have studied about the path planning to execute emergency lane change to avoid collision when autonomous vehicle doing path-tracking perceives a forward vehicle or obstacles on the road. Autonomous vehicles always do path-tracking the waypoint of global path while preparing a backup path of left and right side. To avoid collisions, autonomous vehicles do sudden deceleration or sudden stop, but collision situations can happen sometimes, so sudden deceleration or sudden stop can not be a perfect solution of avoiding accidents. In case of situation that it is not possible to avoid collision by sudden deceleration or sudden stop, we have studied the way to control not only brake but also steering to increases possibility of avoiding collision. When autonomous vehicle is doing global path tracking, if autonomous vehicle perceives a forward vehicle or obstacle, it predicts possibility of collision automatically and do changing lane from global path to backup path prepared at all times to avoid collision. Autonomous vehicle does not execute emergency lane change simply for collision avoidance. Autonomous vehicle added one condition to path planning algorithm, so it does not execute path planning to backup path by force in the case of collision situation before executing path planning of emergency lane change to backup path. Before modifying the waypoint to backup path, autonomous vehicle automatically recognizes a backward vehicle of backup path and execute emergency lane change in the situation collision will not happen. Decision-making about collision and side right-angle collision situation is estimated through TTC. Based on estimated values, autonomous vehicle execute emergency lane change in the situation ensure the safety necessarily. So, In this papers, we studied about the path planning that execute emergency lane change safely to realize decrease the number of collision accident which occupies more than 60% of total traffic accident reported to the national policy agency.

디젤 내연기관의 노후에 따른 배출가스 특성 변화와 배출가스 성분의 규제필요성 연구

강동훈 국민대학교 자동차산업대학원 2019 국내석사

자동차가 환경에 미치는 영향은 전 세계적으로 큰 관심을 받고 있으며 국내외 규제에서는 완성차업체를 대상으로 점차 강한 환경규제를 적용하고 있다. 하지만 일반적인 차량의 주행에서는 노후에 따른 배출가스 증가량이 훨씬 큰 영향을 미치며, 현행의 자동차 검사에서는 이러한 노후 특성을 명확하게 반영하지 못하고 있다. 이에 본 논문에서는 디젤 내연기관의 노후에 따라 배출가스가 어떻게 증가하는지 그 특성을 기준으로 판단하고, 현행 규제에서 규제되지 않은 배출물질의 추가 규제 필요성에 대한 논의를 자동차 검사 필드데이터에 의해 제시한다. 디젤 내연기관의 노후 영향은 자동차 검사의 실측 데이터를 기반, 현대자동차의 포터2 차량에 대해 다양한 연식을 바탕으로 실시한 광투과 매연 진단의 결과표를 첨부하여 차량의 노후 특성 중 어떤 부분이 배출가스 특성 변화에 영향을 미치는지 연구하였다. 차량의 규제물질 변화에 대해서는 디젤 차량의 매연 시뮬레이터 결과를 기반으로 디젤 내연 기관의 노후에 따라 어떤 배출물질이 증가하는지를 판단, 규제가 필요한 물질의 우선순위를 파악하도록 하였다. 본 논문은 위의 데이터를 기반으로 현행 노후 디젤 자동차 검사의 나아갈 방향에 대하여 향후 NOx와 N2O 성분 검사, 현행 광투과 방식 PM 검사를 모두 실시해 자동차 매연 검사의 신뢰성을 확보하여 신형 차량 외에도 노후 디젤 차량의 집중 단속 및 정비, 검사를 통해 환경오염 방지에 노력 할 수 있도록 제안하였다.

