엔지니어링 플라스틱 및 구조용 폼 기반 차체 보강 구조의 NVH 성능 검증과 시험-해석 Correlation 연구

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확장요약문

본 연구에서는 차량의 진동 및 소음(NVH, Noise, Vibration, Harshness) 성능 향상과 경량화 설계 목표를 동시에 달성하기 위해 강재, 플라스틱 리브 및 구조용 폼을 결합한 복합 보강 구조를 제안하였다. 기존 강재 구조는 높은 강성을 제공하지만, NVH 성능 향상을 위해 추가 보강이 필요하며 이에 따른 중량 증가가 발생할 수 있다. 반면 구조용 폼은 중량 증가를 최소화하면서 국부 강성 및 진동 특성을 효과적으로 개선할 수 있는 소재로 주목받고 있다.

복합 보강 구조의 NVH 성능을 평가하기 위해 500 × 300 mm 크기의 햇 단면(hat-section) 모델을 대상으로 실험 및 수치해석을 수행하였다. 토폴로지 최적화를 통해 플라스틱 보강재의 최적 형상을 도출하였으며, 이를 기반으로 두께 3.0 mm 의 플라스틱 리브를 적용하였다. 또한 구조용 폼 적용 여부에 따른 구조 거동 및 진동 특성을 비교 분석하였다.

연구 결과, 최적화된 플라스틱 보강재와 구조용 폼의 조합은 구조 강성을 향상시키고 고유진동수를 증가시켜 NVH 성능을 효과적으로 개선하는 것으로 나타났다. 특히 구조용 폼 적용 시 진동 저감 효과가 크게 향상되었으며, 경량화 요구사항을 충족하면서도 우수한 구조 안정성을 확보할 수 있음을 확인하였다. 본 연구는 강재, 플라스틱 및 구조용 폼을 활용한 복합 보강 구조가 차량의 NVH 성능 향상과 경량화 설계를 동시에 달성할 수 있는 효과적인 솔루션임을 보여준다.