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문제 정의
- 있다. 특히 고분자 재료의 활용이 두드러지며, 이에 본 연구에서는 폴리에스터를 이용하여 환경 친화성 흡음재를 개발하고자 하였다. 본 연구에서 얻어진 결론은 다음과 같다.
제안 방법
- 층의 변화에 따른 PET의 흡음성능 변화. 3개의 층으로 이루어진 PET흡음재는 각 층의 섬유크기에 변화를 주어서 층변화에 따른 흡음율을 측정하였으며 현재 시판중인 흡음재 (GL1)와의 비교로써 상업적인 가능성을 알아보았다 (Figure 3). 여기서 GL1 은 상업적으로 널리 활용되고 있는 흡음재로서 대부분이 glass wool의 구조를 갖고 있다.
- NRC (Noise Reduction Coefficient)와 주요 주파수에서 흡음성능 비교. Table 3과 Figure 7은 PET 와 시판되는 흡음재들의 주요 주파수(250, 500, 1000, 2000 Hz) 및 NRC의 비교이다.
- 측정 은 저 주파, 고주파, 각각 5번씩 하였으며 평균으로 최종 결과를 나타내었다. PET홉음재의 상업적 활용도 비교를 위하여 현재 자동차의 pad hood에 활용되고 있는 제품의 흡음효과를 측정하여 비교 분석하였다.
- 34 kg으로 밀도에 변화를 주었다. 또한 PET홉음재의 구조를 3개의 층 (layer)으로 만들어 각 층의 PET섬유의 크기를 3 denier (D)와 15D로 조절하여 섬유의 크기에 따른 흡음의 특성변화를 분석하였다.
- 제조된 흡음재에 대하여 주파수별 홉음특성을 분석하였으며, 현재 시판하고 있는 흡음재와 비교하여 상업적 이용가능성을 조사하였다. 또한 흡음재를 제작할 때 3개의 층 (layer)으로 제작하고, 이때 각 층에서 PET 섬유의 크기와 밀도를 변화 시켜 홉음성능의 최대화를 시도하였다.
- PET 부직포의 조성. 실험은 기초 실험의 결과를 참조로12 4그룹으로 나뉘어 실행하였다. 각각의 그룹별 특징과 조성은 Table 1과 같다.
- PET 흡음재 (부직포)의 제작은 열압착법을 이용하여 제작하였으며 제작순서는 다음과 같다. 정확한 무게를 측정한, polyester sta ple fiber를 low melting fiber (LM) 과 같이 혼합기에 넣어 혼합시킨 후 carding기로 carding하여 layer를 제작한다. 이때 layer의 크기가 일정하도록 조절하여야 하며, 3개의 층이 서로 잘 밀착하도록 주의한다.
- 제조하였다. 제조된 흡음재에 대하여 주파수별 홉음특성을 분석하였으며, 현재 시판하고 있는 흡음재와 비교하여 상업적 이용가능성을 조사하였다. 또한 흡음재를 제작할 때 3개의 층 (layer)으로 제작하고, 이때 각 층에서 PET 섬유의 크기와 밀도를 변화 시켜 홉음성능의 최대화를 시도하였다.
- 5 KHz)으로 구분되며 지 름의 크기 가 각각 3, 10 cm이 다. 측정 은 저 주파, 고주파, 각각 5번씩 하였으며 평균으로 최종 결과를 나타내었다. PET홉음재의 상업적 활용도 비교를 위하여 현재 자동차의 pad hood에 활용되고 있는 제품의 흡음효과를 측정하여 비교 분석하였다.
대상 데이터
- 본 연구에서는 인체에 유해하지 않으면서 재활용이 가능하고, 가벼운 소재인 PET 부직포를 이용하여 흡음재를 제조하였다. 제조된 흡음재에 대하여 주파수별 홉음특성을 분석하였으며, 현재 시판하고 있는 흡음재와 비교하여 상업적 이용가능성을 조사하였다.
이론/모형
- PET 부직포의 제조. PET 흡음재 (부직포)의 제작은 열압착법을 이용하여 제작하였으며 제작순서는 다음과 같다. 정확한 무게를 측정한, polyester sta ple fiber를 low melting fiber (LM) 과 같이 혼합기에 넣어 혼합시킨 후 carding기로 carding하여 layer를 제작한다.
- 관내법은 B&K사에서 제조한 Tube type 4206을이용하였으며, 신호분석은 multichannel signal analyser인 Type 3550을 이용하였다. Figure 2는 관내 법 장치의 간단한 도해이다.
- 횹음 측정. 흡음은 관내법을 이용하여 측정하였다.
성능/효과
- (1) PET 흡음재는 시판되는 홉음재와 비교하여 고주파와 저주파영역 모두에서 성능이 더 우수하였으며, NRC의 비교에서도 우수한 결과를 보여주었다. 특히 두께를 높인 PET흡음재의 경우 알루미늄이 부착된 상업적인 흡음재보다 더 높은 NRC (22-39% 향상)를 나타내었다.
- (2) 흡음재료의 밀도 선정은 최적화를 이루어야 하며, 본 연구에서는 다층구조에서 흡음 성능이 우수한 것을 알 수 있었다.