트래드 밀을 활용한 자율주행 모형자동차 주행실험에 관한 연구

이의환 국민대학교 자동차산업대학원 2019 국내석사

자율주행 자동차 기술의 발달로 개별 사람의 삶의 방식뿐만 아니라 사회, 경제적인 구조도 변화할 것이라 예측할 수 있다.[1] 현 정부의 신성장 동력 분야와 각개 부처의 업무보고에서도 자율주행 자동차와 관련된 산업 및 인재 양성의 방향성을 분명히 하고 있다. 여기에 맞추어 자동차 관련한 여러 교육기관에서도 자율주행 자동차 교육을 위한 준비를 하고 있다. 하지만, 고가의 실습 장비와 주행 실험 장소는 큰 부담이 되고 있어서 이런 부담을 줄이고자 대안적인 방법을 찾게 되었다. 라즈베리파이 카메라를 이용한 저가의 실습장비를 활용한 자율주행 모형자동차와 일정 크기의 주행실험장 대신에 트래드 밀 위에서 주행실험을 하였다. 주행 실험은 주행특성에 영향을 주는 1)전방주시거리, 2)임계값(Threshold), 3)비례제어 이득값(K)을 수동튜닝 방법으로 각 파라미터를 찾고 이런 요소가 주행 특성에 어떤 영향을 미치는지를 실험하였다. 1) 전방주시거리는 소스코드의 j 값의 범위로 설정할 수 있으며 120~240의 범위에서 20차이를 두고 6가지를 실험하였다. 2) 임계값(Threshold)는 10, 11, 12, 13의 4가로 실험을 하였다. 3) 비례제어 이득값(K)는 5, 10, 15, 20, 25로 실험을 하였다. 본 연구를 통해서 저가의 자율주행 모형자동차를 사용하여 트래드 밀 위에서 주행실험을 하여 자율주행 자동차의 기본 원리(인지-판단-제어)를 이해할 수 있도록 하였다. 그리고, 라즈베리파이 카메라의 화면처리 기법과 비례제어를 활용하여 조향 위치제어를 하는 것을 openCV와 C++를 사용한 소스코드를 설명하여 중등교육기관에서도 쉽게 적용할 수 있도록 하였다. 자율주행 자동차 기술 교육에 필요한 주행실험 공간이 제약되는 교육기관에서도 트래드 밀을 활용하여 가장 기본적인 주행실험이 가능한 것을 보여 줄 수 있었다. 논문의 구성은 1장 연구 배경 및 목적, 2장 자율주행 자동차의 이해, 3장 자율주행 모형자동차, 4장 트래드 밀을 활용한 주행실험, 5장 결론 및 향후 과제로 이루어져 있다. A Study on the Experiment of Autonomous Driving Model Using Treadmill by Eui Hwan Lee Graduate School of Automotive Engineering, Kookmin University, Seoul, Korea Autonomous driving has been expected to bring about fundamental changes in human life, the society, and even the economic system. The South Korean government is focusing on nurturing future industries for innovative growth. One of them is self-driving vehicles and the autonomous driving car industry is one of the key sectors to determine the success of the innovative growth. Now the government is encouraging the car industries to do research and development for the autonomous driving car. Also, the institutions related with the car industries are training experts and professionals for education in schools and auto manufacturing industries. However, high cost of the equipment for the education is a big burden for educational institutions. Thus, a remote-controlled (RC) car employed with a Raspberry Pie camera was alternatively used as a prototype for the autonomous driving car test in this thesis. For the test, the RC car was put on a treadmill. Three key parameters controlling the performance of the RC car such as a forward viewing distance, critical threshold value, and proportional gain value (K) were individually varied to find optimum values and their influence on the driving performance by manual adjustment. The forward viewing distance was set to a range of value j from 120 to 240 by 20. The critical threshold values was varied from 10 to 13 by 1. The proportional gain value (K) was varied from 5 to 25 by 5. Using a RC car on a treadmill for the autonomous driving test helps us understand the basic principle of recognition, judgement, and control. In addition, processing video frame of a Raspberry camera with openCV and C++ can be applicable to secondary school education. This thesis consists of the following chapters: Chapter 1: Introduction, Chapter 2: Understanding autonomous driving car, Chapter 3: A prototype for autonomous driving, Chapter 4: Experiments and Results, Chapter 5: Summary and Future plan.

