instrument panel(인스트루먼트 패널)

인스트루먼트 패널(instrument panel)의 구조

자동차의 실내디자인은 주로 운전자를 중심으로 하는공간과 승객이나 화물을 중심으로 하는 공간으로 나눌 수 있다. 여기에서 가장 중요한 것은 운전자를 중심으로 하는 공간이다. 운전자를 중심으로 하는 공간은 항곡기 종종석에서와 같은 조종(操縱:control)이라는 개념이 가장 중시되지만, 자동차라는 대상의 특성이 가지는 '스타일'적인 요소도 감안해야 한다.
디자이너들은 초기작업으로 운전자의조작기구들을 모아놓은 인스트루먼트 패널(instrument panel)의 이미지 스케치를 작성한다. 실제로 인스트루먼트 패널은 운전장에게 매우 중요한 실내공간 요소일 뿐 아니라 실내공간의 디자인 이미지를 대표한는 부품이기도 하다. 다라서 인스트루먼트 패널의 형태는 실내의 전체적인 디자인 성격을 좌우하는 가장 중요한 이미지 요소이다. 그러므로 거시적 안목에서의 이미지 스케치를 통하여 그차의 성격에 맞는 인스트루먼트 패널의 유형을 컨토해나게 된다. 이 이후에 차의 외부형태나 스타일 경향이 구체화되면 초기 단계에서 아이디어 스케치와 렌더링 작업을 진행한다.
실내디자인 작업은 그 내용이 구체화되어 갈수록 선행 설계엔지니어와 협력이 중요하다. 이미 언급한 봐와 같이, 인스트루먼트 패널의 디자인은 단지 보기 좋거나 특이한 형태를 가져서 사람들의 주의를 끄는 것보다 안전하고 효율적인 운전조작이 무엇보다 중요하기 때문이다. 이에 따라 사용빈도나 안정 비중이 놓은 조작장치가 운전자의 조작 운선범위에 놓이는 것은 물론, 각종 스위치나 노브류의 크기, 표면에 인쇄된 문자나 부호의 크기, 스위치의 조작감 등 이른바 인간공학과 감성공학의 요소들이 고려된다.

인스트루먼트 패널의 구조
현재의 차에 쓰이는 인스트루먼트 패널은 기술발달에 힘입어 여러가지 재질과형태를 가진 제품들이 개발되고 있다. 그러나 인스트루먼트 패널의 재료와 제작공법은대체로 개발 및 생산비용에 따라 그 유형이 결정된다. 이것은 제작방법에 따란 공정의 난이도 차이와 툴링 코스트(tooling cost)의 변화가 심하고, 이는 결국 차 전체의 코스트에서 얼마만큼의 비붕을 차지하게 될 것인가에 연과되는 문제이기 때문이다.
최근에 승용차의 인스트루먼트 패널은 거의 대부분 합성수지로 제작되고 있고, 이에 따라 합성수지 재료의 특성을 이용한 구조를 가지고 있는 것이 일반적이다. 물론일부의 구조재에는 목재나 철강재가 쓰이고, 과거 대부분 목재가 쓰이던 것과 달리 현재는 경량화와 치수의 정밀도 확보를 위해 기본적으로 사출성형(injection molding)공법에서 다양하게 응용된 공법과 구조가 채택되고 있다.
인스트루먼트 패널의 구조는 일반적으로 크게 하드타입(hard type), 세미패트 타입(semi-pad type) 그리고 풀 패트타입(full-pad type)등으로 나눌수 있다. 각가의 유형별 구조와 특칭은 다음과 같다. (<그림1>참조)

■ 하드타입(hard type) 가장 단순하고 생산단가 낮은 구조로, 부품의 개수와 인스트루먼트 패널 천체의 무게가 가벼운 공법이다. 별도의 구조재가 필요하지 않은것이 대부분이며, 인스트루먼트 패널의 표피 재료와 구조재가 동일한 재질로 성형된다. 인스트루먼트 패널 천체가 하난의 단일 성형품 개념으로 설게되고, 그에 따라 생산단가가 낮은 대신에 구조재로의 강성기준에 적한 경질 폴리프로필렌(polyprophilene)이나 노릴(norhile)등의 합성수지가 쓰이므로 부드러운 초감은 없다. 그러므로 펴면질감의 부드러운 느낌을 높이기 우해 성형과정이나 후 공정에서 도장을 하기도 한다.

■ 세미패트 타입(semi-pad type) 인스트루머트 패널의 상부와 하부를 별개의 부품으로 수평분할해, 상부나 하부 중 한쪽만을 패드를 붙인 구조로 만드는 방식이다. 대개는 하부를 하드타입으로 설정하고, 시각과 촉각의 비중이 높은 상부를 패드 부착 방식으로 설계해 인스트루먼트 패널의 제작비용을 그다지 높이지 않으면서 외관상의 품질감을 향상시키는 방법을 쓴다.
하드타입의 하부를 단순한 구조를 가지지만, 패드를 다는 부분은 표피재와 패드재, 그리고 구조재의 세부분으로 나뉘고 부드러운 질감을 얻을수 있다. 패드가 달린는 기초 구조재인 코어(core)에는 폴리프로필렌등이 쓰이고, 패드재에는 폴리우레탄(poly urethane)이, 표피재에는 PVC(poly vinyle chloride)등이  쓰인다.
완성된 인스트루먼트 패널에서는 상부와 하부의 재질 차이에 따른 질감과 색상의 차이가 나타날수 있고, 표면의 재질감 역시 상부와 하부를 정확히 일치시키기가 곤란한 경우도 생기게 된다.

