FRP 소형 선박의 선내소음의 원인을 규명하고 이들에 대한 합리적인 허용기준 설정 및 저소음화 설계를 위해 FRP 4~11톤급 신조 소형 선박을 대상으로 시운전시에 선내소음을 측정하여 소형 선박의 선내 소음특성 및 소음과 진동과의 상관관계를 검토, 분석하고, 이들에 대해 IMO와 DNV의 허용기준상의 적합도를 비교한 결과를 요약하면 다음과 같다. 소형 선박의 선내 소음 최대 레벨 범위는 79~115$dB$(A)로 나타났다. 또한, IMO 및 DNV 규제치와 비교에서 주기관실 소음은 비슷하게 나타났으며, 상부, 하부 거주실의 소음은 각각 5~19$dB$(A), 18~22$dB$(A) 높고, 조타실의 소음은 14$dB$(A) 높았으며, 동형선 E와 G선의 소음비교에서 선박의 크기, 마력이 비슷함에도 불구하고 E선 주기관이 G선의 주기관보다 진동 및 소음이 제작당시부터 높은 것으로 판단되었다. 한편 소음원 규명을 위한 진동과의 상관관계에서 주기관실, 상부 거주실, 하부 거주실, 조타실, 연통상부 모두 3차수가 우세하게 나타났으며, 3차수가 각 선내소음을 일으키는 주원인으로 판단된다.
FRP 소형 선박의 선내소음의 원인을 규명하고 이들에 대한 합리적인 허용기준 설정 및 저소음화 설계를 위해 FRP 4~11톤급 신조 소형 선박을 대상으로 시운전시에 선내소음을 측정하여 소형 선박의 선내 소음특성 및 소음과 진동과의 상관관계를 검토, 분석하고, 이들에 대해 IMO와 DNV의 허용기준상의 적합도를 비교한 결과를 요약하면 다음과 같다. 소형 선박의 선내 소음 최대 레벨 범위는 79~115$dB$(A)로 나타났다. 또한, IMO 및 DNV 규제치와 비교에서 주기관실 소음은 비슷하게 나타났으며, 상부, 하부 거주실의 소음은 각각 5~19$dB$(A), 18~22$dB$(A) 높고, 조타실의 소음은 14$dB$(A) 높았으며, 동형선 E와 G선의 소음비교에서 선박의 크기, 마력이 비슷함에도 불구하고 E선 주기관이 G선의 주기관보다 진동 및 소음이 제작당시부터 높은 것으로 판단되었다. 한편 소음원 규명을 위한 진동과의 상관관계에서 주기관실, 상부 거주실, 하부 거주실, 조타실, 연통상부 모두 3차수가 우세하게 나타났으며, 3차수가 각 선내소음을 일으키는 주원인으로 판단된다.
Most of the vibration and noise generating in small boats come from shipboard machinery such as main engine, generator and auxiliary machinery etc. In order to build up the comfortable environment for the crew and to reduce the ambient noise, and provide basic materials for reasoning selection appli...
Most of the vibration and noise generating in small boats come from shipboard machinery such as main engine, generator and auxiliary machinery etc. In order to build up the comfortable environment for the crew and to reduce the ambient noise, and provide basic materials for reasoning selection application, the design under allowable vibration & noise conditions and the examination of vibration condition of the new ships, this paper researches the frequency spectrum and order analysis of vibration and noise. The obtained results are summarized as follows : Through comparing the small boat internal noise with the regulation of IMO and DNV, it revealed that the noise level of main engine room accords with the standard, and the noise of other places are beyond the values. In this paper, two boats are analyzed, which are same type, same size and power, but the main engines noise of them is different. In order to search the noise source, the noise of main engine room and relative parts are measured. The third order of measured points is dominant in frequency domain by the order analysis.
Most of the vibration and noise generating in small boats come from shipboard machinery such as main engine, generator and auxiliary machinery etc. In order to build up the comfortable environment for the crew and to reduce the ambient noise, and provide basic materials for reasoning selection application, the design under allowable vibration & noise conditions and the examination of vibration condition of the new ships, this paper researches the frequency spectrum and order analysis of vibration and noise. The obtained results are summarized as follows : Through comparing the small boat internal noise with the regulation of IMO and DNV, it revealed that the noise level of main engine room accords with the standard, and the noise of other places are beyond the values. In this paper, two boats are analyzed, which are same type, same size and power, but the main engines noise of them is different. In order to search the noise source, the noise of main engine room and relative parts are measured. The third order of measured points is dominant in frequency domain by the order analysis.