Mucell 사출 공법의 게이트 개수 및 위치 최적화

조병진 국민대학교 자동차산업대학원 2022 국내석사

전 세계적으로 기후 변화의 문제가 심각한 수준이다. 특히 자동차 내연기관에서 발생하는 온실가스는 지구 온난화의 주 요인이라 할 수 있다. 우리는 기후 위기를 극복하고자 내연기관에서 베터리를 활용한 전기 자동차로 변경하는 과도기에 있고 베터리를 활용한 전기자동차는 내연기관 자동차에 비하여 부품이 절반 수준으로 개수가 줄어들었음에도 불구하고 자동차의 무게는 오히려 증가하였다. 실제로 제네시스 G80 모델을 비교해 보았을 때, 내연기관에 대비하여 전기 자동차가 약 300kg 더 무거운 것으로 확인 되었다. 따라서 전기 자동차의 효율을 높이기 위해선 자동차의 무게를 줄이는 노력이 필요하다. 차량의 경량화 방법은 여러가지가 있다. 그중 이번 연구에서는 플라스틱 제품을 생산하는 공법 중 하나인 Mucell 공법을 활용하여 플라스틱 제품의 무게를 줄이는 것에 초점을 맞췄다. Mucell 공법은 1980년 대 미국 MIT의 서남표 교수가 아이디어를 고안하였다고 한다. Mucell 공법은 용융된 열 가소성 플라스틱 수지에 초임계 유체(N2 or CO2)를 용해시켜 사출기를 통해 금형 내부로 주입시키면 제품이 성형 되면서 제품의 중심 층에 미세한 기포(Bubble, 100 μm 이하의 Cell)가 발생하여 고분자의 양을 줄임으로써 무게를 경량화 하는 방법이다. 국내에서는 최근 들어 Mucell 공법으로 플라스틱 제품을 생산하는 단계이다. 특히 자동차에는 내장, 외장에 플라스틱 부품이 많이 포함되어 있고 Mucell 공법을 활용한다면 자동차의 경량화에 큰 영향을 끼칠 수 있을 것으로 보인다. 다만 Mucell 공법의 선행 연구가 부족하여 제품을 생산할 때 여러가지 성형 불량 사례가 발생하였고 여기에 적절한 대응이 부족했다. 본 연구의 목표는 Mucell 공법의 사출 공정에서 게이트의 개수 및 위치에 따라서 성형품에 미치는 영향을 파악하여 제품의 크기에 따른 게이트 개수 및 위치 최적화를 찾아가려 한다. 그리고 성형이 완료 되었을 때 경량화율을 확인하여 제품의 중량이 얼마나 감소하였는지 확인하고자 한다. 따라서 이를 위한 실험계획을 세우기 위해 아래와 같은 방식으로 인자를 설정하였다. Mucell 공법에서 제품의 두께와 사출 속도에 따라 하나의 게이트에서 용융된 수지가 흘러갈 수 있는 거리를 공정 인자로 설정한다. 그리고 게이트의 형태가 핀포인트 게이트(제품 표면에 직접 주입)형식과 사이드 게이트(제품 측면에 주입)형식에 따른 유동 거리를 측정하여 게이트 개수를 결정하는 인자로 설정한다. 설정한 인자 값을 조합하여 유한요소 해석 및 분석과 실험계획법을 통해 각 인자가 성형 품질에 미치는 영향을 분석하고, 각 인자 간의 교호작용을 파악하고자 했다. Climate change is a serious problem worldwide. Especially, greenhouse gases generated from internal combustion engines of automobiles can be said to be a major cause of global warming. We are in a transition period of changing from an internal combustion engine to an electric vehicle using batteries to overcome the climate crisis, and even though the number of parts in an electric vehicle using a battery is reduced to half compared to an internal combustion engine vehicle, the weight of the vehicle is rather increased. In fact, when comparing the Genesis G80 model, it was confirmed that the electric vehicle was about 300 kg heavier than the internal combustion engine. Therefore, in order to increase the efficiency of electric vehicles, efforts to reduce the weight of vehicles are required. There are several ways to reduce the weight of a vehicle. Among them, this study focused on reducing the weight of plastic products by utilizing the Mucell method, one of the methods for producing plastic products. The Mucell method is said to have been devised by Professor Seo Nam-pyo of MIT in the US in the 1980s. The Mucell method dissolves supercritical fluid (N2 or CO2) in molten thermoplastic resin and injects it into the mold through an injection molding machine. As the product is molded, fine bubbles (cells of 100 μm or less) are formed in the center layer of the product. It is a method of reducing the weight by reducing the amount of polymer generated. In Korea, plastic products are currently being produced using the Mucell method. In particular, automobiles contain a lot of plastic parts in the interior and exterior, and if the Mucell method is used, it is expected to have a great impact on the weight reduction of automobiles. However, due to the lack of prior research on the Mucell method, various molding defects occurred during product production, and appropriate responses were insufficient. The goal of this study is to find out the number and location of gates according to the size of the product and to optimize the number and location of gates by figuring out the effect on molded products according to the number and location of gates in the injection process of the Mucell method. And when molding is completed, we want to check the weight reduction rate to see how much the weight of the product has been reduced. Therefore, in order to establish an experimental plan for this, the factors were set in the following way. In the Mucell method, the distance that melted resin can flow from one gate is set as a process factor according to the product thickness and injection speed. And the shape of the gate is set as a factor to determine the number of gates by measuring the flow distance according to the type of pinpoint gate (injected directly into the product surface) and side gate (injected into the product side) type. By combining the set factor values, the effect of each factor on the molding quality was analyzed through finite element analysis and analysis and design of experiments, and the interaction between each factor was identified.