■ 풀 패트타입(full-pad type) 인스트루먼트 패널 전체를 패드가 수착된 구조로 설계해 만든 것으로, 무게와 부피, 단가등 모든면에서 불리하지만 표면의 질감이 부드럽고 충돌사고 때 승객이 다칠 가능성이 가장 낮다. 표피재로의 부착방법에 따라 표면의 질감에 차이가 생기는데, 이 문제를 해결하여 표피재료를 정고하게 제작하는 공법이 개발되었다.
구조재는 폴리프로필렌등이, 패드재에는 폴리우레탄 계열의 재료가, 표피재에는 PVC 계열의 재료가 쓰인다. 드물게는 천연가죽, 또는 직물을 수공업적인 방법으로 접착해 표피재로 쓸때도 있다. 풀패드 타입은 이와 같은 재료와 공법에 따라 기본적으로 세개의 공저을 거쳐서 인스트루먼트 패널로 만들어진다.


인스트루먼트 패널의 제작공법
인스트루먼트 패널의 제작에는 기본적으로 사출성형공법과 이를 응용한 공법이 쓰이고, 최근에는 많은 새로운 공법이 개발되고 있다ㅏ. 각 공법의 개괄적 특은 다음과 같다.

■ 사출성형(injection molding)공법 합성수지가공의 가장 일반거인 공법으로서, 대부분 열가소성수지를 재료로 쓴다. 하드타입의 인스트루먼트 패널은 모두 이공법으로 제작되고, 패드 타입은 내부 구조물능ㄹ 성형할 때도 쓴다. 금속제의 틀에 함성수지를 가열해 액상이나 젤상을 유동성을 높여 주입하는 방법으로 금형의 정밀도에 따라 완성된 제품의 정도가 좌우된다. 하드타입 패널을 제작할 때에는 표면에 가죽과 유사한 재김을 내기 위한 방법으로 금형의 표면을 화학약품으로 부식시키는 방법을 쓰는데 질감이 다소 작위적인 인상을 준다.
제품의 생산량이 많아져 금형의 표면이 마모되면 완성된 제품의 표면에 광택이 생겨 인스트루먼트 패널의 기능상 부정적인 요소로 작요하게 되므로 일정 개수를 생산한 후에는 금형의 표면을 다시 약품 처리하여 광택을 제거하여야 한다. 한편 금형 내부에서 수지의 흐름을 원할히 하기 위해 표면을 가능한 한 단순하 형태로 만들어야 하고, 금형에서 제품의 추출각도 (draft angle)를 고려해야 하므로 형태나 구조이 제약조건이 다소 많다. 그러나 가장 보편화된 기술로, 생산 단가나 구조적인 측명에서 경제성이 높다.

■ 발포성형(foam molding)공법 발포성이 있는 우레탄계의 수지를 금형에 일정량의액체상태로 주입하고 금형을 가열, 수지 자체가 기포를 발생해 제품 성형이 이루어지는 방법으로 , 주로 인스트루먼트 패널의 패드재를 제작할때에 쓴다. 먼저 발포금형에 이미 성형이 완료된 합성수지제 또는 철제의 구조재르 삽입하고 수지 액을 계산된 부피 비율로 주입한 후 가열, 구조재와 우레단이 물리적을 결합되어 일체로 발포성형 되도로 하는 공법이다. 완제품을 만들어내는 공법이 아니 제품의 중간 공정에 해단된다.

■ PVC융착(melt covering)공법 풀패드 구조의 패널을 제작할 때 발포공정이 끝난 중간제품에 가죽의 질감을 가진 PVC시트(sheet)를 가열해 접착하는 공법이다. (<그림2>참조) 이것은 풀 패트 구조 패널의 마무리 공정으로, 표피를 덧붙여 제품을 완성하는 것이다. 그러나 형상에 굴곡이 심할 때에는 PVC 시트의 부위별 팽창률 차이로 질감이 일정하지 않게 되는 단점이 있다. 또한 복합한 형상일 때에는 부분적으로 PVC시트의 접착이 미흡하여 성형이 불완전하게 이루어지기도 한다.

■ 파우더 스러시 (podwer slush)공법 PVC 융착법의 한계를 극복하기 위해 고안된 방법으로, PVC 시트 대신 PVC분말을 성형재로로 쓴다. (그림3참조) 금형을 제작할 때도 사출금형의 부식이나 기타 표면 질감을 변화시키는 방법을 쓰지 않고 전주라 불리는, 전기 도금의 원리를 이용한 전기 주조법을 이용한다. 전주 금형은 금형을 만들기 위한 원형에 천연가죽을 직접 입혀 그 질감을 그대로 복제하므로, 만들어지 완제품의 표면 역시 천연가죽과 거의 동일한 질감을 가지는 것은 물론 원형에 재봉선이 있을때에는 바느질 땀까지도 그대로 묘사된다.
파우더 슬러시 공법은 가열된 전주 금형에 PVC 분말을 일정두께로 뿌린 뒤 거기에 이미 성형이 완료된 구조재를 넣고 우레탄을 발포시켜 제작한는 방법인데, 풀 패드 방식 제작공법과 반대 순서의 공정을 가진다. 복잡한 형상이라도 거의 천연가죽 질감의 제품을 얻을수 잇는 장점이 있지만, 전주 금형의 제작에 수개월이 소요되고 천연가죽을 입힌 원형의 제작에도 많은 기술적인 노하우가 필요하다는 것이 해결해야할 과제로 남아있다.