본 연구에서는 다공질 흡음재료 중 closed cell 구조를 갖는 발포수지재료(Foamed Material)에 음(sound)이 입사할 때 발생하는 흡음현상을 보다 정확히 예측하기 위해서 다공질 흡음재료에 대한 Biot 이론에 근거한 Allard의 모델링기법[4]을 이용하여 해석 프로그램을 개발하였고, 이를 이용하여 다공질 흡음재료가 단층(single layer)일 때 이 재료의 Surface Impedance와 흡음률(Absorption Coefficient)을 예측하고, 물성치(parameters)변화에 따른 다공질 흡음재료의 흡음특성을 분석하였으며, 이 재료가 자동차 제조시 사용되는 압연강판(rolled steel piate)에 부착되었을 때의 투과손실(Transmission Loss)을 예측하였고, 또한 다공질 흡음재료는 중고주파 대역의 음에 대한 흡음특성은 좋지만 저주파 대역의 음에 대한 흡음특성은 좋지 않으므로 흡음 재료의 저주파 대역의 흡음특성을 향상시키기 위해서 2층(two layers)으로 하였을 때의 흡음특성을 분석하였다. 본 논문의 연구결과는 자동차 제조시 사용되어지는 다공질 흡음재료는 물론 산업용기계나 건축용등 여러 분야에서 사용되어지는 다공질 흡음재료의 흡음특성 분석에 응용될 수 있으리라 기대된다.
흡음 계수는 흡음재의 흡음 특성을 제시해 주는 기본적 물리량이다. 본 연구에서는 일반적으로 흡음재로 사용되는 흡음재의 흡음 특성을 알기 위해 두께 18mm, 직경 105mm인 10종의 흡음재를 택하 여 흡음재의 흡음 계수를 구하였다. 이를 위해 impedance tube를 제작하여 관내에 흡음재를 넣은 후 관 내에 만들어진 정상파의 최대 음압과 최소음압의 비, 정상파비를 이용하여 흡음 계수를 구했다. 그 결과 흡음재의 흡음 특성은 진동수, 흡음재으 lwowlf, 두께 및 다공성에 크게 의존해 스폰지, 유리 섬유 등의 흡음 효과가 좋게 나타났으며 특히 같은 두께의 동일 흡음재일지라도 흡음재 뒷면의 공기층을 적절리 조절함으로써 특정 진동수 근처에서의 흡음 효과를 증대시킬 수 있었다.
소음제어대책 수립시, 흡음구조는 공조용소음기, 공업용소음기, Enclosure, 실 내 흡음판등에 폭넓게 이용되고 있다. 흡음구조의 재료중 글라스울은 뛰어난 흡음성능과 고온에서의 내구성 및 난연성등으로 인하여 여러 흡음재료중에 서 가장 많이 이용되고 있으나 글라스율 미립자의 비산 및 강도문제로 글라 스율에 글라스 클로스(Glass Cloth), P.E.Film등과 같은 글라스울 비산방지막 과 유공함석판을 붙인 흡음구조체로 제작하여 이용하는 것이 일반적이다. 국 내외적으로 글라스울만의 흡음율 데이타는 각종 문헌등에 많이 발표되어 있 으나 글라스울에 글라스울 비산방지막과 유공함석판을 붙인 흡음구조체의 흡음율데이타는 거의 없는 실정이다. 본 연구에서는 이러한 글라스울 흡음구 조체의 글라스울의 밀도, 글라스울 비산방지막의 종류, 유공함석판의 유공치 수 등에 따른 흡음특성을 잔향실법 흡음율측정방법에 의해 측정 평가하고 이들을 상호 비교검토하여 각종 소음 제어대책의 기초 설계자료로 제시하고 자 한다.
유리섬유 및 폴리에스테르와 같은 섬유질 흡음재의 단점을 보완하기 위하여 다공성 알루미늄과 같은 강체 흡음재가 개발되고 있다. 본 연구에서는 스테인리스 스틸을 이용한 다공성 강체에 대하여 수직입사 흡음성능을 조사하였다. 밀도, 두께, 세부 프로파일 등에 따른 성능비교를 위하여 서로 다른 9개의 시험편의 성능을 측정하였다. 측정결과 밀도가 낮고 두께가 두꺼운 다공성 강체의 흡음성능이 다소 높은 것으로 나타났으며, 두께의 증가에 따라 중저주파수 대역의 흡음특성이 증가되었다. 배후 공기층이 형성되는 경우 중 저주파수 대역의 흡음성능이 매우 향상되는 것으로 나타났다. 또한 접착제가 사용된 실험편에 배후공기층이 형성되는 경우 전주파수 대역에서 매우 평탄한 수직입사 흡음특성을 갖는 것으로 나타났다. 향후 스테인리스 스틸 다공성 강체가 방음시설물, 흡음.확산용 내장재 등으로 사용될 수 있을 것으로 판단된다.