연료 전지 차량의 안전성향상을 위한 관련 규정분석

홍정민 국민대학교 자동차산업대학원 2022 국내석사

실제 사용 패턴의 기반을 둔 전기자동차 충전인프라의 전략적 배치를 위한 고찰

윤조현 국민대학교 자동차산업대학원 자동차공학과 2018 국내석사

2017년 우리나라 정부의 「미세먼지감축」방안과 대기환경 규제 강화대책은 최우선 정책과제로 물망에 올랐다. 아울러 세계도 대기환경 오염에 대한 대책과 지구환경 지킴을 위한 실천전략 마련에 초점을 두고 있다. 무거운 처벌규정방안과 세부 실천과제를 발표함에 앞서 자동차산업에서는 전기자동차, 수소자동차 등 친환경자동차 개발과 성능 향상에 촉각을 곤두세우고 수많은 결과를 만들어 내고 있으며, 그에 따른 현실 적용의 문제점들을 연구·분석·해결 해나가고 있다. 4차 산업혁명을 진행하기 위한 법과 제도 개선, 현실사회를 원활히 움직이기 위한 다수의 정책방안 마련이 중요함에도 빠르게 변해 가는 기술 개발과 고(高)지식군의 소비자 욕구에는 결코 만족되지 않는다. 그 중에서도 전기자동차 충전인프라 문제는 전기자동차의 단기다량(短期多量)보급과 병행하여 소비자 불만도 증가하고 있으며, 이는 언론과 학계, 우리 실 생활에서 충전 인프라의 시스템 개선에 관한 문제점을 보고 듣고 체험하고 있으며 끊임없는 이슈(issue)로 거론되고 있다. 본 논문에서는 내연기관에 비해 전기자동차(EV: Electric Vehicle)의 단점인 짧은 주행거리와 길어진 충전시간과 함께 복잡하고 바쁜(Hopping) 충전인프라의 문제점을 해결하고, 특히 소수의 충전기와 협소한 충전 장소만을 운영하고 있는 지금의 현실에서 운전자 대기시간을 효과적으로 활용·극복 할 수 있는 미래 거대 충전소 개념의 구체적인 모델을 제안하였다. 더불어 미래 전기자동차 생산과 운행 증가에 따른 정비서비스(Maintenance services)알고리즘을 추가 하여 실질적이고 전략적인 거대 충전소 위치 선정을 연구·구현하였다. 주제어: 전기자동차충전인프라, 충전기문제, 거대충전소, 위치선정 Consideration for Strategic Arrangement of Electric Vehicle Charging Infrastructure Based on Actual Usage Patterns by Yoon, jo-Hyeon Graduate School of Secured Smart Electric Vehicle, Kookmin University, Seoul, Korea In 2017, the Korean government's measures for "fine dust reduction" and measures to strengthen air pollution control have become top priority policy issues. At the same time, the world is focusing on measures to cope with atmospheric pollution and to develop action strategies for global environmental protection. Prior to announcing the plan for heavy penalties and detailed tasks, the automobile industry has been making a lot of effort to develop eco-friendly cars such as electric cars and hydrogen cars, and to improve the performance, and to produce numerous results. It is going to solve. Although it is important to improve laws and systems to advance the Fourth Industrial Revolution and to create a number of policy measures to move the real society smoothly, it is never satisfied with the rapidly changing technology development and consumer needs of the high knowledge group. In particular, consumer complaints are growing along with short-term, large-scale supply of electric vehicles. This is due to the fact that consumers are hearing, experiencing, and experiencing problems with the system improvement of the charging infrastructure in the media, And is being addressed as a constant issue. In this paper, we address the problem of complicated and busy charging infrastructure with short driving distance and long charging time which are shortcomings of electric vehicle (EV) compared to internal combustion engine. Especially, In this paper, we propose a concrete model of the concept of future large-scale charging stations that can effectively utilize and overcome driver's waiting time. In addition, we have implemented practical and strategic location selection of large charging stations by adding maintenance services algorithm for future electric vehicle production and operation increase Key words: electric car charging infrastructure, charger problem, giant charging station, location selection