- (3) 다층구조에서 흡음재는 두께가 두꺼울수록 흡음효과는 증가하였으며, 층내의 PET 섬유의 크기가 클수록 유리하였다. 그러나 섬유의 크기에 의한 흡음효과보다는 흡음재의 두께가 흡음성능에 더 영향이 있었으며, 저주파대역에서의 흡음성능은 홉음재의 구성재료에 따라 변한다는 것을 알 수 있었다.
- (4) 소리음을 직접 흡수하는 부분에서의 흡음재구성이 흡음재의 총 흡음성능에 많은 영향이 있다는 것을 알 수 있었으며, 이때 층내의 PET섬유의 크기가 크면 (15D) 홉음율이 약 20% 향상되었다.
- Figure 5(a)의 경우에는 전체적으로 동일한 밀도와 두께에서 음의 입사 부분의 밀도에 변화를 주었다. 그 결과 음의 입사부분의 변화에는 흡음성 능이 변화하지 않았으며, 따라서 밀도와 두께가 흡음 성능에 직접적인 영향이 있음을 알 수 있었다. Figure 5 (a)의 경우 거의 동일한 흡음성능을 보여준다.
- 유리하였다. 그러나 섬유의 크기에 의한 흡음효과보다는 흡음재의 두께가 흡음성능에 더 영향이 있었으며, 저주파대역에서의 흡음성능은 홉음재의 구성재료에 따라 변한다는 것을 알 수 있었다.
- 이와 같이 본 연구에서 제작된 PET 흡음재는 전체 주파수에서 뿐만 아니라, NRC 비교에서도 현재 시판 중인 홉음재와 비교하여 더 우수한 결과를 보여주었다. 또한 전체 층에서의 밀도와 음의 입사 면에서의 밀도, 그리고 흡음재의 두께가 흡음율에 주는 영향은 NRC에서도 전체주파수에서의 경향과 일치하고 있으며, 특히 저주파대역 (250 Hz)에서는 PET 흡음재의 높은 흡음특성을 알 수 있었다. GL1 과 비교하여 약 2-5배 정도 흡음율이 높은 것을 보여준다.
- 주요주파수 및 NRC의 비교에서도 전체 주파수대역에서의 비교와 유사한 결과를 보여주고 있다. 본 연구에서 제작된 PET홉음재 모두 시제품 GL1 보다 증가된 NRC 를 보여주며, 특히 두께를 강화시킨 제품들은(AA, BB, AB 등) 알루미늄이 부착된 GL3보다 NRC가 약 22-39%까지 증가된 것을 알 수 있다. 이와 같이 본 연구에서 제작된 PET 흡음재는 전체 주파수에서 뿐만 아니라, NRC 비교에서도 현재 시판 중인 홉음재와 비교하여 더 우수한 결과를 보여주었다.
- 즉 두께를 두배로 증기시킬 경우 흡음 율은 약 2배 증가하는 것을 보여주고 있다. 본 연구에서 제조된 PET흡음재는 두께와 상관없이 모두 상업적인 흡음재 (GL1)와 비교하여 고주파는 물론이고 저주파에서도 더 우수한 흡음율을 보여주고 있다. 따라서 개발된 PET홉음재는 상업적으로 충분히 활용 가능하리라 생각된다.
- 본 연구에서 제작된 PET홉음재 모두 시제품 GL1 보다 증가된 NRC 를 보여주며, 특히 두께를 강화시킨 제품들은(AA, BB, AB 등) 알루미늄이 부착된 GL3보다 NRC가 약 22-39%까지 증가된 것을 알 수 있다. 이와 같이 본 연구에서 제작된 PET 흡음재는 전체 주파수에서 뿐만 아니라, NRC 비교에서도 현재 시판 중인 홉음재와 비교하여 더 우수한 결과를 보여주었다. 또한 전체 층에서의 밀도와 음의 입사 면에서의 밀도, 그리고 흡음재의 두께가 흡음율에 주는 영향은 NRC에서도 전체주파수에서의 경향과 일치하고 있으며, 특히 저주파대역 (250 Hz)에서는 PET 흡음재의 높은 흡음특성을 알 수 있었다.
- 또한 흡음 성능은 밀도뿐만 아니라 흡음재의 재료구성에도 많은 영향이 있음을 Figure 6에서 알 수 있다. 즉 밀도가 가장 낮은 제품인 GL3의 홉음성능이 가장 우수하게 나타났다. GL3의 경우 낮은 밀도에도 불구하고 높은 흡음성능은 알루미늄U 차음효과 때문이라고 할 수 있다.
- 제조된 PET 흡음재의 경우 GL1 과 비교하여 아주 우수한 성능을 보여주고 있다. 특히 저주파와 고주파에서 모두/향상된 성능을 보여주고 있으며, 밀도는 흡음성능의 중요한 결정인자인 것을 알 수 있다. Figure 5(b)와 Figure 5(c)의 비교에서 밀도가 높은 D-l (1.
후속연구
- 본 연구에서 제조된 PET흡음재는 두께와 상관없이 모두 상업적인 흡음재 (GL1)와 비교하여 고주파는 물론이고 저주파에서도 더 우수한 흡음율을 보여주고 있다. 따라서 개발된 PET홉음재는 상업적으로 충분히 활용 가능하리라 생각된다.
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