폴리에스터를 이용하여 새로운 자동차용 흡음재를 개발하였다. 흡음의 효과를 최대화시키기 위하여 PET 섬유의 크기를 3과 15 denier로 달리하여 3개의 층으로 제작하였으며, 이때 각층의 중량을 조절하여 밀도를 변화시켰다(895~1790 g/$cm^2$). 또한 PET흡음재의 상업성을 알아보기 위하여 시판하고 있는 glass wool로 제조된 흡음재와 비교 분석하였다. 새로운 PET흡음재는 시판되고 있는 glass wool 흡음재보다 저주파와 고주파대역 모두에서 더 우수한 흡음성능을 보여주었다. 또한 PET흡음재의 밀도와 두께가 흡음성능에 중요한 영향이 있으며, 최적화된 PET흡음재는 시판되고 있는 흡음재와 비교하여 NRC (noise reduction coefficient)가 약 22-39% 향상되었다. 따라서 PET는 성능은 물론이고 환경과 재활용혈에서 glass wool을 충분히 대체할 수 있으리라 생각한다.
선행연구에서 다양한 목질 보드류를 열분해하여 다공질 탄화보드 제조에 성공하였고, 높은 난연성, 전자파차폐성, 원적외선방사, 폼알데하이드 흡착성, 흡음성능을 확인하였다. 본 연구에서는 경제성과 흡음성이 뛰어난 탄화 중밀도 섬유판(MDF)을 선택하여 보다 높은 흡음성능을 부여하기 위해 다른 흡음재료에도 사용 중인 샌딩처리와 타공기법을 시도하였다. 또한 개선된 흡음성능을 바탕으로 실제 음향판을 제작하여 그 음향적 효과를 파악하였다. 탄화 MDF를 십자모양(타공 5개), 직사각형모양(타공 9개), 일자모양(타공 5개)으로 타공 처리한 후, 흡음률을 측정한 결과, 무처리 탄화 MDF의 흡음률은 14% 정도를 나타내었고, 직사각형모양 타공 시편이 16.01%로 흡음률이 가장 높았고 십자모양 타공 시편이 15.68%, 일자 타공 시편은 14.25%의 흡음률을 나타내어 그 효과가 미미하였다. 반면에, 탄화 MDF의 표면을 각 1, 2, 3 mm로 표면샌딩 처리후 흡음률을 측정한 결과, 무처리 시편(13%)에 비해 65% 증가한 21.7% (1 mm 샌딩), 21.83% (2 mm 샌딩), 19.37% (3 mm 샌딩)를 확인하였다. 이 결과를 바탕으로 실대형 탄화보드 복합 음향판을 제작하였으며 잔향실법으로 흡음시험한 결과 감음계수 0.45로 높은 흡음성능을 발휘하여 상업화도 가능할 것으로 판단된다.
본 논문은 냉장고 기계실 내부 압축기의 저주파 대역에서 소음을 줄이기 위해 다공판을 사용하는 연구이다. 흡음 결과를 예측하기 위해 흡음재의 표면 임피던스를 측정하여, 측정된 임피던스 결과를 이용하여 Finite Element Method(FEM) 분석에 사용된 결과가 실험값과 거의 유사함을 확인하였다. 다공판의 구멍 직경과 배치를 조절하여 냉장고 기계실 내부의 목표 주파수 대역에서 동작할 수 있는 흡음구조를 설계하였다. 기계실에 다공판과 흡음재를 결합한 흡음구조를 적용하여 기존의 흡음재의 주파수 대역보다 낮아진 저주파대역 소음저감 효과를 확인하였다.
(1) 진공청소기의 소음은 팬모타의 회전에 기인하는 유체소음과 진동소음이 주류를 이루며, 여기에 공기의 흡입과 배출에 따른 유체소음등이 복합되어 나타난다. (2) 진공청소기의 소음특성은 각 소음원들의 특성에 따라 주파수대역을 구분할 수 있으며, 기계적 진동음인 500Hz부근에서 peak를 보인다. (3) 소음의 저감을 위하여는 기존에 정립되어 있는 흡음, 차음, 감쇠, 방진, 유압유속감소 등의 기술을 종합적으로 활용하여 제한된 공간내에서 효과를 극대화할 수 있는 구조개발이 필요하며 본 연구에 적용하였다. (4) 본 연구의 '정음유로구조'는 차음효과, 유로길이 증가에 의한 감쇠효과, 흡음효과를 극대화할 수 있는 구조이다. (5) 팬모타의 진동모드는 회전축을 중심으로 원운동을 하며, 진동량은 흡입구와 뒷쪽 베어링부위가 가장 작으므로 회전축에 가까운 곳을 지지하는 것이 방진에 유리하다. (6) 본 구조에서 사용된 케이싱은 484Hz의 고유진동수 성분을 가지며 이는 모타와 공진할 우려가 있다. 이에 공진주파수 성분의 진동량이 가장 작은 전면과 후면의 중앙부를 지지하여 진동을 줄일 수 있었다. (7) 본체소음의 전반적인 저감에 따라 흡입구 등에서 발생하는 공기마찰소음의 영향이 상대적으로 커지며, 따라서 흡입구의 유선형 설계 및 누설소음의 흡음, 차폐 등의 역할이 중요한 관리 요소로 된다.