자동차보수용에 사용되는 수용성 베이스코트 도장 시 습도가 컬러에 미치는 영향에 관한 연구

김동준 국민대학교 자동차산업대학원 2017 국내석사

전 세계적으로 대기 환경규제가 갈수록 심해짐에 따라 이를 만족할 수 있는 적절한 제품의 사용이 요구되고 있다. 이에 따라 유럽의 선진국들뿐만 아니라 국내에서도 대기로 휘발되는 유기화합물 VOCs(Volatile Organic Compounds)에 대한 규제를 강화하고 있고 현행 대기환경보전법에는 2015년 1월부터 VOCs 함유기준(수용성 베이스 코트 450 g/L)이하를 만족하는 친환경도료인 수용성 베이스코트를 사용해야 한다. VOCs에 대한 규제가 점차 강화됨에 따라 도료에 포함된 휘발성 유기화합물의 배출을 최소화하기 위해 유기용제 대신 물을 사용하여 개발된 수용성 도료의 사용이 자동차산업에서도 점차 확대되고 있는 추세이며 국내외 자동차메이커들은 이미 생산라인에서의 수용성 도료 사용을 늘려가고 있다. 도료메이커들 역시 작업자의 안전과 건강은 물론 환경보호를 고려하여 친환경 수용성 제품의 사용을 적극 권장하고 있고 최근에는 자동차 보수작업이 이뤄지는 정비공장에서도 수용성 도료의 필요성에 대한 인식이 점차 확대되어 그 사용에 대한 관심이 고조 되고 있다. 이같이 수용성 도료가 적용된 차량의 증가와 더불어 환경관련 법률이 강화됨에 따라 향후 수용성도료의 사용은 급속도로 증가할 것으로 예상된다. 그러나 물을 용제로 사용하는 수용성 도료의 특성상 유용성 도료에 비해 사용조건 및 저장기간에 따라 색상변화에 민감할 수밖에 없다. 따라서 본 논문에서는 다양한 습도조건하에 달라지는 수용성 베이스코트 도료의 색상변화를 직접 확인하였다. 실험방법은 스프레이 부스 내 온도를 일정하게 유지시키고 매월 달라지는 상대습도에 따라 수용성 베이스코트의 색상변화(색상, 명도, 채도)를 시각적인 관찰각도 15˚, 45˚, 110˚의 L* a* b* 값으로 측정하여 VCI(Visual Correlation Index)수치로 산출하여 그 편차를 데이터화 하였다. 실험결과 스프레이 부스 내 상대습도(Relative Humidity) 30∼85%하에 도장된 시편들의 VCI값은 상대적으로 색상변화의 폭이 가장 적었으며, 스프레이 부스 내 상대습도 10%이하 혹은 20%이하에서 도장된 시편들에서 색상편차가 가장 크게 나타났다. 즉, 수용성 베이스코트는 모든 조건이 동일한 상황에서 습도차이(계절조건)에 따라 명도, 색상의 변화가 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 여기서 얻을 수 있는 중요한 사실은 유용성 베이스코트에서는 도장 후 건조되는 과정에서 유기용제의 증발속도가 습도에 큰 영향을 받지 않는데 반해 수용성 베이스코트의 경우에는 습도의 조건 특히, 높은 습도에 비해 낮은 습도 조건에서 도장 할 때 더 큰 색상변화에 영향을 미친다는 것을 알 수 있다. 자동차 보수도장 공정에 있어 베이스코트 도장은 차량 본연의 색상을 복원한다는 측면에서 매우 중요한 작업이다. 앞서 말했듯이, 수용성 도료는 자동차 보수도장 산업에서 점차 필수적인 요소가 되어가고 있으며, 이를 보다 적극적으로 올바르게 활용하기 위해서는 작업자 스스로 수용성도료 자체의 특성과 이를 활용하는 작업환경에 대한 이해가 선행되어야 할 것이다. 즉, 사용조건에 따른 올바른 희석제의 선택 및 환경조건에 따른 스프레이 방법 등이 고려되어야 비로소 원하는 색상과 도장품질을 얻을 수 있기 때문이다. As the atmospheric environment regulations around the world have been progressively strengthened, it is recommended to use appropriate VOC complaint products. As a result, not only advanced countries such as Europe but also S. Korea are strengthening regulations on Volatile Organic Compounds(VOCs) and thus, according to Clean Air Conservation Act in Korea, eco-friendly waterborne basecoat paint that meet VOC limit(450g/L for WB basecoat) should be used since January 2015. As the regulations on VOCs are gradually strengthened, the use of waterborne paints developed by using water instead of organic solvents is gradually expanding in the automobile industry in order to minimize the emission of volatile organic compounds in paints and