본 연구에서는 해저의 반사면이나 흡음재와 같이 주파수에 따라 다른 특성을 가지는 매체를 수치적으로 모델링하였다. 기존의 흡음재 해석 등가회로 모델에 용량성 성분을 부가하기 위해 Debye polarization 기법을 적용하여 흡음재의 모델링을 하였다. 이 모델의 파라미터를 추정하기 위해 폴리우레탄이라는 흡음재의 흡음 주파수 특성을 이용하였다. 파라미터의 추정에는 non-linear least squares라는 비선형 최적화 기법을 사용하였다. 먼저 두께 25 mm의 폴리우레탄의 흡음재의 파라미터를 추정하였으며, 이 파라미터를 이용해 50 mm의 폴리우레탄의 특성을 모델링하는 것이 가능하였다. 이를 바탕으로 흡음재의 주파수에 따른 흡음 특성을 하나의 간단한 모델로 모델링하는 것이 가능함을 보였다.
본 논문은 공연장에서 의자 설치 조건의 변화가 의자의 흡음특성에 미치는 영향에 관하여 실험적인 연구를 실시하였다. 실제 공연장 의자의 흡음특성을 재현한 1/10 스케일의 축소 의자와 인체모형을 이용하여 실험을 진행하였다. 실험변수로는 의자의 흡음정도, 의자 열 간격의 변화, 청중의 착석유무, 그리고 바닥의 카펫설치 유무로 제한하였다. 열 간격에 따른 청중의 착석 및 바닥의 카펫설치 유무의 영향을 평균적으로 분석하였을 때 의자의 흡음률이 낮을수록 즉, 카펫 혹은 청중 등의 부가적인 흡음력이 없을 때, 열 간격에 의한 흡음률 변화폭이 작게 나타났다. 의자 열 간격 평균 주파수 대역별 흡음률 증가 값에 따르면 주변 인자에 의한 흡음률의 변화는 주파수대역별로 다르게 나타났다.
다양한 공연장 및 대공간에서의 실내음향 제어를 위해서는 실내마감재료의 흡음 및 확산성능을 제어할 수 있는 재료가 필요하다. 본 연구에서는 이를 위해 알루미늄 새시를 이용한 흡음구조를 개발하였으며, 흡음특성을 조사하기 위하여 수직입사 흡음계수와 잔향실법 흡음계수를 측정하였다. 수직입사 흡음계수 측정결과 알루미늄 다목적 흡음재의 타공구조와 인서트에 의해 형성되는 공간이 공명형 흡음기의 역할을 하여 중.저주파수 대역의 흡음계수가 증가되는 것으로 나타났다. 잔향실법 흡음계수 측정결과 알루미늄 새시를 이용한 흡음구조의 형성에 따라 공명주파수 대역보다 낮은 중저주파수 대역의 흡음계수가 증가되는 것으로 나타났다. 공기층 증가에 따라 공명주파수 이상 대역에서의 흡음률은 증가되고 주파수 대역별 흡음계수 편차도 감소되는 것으로 나타났으며, 고주파수 대역의 흡음률 향상을 위한 방안이 필요한 것으로 나타났다.
본 연구는 용융고화 슬래그에 대한 중금속 용출실험 및 두께별 흡음율 특성에 따른 흡음재료로서의 활용가능성을 제시하기 위하여 수행되었다. 용융고화 슬래그를 대상으로 한 중금속 용출실험 결과, 중금속이 슬래그내로 안정화되어 용출되지 않았다. 용융고화 슬래그의 저주파 영역에서의 흡음특성은 공통적으로 600 Hz~l kHz 부근에서 최대 흡음을 나타냈고, 고주파 영역에서는 3 kHz 부근에서 최대 흡음을 나타냈다. 고주파 영역에서는 7 kHz 주파수 영역을 넘는 범위에서는 흡음율이 다시 증대하는 특징을 나타냈다. 용융고화 슬래그를 방음벽의 재료로 사용할 경우 저주파 및 고주파 영역내의 흡음율이 80% 이상의 흡음효과를 얻을 수 있는 것으로 나타났는데, 이는 흡음율 시험에 사용되는 시편의 두께에 의한 흡음특성을 고려한다면 다소 차이가 있을 수 있으나, 흡음재료로의 재활용에 가능한 물성값을 보유한 것으로 본 연구결과 흡음자재로 활용가능성이 높은 것으로 나타났다.
건축재로서 사용되고 있는 흡음재료의 기본적인 특성을 제시해 주는 요소중 의 하나는 흡음계수이다. 본 논문에서는 흡음계수 측정의 새로운 연구결과를 제시하기 보다는 유리면(glass wool)을 대상으로 흡음계수 측정시 현재 주로 이용되고 있는 측정방법중 수직입사와 random 입사 방법의 이론적인 배경과 측정에 따른 문제점등을 간단하게 소개하고자 한다.
흡음원리의 측면에서 저음의 흡음은 재료 자체에서의 효과보다는 그 재료의 배열에서 발생하는 공명등의 역할이 크다. 따라서 단일흡음재료 보다는 공명체나 판상재와 다공질 흡음재, 그리고 그 배후의 공기층에 의해 구성되는 복합적 흡음구조가 더욱 효과적인 저음흡음재가 될 수 있다. 본 연구에서는 여러 가지 목재나 철제의 슬릿, 그리고 철제나 MDF 재질의 유공판을 표면재료로 하는 저음흡음구조를 설계하기 위한 준비단계로서 저음흡음구조에서 표면재료의 번화가 가져올 수 있는 흡음특성의 차이를 알아보고자 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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