종래에는 공조덕트의 소음 감소를 위하여 주로 흡음재료를 사용하여 왔다. 그러나 이러한 흡음재료를 이용한 소음감소대책은 500HZ 이상의 고주파 영 역에서는 효과가 있으나 500HZ 이하의 저주파 영역에서는 효과가 적다. 이 러한 500HZ이하의 저주파 소음은 각종 구조물의 진동을 야기시켜 정밀작업 이 요구되는 작업환경을 파괴하고, 심지어는 구조물에 손상을 입힐수도 있 다. 또한 이러한 저주파 소음에 노출된 사람의 심리를 불안하게 하여 일의 효율을 떨어뜨릴 뿐만 아니라 청력장애를 일으키기도 한다. 또한 청정환경이 요구되는 곳에서의 소음감소를 위하여 흡음재료를 사용할 경우 흡음재료로 부터 떨어져 나오는 미세분에 의해 청정환경의 보존이 어려워진다. 이러한 흡음재료를 이용한 수동소음제어 대책의 단점을 해결하기 위하여 소음을 그 소음과 동일한 진폭을 갖으며 위상차가 180도인 인위적인 음파로 상쇠시키 는 능동소음제어대책의 개발이 요구되어 왔다. 본 논문은 덕트 또는 이와 유 사한 음향환경내에서의 적응필터기법(adaptive filtering technique)을 이용한 능동소음제어방법의 개발, 실제구현 및 성능평가에 관한 것으로서, 특히 다 수의 에러 마이크로폰과 다수의 소음제어용 스피커를 사용하여 제어계통의 가관측성(Observability)및 가제어성(Controllability)을 향상시켜 평면파로 전 달되는 소음의 감소를 증대시킬수 있을 뿐만 아니라 고차모드(Higher-order mode)로 전달되는 소음의 제어도 가능케하는 능동소음제어 방법에 관하여 논하였다.
본 연구는 컴퓨터 시뮬레이션을 이용하여 대공간에서 스피커 시스템의 변화에 따른 음장의 특성 변화를 검토하였다. 실의 음향특성변화는 실의 흡음력과 동시에 스피커 시스템의 지향성, 설치높이 및 개수를 조절하면서 예측 분석하였다. 연구 결과, 명료도 관련 지표인 D50 및 RASTI는 실의 흡음력 증가의 변화를 효과적으로 나타내는 것으로 분석되었다. 또 초기감쇠시간은 흡음력 증가에 따라 선형적으로 감소하였으나 저 고주파수대역에서는 오히려 증가하거나 변화를 보이지 않았으며, 잔향시간은 전체주파수대역에서 실의 흡음력 증가에 따라 감쇠하였으나 주파수대역별 결과에서는 오히려 증가하거나 비슷한 결과를 보였다. 이는 실의 음향특성이라기 보다는 감쇠구간의 비선형성에 기인한 것으로 판단된다. 스피커 시스템의 적용에 따른 분석결과, D50 및 RASTI는 실의 흡음력 증가에 크게 상관없이 거의 모든 시스템에서 'fair'이상으로 평가되었으며, 스피커의 설치위치가 높을수록 실의 흡음력 증가보다 스피커 지향특성 변화에 더 큰 영향을 받는 것으로 나타났다. 또한 스피커의 설치위치가 낮을수록 실의 잔향시간은 더 짧은 것으로 분석되었다. 시스템의 적용에 따른 잔향시간은 스피커 설치높이가 높을 경우 실의 흡음력 증가에 비례하여 감쇠하는 경향을 보였으나 스피커 설치높이가 낮은 경우 흡음력 증가에 의한 영향보다 시스템의 영향을 받는 것으로 나타났다.
판 구조물의 전달 손실은 효과적인 차음 설계를 위한 필수적인 지표 중 하나이다. 특히, 흡/차음재 부착등 적층에 의한 차음 성능의 변화 예측이 중요하다. 실제의 차음 구조물은 유한한 크기를 갖게 마련인데, 현재까지는무한 판 이론에 제한각이나 경계 손실등을 적용하여 그 값을 산출함으로써 판의 유한효과를 고려하였지만, 해석의 임의성으로 인해 일반적인 적용이 어렵다. 이에 본 연구에서는 흡음재가 부착된 유한한 면적을 갖는 적층판의 음향 전달 손실을 임계 주파수 미만의 주파수 대역에 대해 예측하고 흡음재의 부착에 따른 전달 손실의 변화를 관찰하였다. 판은 무한한 강체 배플위에 있다고 가정하였고, 모드 전개법을 응용하여 개개의 판모드들의 거동을 고려하였다. 여기서 흡음재는 공극질 재료로 가정하여 Biot의 이론을 적용하였다. 해석 결과로부터, 흡음재등이 부착된 적층판에 대해서는 일반적인 제한각의 적용이 어렵고, 그 영향을 충분히 고려할 수 있는 새로운 예측 도구의 필요성을 확인하였다.