both domestic and foreign automakers are already increasing their use of waterborne paints in production lines. Paint makers are also encouraging the use of eco-friendly waterborne products in consideration of the safety and health of workers as well as environmental protection. Recently, the needs for waterborne paints has been increased even in bodyshops where auto repair works are carried out. As the number of vehicles with waterborne paints has been increased and the regulations has been strengthened, the use of waterborne paints is expected to increase rapidly in the coming future. However, due to the characteristics of waterborne paints using water as a solvent, it’s more sensitive to color changes depending on the usage conditions and storage period than solvent borne paints. Therefore, in this paper, I’ve checked and confirmed the color changes of the waterborne basecoat paint under various humidity conditions. The experimental method was to keep the temperature in the spray booth constant and to measure the color change of the waterborne basecoat according to the monthly relative humidity by VCI(Visual Correlation Index) value. As a result, the VCI values of the panels painted under the relative humidity of 20% ~ 60% in the spray booth had the least changes, and the panels painted at less than 10% or more than 80% showed the biggest color deviation. In other words, it was confirmed that the waterborne basecoat showed changes in color and contrast depending on the difference in humidity under the same conditions. Again, it can be seen that the color of solvent borne basecoat is not affected greatly by the humidity when it dried after coating since the evaporation rate of the organic solvent in the paint is not affected by humidity, whereas the waterborne basecoat is affected by the color depending on the humidity condition. In the refinish process, painting the basecoat is a very important task in terms of restoring the original color of the vehicle. As mentioned above, waterborne paints are becoming more essentials in the refinish industry. In order to use them more positively and correctly, the worker must understand the characteristics of the waterborne paints and the optimal working conditions to use it by themselves. That is, the right selection of reducer and the proper spraying method depending on working conditions must be considered to obtain the best quality from waterborne basecoat paints.

