철도차량 알루미늄 차체 용접방법에따른 하중시험결과 비교고찰

초록

최근 세계적으로 석유에너지 가격이 폭등하고 있고 전반적으로 에너지 비용이 증가하고 있는 추세이다. 이러한 환경에서 대량수송 수단인 철도차량의 경우에도 운전에너지 절감과 유지보수비 저감 등을 위해 구조체의 경량화에 대한 연구가 더욱 가속화 되고 있는 추세이다. 철도차량의 차체 재료로는 일반 압연강재에서 스테인리스, 스테인리스에서 알루미늄 합금과 같은 가벼운 재질로 변화하고 있는 추세에 있다. 최근에 철도차량 특히 EMU의 차체재질로 각광을 받고 있는 알루미늄 재료는 차체무게의 절감효과가 크며 내구성, 내식성이 우수할 뿐만 아니라 최근에는 금형을 이용하여 이중구조의 판재를 인발성형으로 대량제작이 가능하게 되었고, 넓은 판재로 제작이 가능하여 용접을 자동화 할 수 있어 제조공정의 단축을 통한 생산비 절감은 물론 미려한 외관의 차량제작이 용이하고 또한 재활용이 가능하여 환경 친화적인 재료로 장점을 가지고 있어서 현재 국내외에서 철도차량에 많이 적용되고 있다. 본 논문은 국내에 적용된 철도차량의 알루미늄 구조체의 안전성을 확인하기 위한 목적으로 구조체의 하중시험방법을 이용하여 최근국내에 적용된 FSW 용접 알미늄 차체와 기존의 GMAW 용접적용 차체에 대해 비교 조사하고 구조체의 하중시험 방법을 실제 운행할 차량에 적용하여 시험을 수행하였으며, 주요 내용은 시험 시 적용하는 하중조건에 대해 검토하고 차량의 운행조건에 따라 최대하중 조건을 적용하여 시험하였으며, 또한 실제운행 시 발생할 수 있는 여러 방향의 하중조건을 고려하여 정하중 시험을 수행하고 시험한 결과를 재료의 항복점기준에 따라 비교 평가하여 안전성을 확인하였다.