주행 및 사격 진동환경을 고려한 차량 탑재 공조장치의 구조 안전성 평가 및 설계 개선

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확장요약문

본 연구에서는 차량 후방에 탑재되는 공조장치의 주행 진동 및 사격 충격에 대한 구조 안전성을 평가하고, 이를 바탕으로 지지구조의 설계 개선을 수행하였다. 분석 대상은 에어컨 유닛을 지지하는 하우징, 상부 덕트 및 보호 커버로 설정하였으며, 실제 차량 장착부에서 계측된 진동·충격 데이터를 기초 가진 자료로 활용하여 해석 모델의 실효성을 확보하였다. 유한요소 모델링 단계에서는 구성품의 질량 특성과 연결부의 강성 조건을 반영하여 실제 구조물과 유사한 동특성을 구현하였다.

안전성 평가를 위해 모달 해석 및 방향별 응답 PSD(Power Spectral Density) 검토를 통해 대표 주파수를 선정하였으며, Miles 식을 적용하여 주행 진동에 대한 설계 응답 가속도를 산정하였다. 이를 사격 충격 SRS(Shock Response Spectrum)의 가속도 응답값과 비교 분석하여, 더 가혹한 조건을 방향별 등가정적 평가 하중으로 채택하여 정적 구조 해석을 수행하였다.

해석 결과, 초기 설계의 에어컨 하우징 및 덕트 지지부에서 요구 안전율을 충족하지 못하는 부위가 확인되었으며, 해석 결과를 바탕으로 하우징 및 덕트 지지구조의 형상 개선을 수행하여 구조적 안정성을 확보하였다. 본 연구는 실제 운용 환경 기반의 등가정적 평가 방법론이 차량 탑재 장비의 취약 부위 식별 및 설계 최적화에 유효함을 확인하였다.