RV 산업에서 DMFC 발전장치 도입 필요성에 관한 연구

최진수 국민대학교 자동차산업대학원 2023 국내석사

1인당 국민소득이 $30,000을 넘어서고 코로나 바이러스의 확산으로 인해 캠핑과 레저활동 의 수요가 상승하였으며 국내 RV(캠핑카 및 카라반)산업의 규모는 가파르게 성장하게 되었 다. RV 하우스에서 가전제품 동력원은 리튬 인산철 배터리를 통해 공급된다. 하지만 충전에 장 시간이 소요될 뿐만 아니라 용량도 한정되어 있어 RV를 운용하는 고객들의 불편사항이 되었 다. RV는 전기차 충전소에 들릴 수 없으며 리튬 배터리의 충전을 위해서는 내연기관 발전기 혹은 태양광 판넬, 기타 충전기 제품들을 사용하거나 일부 오토 캠핑장을 방문하여 AC충전 기를 통해 충전이 가능하다. 리튬 배터리의 불편한 충전방법을 개선한다면 소비자의 여행 만 족도는 더욱 향상될 것으로 기대한다. DMFC는 액체 상태의 메탄올을 직접 주입하는 방식으로서 연료충전이 간편하고 연료비용이 저렴한 장점이 있다. 또한 제품 크기의 소형화가 가능하지만 비교적 높은 출력량을 나타내기 때문에 지게차, 휴대용 발전기 등의 동력원으로서 역할하고 있다. 만약 DMFC가 RV의 동력 원으로서 역할 한다면 기존 리튬 배터리 시스템에서 발생하였던 한정된 용량, 충전 문제를 극 복할 수 있을 것으로 기대된다. 그리고 화석연료 기반의 내연기관 발전기, 가전제품들은 한정 된 리튬 인산철 배터리 용량 문제를 극복하기 위해 화석연료를 통해 발전하는 것이 효율적이 었기 때문에 현재까지 운용 되었다. 그러나 상용화가 완료된 DMFC의 기술 수준은 RV를 운 용하는데 적합한 수준이므로 발전기, 가전제품의 동력을 전동화 할 수 있을 것으로 기대한다. 본 연구에서 DMFC 발전장치의 도입 필요성에 관한 경제적 분석을 위해 4계절의 기상청 기 온 데이터를 바탕으로 RV의 계절별 예상 소비 전력을 계산하였다. 그리고 DMFC와 내연기 관 발전기 시스템의 경제성 분석을 TCO, NPV를 통해 분석하게 되었다. RVs require high power consumption due to various installed appliances. To support the use of these appliances, RVs are equipped with lithium batteries, internal combustion engine generators, and other devices. In the event of lithium battery discharge, it can be recharged using a generator, solar panels, or a driving charger. However, internal combustion engine generators cause environmental pollution due to the use of fossil fuels and involve high expenses. DMFC, existing in a liquid state at room temperature, allows efficient refueling in the fuel tank. Additionally, methanol fuel incurs low costs, enabling RV owners to embark on cost-effective travels. The consumer utilized Total Cost of Ownership (TCO) and Net Present Value (NPV) economic analyses as methods to analyze efficiency in terms of economic viability when operating DMFC fuel cells compared to internal combustion engine generators. As a result of the analyzed experimental data, DMFC fuel cells incurred higher overall costs compared to internal combustion engine generators due to their high initial investment. Additionally, the economic superiority could not be substantiated in NPV profitability evaluations. Therefore, through methanol fuel cost and sensitivity analyses, NPV profitability assessments were conducted, ultimately revealing that DMFC demonstrated high profitability indicators at a production volume of 20,000 units with a favorable unit cost.