1976년 6월 10일부터 동년 8월 30일까지 본학 해양과학 연구소 하층 실험실에서 실험하였고 1975년 6월 7일에서 동년 8월 11일까지 약 2개월 동안에 풍양호, 척양호, 관악산호 등의 선박소음을 녹음한 테프로서 재생방음한 것을 음원으로 이용하였다. 이때 소음제어의 효과를 찾기 위해 A,B,C,D형의 실험용 직육면체인 방음실을 제작하여 실험실내에 배치하고 기관실소음과 발진기에 스피커를 연결해서 방음된 음압이 각방음제어실에 투과되는 음압 100분률과 또 각 방음제어실내에서 같은 조건으로 방음되는 경우에 자재와 형상이 다른 방음실내부 구조물에 따른 흡음효과를 조사 비교한 결과를 요약하면 다음과 같다. 1. 소음투과율은 실험실 외부음압이 60dB 일때 A형은 $69.7\%$였고 계속 10dB 증가함에 따라 $3.3\%$씩 증가하였고 D형에서는 $53.9\%$인 것이 10dB 증가함에 따라 $4.5\%$씩 증가했다. 2. 실험실인 외부음압이 100dB일 때 A,B,C,D형의 음압투과율은 81.6, 78.9, 75.3, $71.0\%$의 순으로 D형의 투과율이 낮아서 방음실로서는 D형이 가장 좋았다. 3. 대화에 지장이 없는 소음압은 75dB 이하이므로 A,B형을 제외하고 C,D형은 선박소음 제어실로서 유효했다. 4. 방음제어실내부 구조에 따른 흡음효과를 A,D형에서 비교하면 A형은 발진음일 때 거리 20cm에서 82dB로 가장 높고 80cm에서 76dB로 가장 낮았으며 100cm에서 77dB였고 140cm에서 78dB 정도 다시 증가해 반사음 현상이 일어났다. D형은 발진음일 때 거리 20cm에서 A와 같이 82dB였는데 80cm에서 72.5dB, 100cm에서 73dB, 140cm서에는 67dB로 A보다 12dB가 낮았다. 선박소음도 거리 20cm에서 A형은 77.5dB, D형은 77dB였는데 140cm에서는 A형이 74dB, D형이 63dB로 11dB의 차이로 D형이 낮아 역시 흡음효과가 A형 보다 D형이 좋았고 완벽한 무향실로서 반사음의 영향은 찾아 볼 수 없었다. 5. 매우 낮은 발진음일 때 흡음관계를 1000Hz를 기준삼아 보면 거리 20cm에서 C형은 44.7dB, D형은 45.4dB로 C형이 0.3dB로 악간 낮았으나 140cm에서 C,D형 모두가 44.3dB로서 같았다. 값싼 자재로서도 C형이 가장 흡음효과가 좋았다.
본 연구에서는 터널 내 콘크리트 도상을 모사하여 현장실험을 수행하였다 그리고 도시철도터널 내 콘크리트도상의 반사소음을 저감하기 위한 다중국소공명 흡음판의 이론적 평가항목과 한계를 고려하여 허용한계를 연구하였다. 본 연구결과는 도시철도 터널 구간에서의 차량 주행속도에 따른 유동 영향에 의한 흡음판의 흡음계수를 분석하고, 구조안정성을 효율적으로 평가할 수 있는 최대 변위와 변위가 속도 및 동적특성인 감쇠비와 고유진동수를 효과적으로 도출할 수 있는 계측시스템을 제안한다.
벽면 흡음 처리는 잔향의 제어에는 효과적이나, 잔향이 큰 공간의 경우에는 넓은 면적에 대한 적용이 필요하며, 각 벽면의 흡음은 음성 명료도에 다르게 영향을 미친다. 본 연구에서는 실내 음성 명료도의 관점에서 빔포밍 수음장치에 대한 잔향 제어를 위해 흡음 처리가 가장 효과적인 벽을 선택하는 모사 방법을 제안한다. 고정된 위치의 빔포밍 수음어레이에 대해, 화자 혹은 스피커에서 방출된 음향이 각 벽면과 충돌하는 변수를 이용해 벽면 중요도 계수를 정의하고, 이를 이용해 흡음 처리에 따른 수음부의 음성개선 효과를 예측하는 방법을 제시했다. 검증을 위해 체적이 107 m3, 잔향 시간이 1.1 s인 직육면체형 실내공간에 대해 모사 실험을 진행했다. 중요도 계수가 가장 높은 벽면에 헬름홀츠 흡음기를 적용할 때 수정된 음성 명료도는 500 Hz, 1 kHz에서 각각 5.1 dB와 4.8 dB, 또 음성전달 지수는 0.06만큼의 향상이 예측되었는데, 이는 상용코드의 계산 결과와 차이인지 역치(Just-Noticeable Difference, JND) 이내의 차이로 일치했다. 분석결과, 벽면 중요도가 가장 높은 곳에 흡음 처리한 결과는 면적이 가장 넓은 천장에 같은 흡음률을 적용할 때보다 음성 명료도 지수가 JND 이상으로 더 개선되는 것을 알 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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