자동차 업계에서 경량화를 목적으로 Steel을 일부 대체하여 소재로 알루미늄을 주목하였다. 가볍지만 Steel보다 강도가 낮아 합금의 형태로 사용하여 차체를 제작하고 있다. 이 가운데 차체 내장재와 외장재로 주로 사용하는 5000계, 6000계 알루미늄을 대상으로 강도를 높이려는 연구가 꾸준히 진행 중에 있다. 본 연구에서는 여러 접합 방법 중 볼트와 리벳 결합 대신 경량화, 강성증가, 부품 안정성 증가 등의 장점이 두드러지는 접착제 결합을 이용하여 단일 이음 접합의 형태의 연구를 진행하였다.
5000계, 6000계 알루미늄 판재에 SiC Paper로 Polishing 한 후 경화성 Epoxy 접착제로 단일 이음 접합의 형태로 시편을 제작하고 전단강도를 평가하였다. 이 때 시편의 변형을 최대한 적게 하여 표면거칠기에 의한 영향을 잘 알아볼 수 있는 접착길이를 설정하였고, 접착제가 경화되지 않거나, Overbaked 되지 않는 알맞은 경화온도를 설정하여 최대 접착력을 이끌어내었다.
5000계, 6000계 알루미늄 모두 표면거칠기가 커질수록 전단강도가 증가하는 경향을 보였다. 이러한 결과의 메커니즘은 접착제와의 표면적을 넓혀 영향을 주는 것, 표면의 접촉각이 접착제의 발림성과 표면의 결함에 영향을 미치는 것, 알루미늄 계면과 접착제간의 표면에너지 변화, 이렇게 3가지의 이유가 상충하여 전단강도의 경향을 이야기 할 수 있다.
첫째로 Roughness가 증가함에 따라 알루미늄 판재 표면과 접착제의 표면적이 증가하므로 표면이 거칠수록 가장 영향이 크다고 볼 수 있다.
두 번째로 시편 제작에 있어 Roughness에 접착제가 들어가지 않은 결함은 발생하지 않았으므로 결함으로 인한 강도 감소 영향은 없었다.
세 번째로 표면에너지가 높을수록 표면이 안정화하려는 힘이 강하여 높은 전단강도를 나타내는데 이는 아무 표면처리를 하지 않은 시편이 가장 영향이 컸다.
3가지의 메커니즘을 종합해보면 가장 거친 표면을 가진 시편과 Polishing을 하지 않은 시편 사이에서 높은 전단강도를 가질 것으로 예상하지만 액체(접착제)에 열을 가하게 되면 표면 거칠기에 의한 젖음성 거동의 영향력이 감소한다는 내용과 함께 시편의 제조 공정 상 열처리가 필수이기 때문에 세 번째 메커니즘의 영향이 감소하여 첫 번째 메커니즘 영향이 강하게 적용 되었다. 따라서 이 메커니즘이 서로 상충하여 표면이 거칠수록 높은 전단강도를 가지는 경향이 나타났다.