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문제 정의
그래서 본 연구에서는 FRP 소형 선박의 선내소음의 원인을 규명하고 이들에 대한 합리적인 허용기준설정 및 저소음화 설계를 위한 기초자료로 활용하고자, FRP 4톤~11톤급 신조 소형 선박을 대상으로 시운전 시에 선체진동과 선내소음을 측정하여 소형선박의 선내 소음특성 및 소음과 진동과의 상관관계를 검토, 분석하고, 이들에 대해 IMO와 DNV의 허용 기준상의 적합도를 비교, 평가하였다.
제안 방법
선내 소음은 Fig. 3과 같이 시험선의 4개의 측정점 (기관실, 상부 거주실, 하부 거주실, 조타실) 에서는마이크로폰을 중앙부근, 나머지 연통상부는 연통 상부에서 약 1m 떼고, 연통에서 나오는 배기가스의 영향을 고려하여 배기가스가 직접 마이크로폰에 닿지 않도록 설치하여 무부하 및 부하 시의 소음을 측정하였다. 무부하 시의 소음 측정은 선박을 정선한 상태로, 부하 시에는 통상의 항해 상태로 정침하고, 외부소음의 영향이 없는 상태에서 주 기관의 회전수를 800-2000rpm까지 서서히 증가시키면서 기관실, 상부 거주실, 하무 거주실, 조타실, 연통상부의 소음을 데이터 기록계에 기록하였다.
소음특성은 주파수 범위 20Hz-20kHz A Weigh -ting, 1/3 Octave 대역폭으로 분석하였으며, 차수 특성에 대해서는 20차, 분해능 0.1로 설정하여 소음에 대한 차수분석(order analysis)을 행하였다.
측정한 데이터는 소음의 특성과 그 원인을 분석하고, IMO 및 DNV 소음 규제치와 비교 검토하였으며 위치별 소음원과 진동과의 상관관계를 구하여 소음의 발생 원인을 분석하였다.
한편 측정한 소음 데이터는 소형선박에 대한 소음평가규격이 아직 없으므로, 비교를 위한 참조 규제치로서 일반 상선에 대한 소음평가 지침인 Table 5의 IM0 및 DNV 소음 규제치를 이용하였다.
대상 데이터
3과 같이 시험선의 4개의 측정점 (기관실, 상부 거주실, 하부 거주실, 조타실) 에서는마이크로폰을 중앙부근, 나머지 연통상부는 연통 상부에서 약 1m 떼고, 연통에서 나오는 배기가스의 영향을 고려하여 배기가스가 직접 마이크로폰에 닿지 않도록 설치하여 무부하 및 부하 시의 소음을 측정하였다. 무부하 시의 소음 측정은 선박을 정선한 상태로, 부하 시에는 통상의 항해 상태로 정침하고, 외부소음의 영향이 없는 상태에서 주 기관의 회전수를 800-2000rpm까지 서서히 증가시키면서 기관실, 상부 거주실, 하무 거주실, 조타실, 연통상부의 소음을 데이터 기록계에 기록하였다.
소음 및 진동측정은 2000년 4월 7일부터 2001년 5월 26일 사이에 Fig. 1에 나타낸 여수 가막만에 서행하였다. 이때 사용한 측정시스템은 Fig.
시험선은 여수시 소재의 삼창 FRP조선소와 한국조선소에서 건조한 FRP 4~11톤급 선박 6척을 이용하였으며, 그 선체의 주요 사양은 Table 2와 같고, 기관의 사양은 Table 3과 같다.
1에 나타낸 여수 가막만에 서행하였다. 이때 사용한 측정시스템은 Fig. 2와 같이마이크로폰(B&K, 4189), 증폭기(B&K, NEXUS), 회전수측정기 (B&K, MM0024), 데이터 레코더 (SONY, PCH244), 오실로스코프 (Tektronix, THS720A)로 구성하였으며, 주요 사양은 Table 1과 같다
성능/효과
E, G선의 경우, 부하시가 무부하 시보다 소음이 높게 나타난 것은 선박 항주 시에 프로펠러 자체의 불평 형으로 인한 것과 프로펠러 날개가 선체 후방에서 회전하기 때문에 발생하는 유체역학적 힘에 의한 선체 및 선미부, 상부구조물 진동 등을 발생시키므로 부하 시의 소음 레벨이 높게 나타났다.
