[논문]고부가가치선의 Unit Cabin Mock-up을 이용한 캐빈소음 저감 연구

송근복; 주원호

doi:10.5050/ksnve.2010.20.12.1210

[국내논문] 고부가가치선의 Unit Cabin Mock-up을 이용한 캐빈소음 저감 연구
Cabin Noise Reduction Using Unit Cabin Mock-up of High Value-added Vessel 원문보기

한국소음진동공학회논문집 = Transactions of the Korean society for noise and vibration engineering, v.20 no.12 = no.165, 2010년, pp.1210 - 1215

송근복 (현대중공업 선박해양연구소 진동소음연구실) , 주원호 (현대중공업 선박해양연구소 진동소음연구실)

Abstract ▼ AI-Helper

Unit cabin means room, which is installed in the high value-added vessel such as drill ship, offshore platform and FPSO, after pre-assembled. In order to develop the noise control design for a unit cabin, a variety of acoustic tests such as sound absorption, transmission and radiation measurements were carried out by using the deckhouse mock-up. From the tests, it was found out that the sound transmission loss between cabin and corridor was 13 dB below than FPSO standard and the combined noise level of the unit cabin was dominated by the radiated noise from wall panel in low frequency range. Based on the test results, design guidelines for the noise control of the unit cabin were fully established, such as the improvement of sound transmission loss between the cabin and corridor, and radiated cabin noise reduction.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

이에 이 논문에서는 유닛 캐빈에 대한 소음 전달 경로를 파악하고 저소음화 방안을 도출하기 위해서 거주구 목업(mock-up) 상부에 실제 드릴쉽, 해양 플랫폼, FPSO 등에 시공되는 유닛 캐빈을 설치하여 다양한 음향시험을 수행하였다.
방사소음 기여도 시험에서 나타났듯이, 500 Hz 대역 이하에서 벽체패널의 방사소음 기여도를 무시할 수 없다. 이에 착안한 것으로, 바닥과 벽체 사이에 고무 패드 설치를 통하여 바닥에서 벽체 패널로 전달되는 진동을 저감하여 방 전체의 방사소음을 낮추고자 한 것이다. 방사소음 저감을 위해 고무 패드가 삽입된 위치는 벽체 패널의 받침대 부분과 외부 벽체 패널(outside wall panel) 상/하부이다.