동형선인 E선과 G선에 대한 부하 및 무부하 시의 주 기관실, 거주실, 조타실 및 연통상부에 대한 소음 특성의 변화를 분석한 결과는 Fig. 5와 같으며, E 선의 부하 시에 주기관실, 거주실, 조타실 및 연통 상부의 모든 위치에서 나머지 유형보다 소음 레벨이 높게 나타났으며, 그 다음으로는 G선의 부하 시와 E 선의 무부하 시의 소음이 거의 비슷하며, G선의 무부하 시가 가장 낮게 나타났다.
나타났다. 또한, IM0 및 DNV 규제치와 비교에서 주기관실 소음은 비슷하게 나타났으며, 상부, 하부 거주실의 소음은 각각 5~1%顼A), 1 8~22dB(A) 높고, 조타실의 소음은 14c快A) 높았으며, 동형선 E와 G선의 소음비교에서 선박의 크기, 마력이 비슷함에도 불구하고 E선 주기관이 G 선의 주기관보다 진동 및 소음이 제작당시부터 높은 것으로 판단되었다. 한편 소음원 규명을 위한 진동과의 상관관계에서 주기관실, 상부 거주실, 하부 거주실, 조타실, 연통상부 모두 3차수가 우세하게 나타났으며, 3차수가 각 선내소음을 일으키는 주원인으로 판단된다.
상부 거주실에서 측정된 소음과 IM。및 DNV 의 상부 거주실 소음 규제치와 비교한 것으로, IMO 및 DNV의 상부 거주실에 대한 소음 규제치인 60dS(A)보다 A, B, C, D, E 및 G선 모두 5~ 19oB(A) 높게 나타났다. 이와 같이 상부 거주 실의 소음 레벨이 전 선박에서 높게 나타나는 원인으로는 소형 선박의 경우, 협소한 공간 때문에 상부 거주실 이 주기관실의 상부에 위치하고 또한, 방음재를 사용하지 않기 때문에 주기관실에서 발생한 소음이 적절하게 차단되지 않고 바로 전달되어 소음 레벨이 큰 것으로 판단되며, 상부 거주실의 하부에 방음재를 사용하여 소음을 차단함으로써 소음을 감소시킬 수 있을 것이다.
소음 평가 결과는, IM。및 DNV의 연통 상부에 대한 소음 규제치가 없는 관계로 연통 상부의 소음 비교는 불가능하지만, A, E, G선의 연통 상부 소음 레벨은 65~77d5(A)로 나타났다.
4(aD에서 65Hz 160Hz25QHz, 10kHz대역의 주파수가 나타나며, 1299rpm에서 65Hz 소음레벨은 88dB(A), 1597/pm 에서 160Hz 소음레벨은 87dB(A), 1940rpm에서 250kHz, 10kHz 소음레벨은 각각 93dBA), 115 dB(A)로 나타났다. 진동주파수 65Hz, 160Hz와 기관실의 탁월 주파수인 65Hz 160Hz가 일치함으로 압력의 변동에 기인하는 기진력 성분 중에 주기 진주 파수인 3차와 6차 성분이 동시에 나타났으나, 그 중에서도 3차 성분이 우세하게 나타났다.
4(bD에서는 80Hz, 125旺, 以任대역의 주파수가 탁월하게 나타나며, 1649/w게서 80Hz 소음레벨 72d研A), 850*m 세서 125旺 소음레벨 72oB(A), 1346/70?에서 \kHz 소음레벨 79dS(A)로 나타났다. 진동주파수 82.5您 와 상부 거주실 주파수 80压가 거의 일치함으로 서 주기 진주 파수인 3차 성분이 상부 거주실에 공기음과고체음 형태로 전달됨을 알 수 있다.
참고문헌 (11)
한국선급 (1997) : 선박 진동.소음 제어지침, 49-57, 445-510.
한국소음진동소음공학회(1995) : 소음.진동 편람, 181-185.
IMO Resolution A.468(XII) (1981) : Code on Noise Levels on Board Ships.
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