제안 방법

방사 소음 시험은 고체음 전달 특성 파악을 위한 것이다. Fig. 5와 같이 태핑 머신을 이용하여 진동 가진을 한 후 선실 바닥, 벽체 패널, 천장 패널 등 총 6면에 대하여 각 면에 대한 평균 가속도 레벨을 측정하고 회전마이크로폰을 이용하여 방사소음을 계측하였다⁽⁵⁾. 가속도값을 이용한 선실 내 방사소음은 식 (2)를 이용하여 계산하였다.
각 주파수 대역 별로 고체음이 바닥, 벽체, 천장 중 어느 부분에서 지배적으로 전달되어 오는지 파악하기 위해서 바닥, 벽체, 천장 패널 6면에 대하여 식 (2)로부터 각각의 방사소음 기여분을 계산하여 선실 내에서 계측된 방사소음수준과 비교하였다.
벽체와 천장 패널에 30 mm암면(mineral wool 200K)을 부착한 효과를 파악하기 위하여 동일한 시험환경에서 캐빈의 방사소음을 계측하였고 그 결과는 Fig. 13과 같다. 암면 부착에 의해 벽체 패널의 진동이 기존에 비하여 감소되어, 벽체 패널에 의한 기여도가 있는 500 Hz 이하의 주파수 대역에서 3~4 dB의 소음 저감 효과를 얻을 수 있었다.
유닛 캐빈의 소음전달 경로를 파악하고 저소음화 방안을 도출하기 위해 다양한 음향시험을 수행하였다. 그 결과 유닛 캐빈의 차음성능 측면에서 선실-복도 요소는 개선이 필요한 것으로 나타났고, 다양한 제어 방안 적용을 통해 소음차폐지수를 최대 13 dB까지 향상 시키는 결과를 얻을 수 있었다.
유닛 캐빈의 주요 소음 전달 경로를 파악하고 저소음화 방안을 도출하기 위해서 Fig. 3과 같이 거주구 목업(mock-up) 상부에 25 mm두께의 벽체 및 천장 패널로 구성된 유닛 캐빈을 설치하였다.
유닛 캐빈의 차음 성능을 높이고 방사소음을 저감시키기 위하여 벽체 및 천장 패널에 각각 30 mm(mineral wool 200K) 암면을 추가 부착하였고, Fig. 10과 같이 외부 벽체 마감 패널을 시공하였다. 또한 선실-복도 차음 성능을 향상시키기 위하여 Fig.
또한 방사소음 측면에서, 유닛 캐빈은 일반상선의 캐빈 구조와는 달리 격벽 구조가 저주파수 대역에서 소음전달에 큰 영향을 미치는 것으로 파악되었다. 이러한 시험 결과를 바탕으로 기존 구조 대비 3~5 dB 저소음 설계 방안을 도출하고 실험으로 검증하였다. 이 결과들은 향후 저소음 고품질의 선박 및 해양구조물 건조에 크게 기여할 것으로 판단된다.
이에 유닛 캐빈의 공기음과 고체음 전달 특성을 파악하기 위하여 차음 성능 및 방사 소음 시험이 각각 수행되었다.
에 의해서 차음 성능 등급(sound transmission class, Rw)을 결정하였다. 차음 성능 시험은 선실-선실, 선실-복도, 벽체 패널(wall panel), 천장 패널(ceiling panel)의 구성 요소에 대해서 각각 수행되었다. Fig.
고소음 저감 도어는 도어를 통한 소음 누설량을 많이 낮출 수 있는 특성을 가지고 있다. 한편 방사소음을 저감하기 위해서 패널의 상/하부에 고무 패드를 삽입하는 방안이 제안되었다. 방사소음 기여도 시험에서 나타났듯이, 500 Hz 대역 이하에서 벽체패널의 방사소음 기여도를 무시할 수 없다.

이론/모형

이러한 차음 성능은 ISO 140-4⁽³⁾의 절차를 따라서 계측되었으며 ISO 717-1⁽⁴⁾에 의해서 차음 성능 등급(sound transmission class, Rw)을 결정하였다. 차음 성능 시험은 선실-선실, 선실-복도, 벽체 패널(wall panel), 천장 패널(ceiling panel)의 구성 요소에 대해서 각각 수행되었다.

성능/효과

유닛 캐빈의 소음전달 경로를 파악하고 저소음화 방안을 도출하기 위해 다양한 음향시험을 수행하였다. 그 결과 유닛 캐빈의 차음성능 측면에서 선실-복도 요소는 개선이 필요한 것으로 나타났고, 다양한 제어 방안 적용을 통해 소음차폐지수를 최대 13 dB까지 향상 시키는 결과를 얻을 수 있었다. 또한 방사소음 측면에서, 유닛 캐빈은 일반상선의 캐빈 구조와는 달리 격벽 구조가 저주파수 대역에서 소음전달에 큰 영향을 미치는 것으로 파악되었다.
7에 나타내었다. 그 결과를 보면 선실-선실 차음 성능은 43 dB로서 FPSO 기준으로 삼고 있는 40 dB를 충분히 만족시키는 것으로 나타났다. 이는 선실 사이에 두 개의 벽체 패널 구조와 그 사이의 공기층(air gap 100 mm)이 차음 성능을 높여주는 역할을 하고 있기 때문이다.
그 결과 유닛 캐빈의 차음성능 측면에서 선실-복도 요소는 개선이 필요한 것으로 나타났고, 다양한 제어 방안 적용을 통해 소음차폐지수를 최대 13 dB까지 향상 시키는 결과를 얻을 수 있었다. 또한 방사소음 측면에서, 유닛 캐빈은 일반상선의 캐빈 구조와는 달리 격벽 구조가 저주파수 대역에서 소음전달에 큰 영향을 미치는 것으로 파악되었다. 이러한 시험 결과를 바탕으로 기존 구조 대비 3~5 dB 저소음 설계 방안을 도출하고 실험으로 검증하였다.
개선 방안이 적용된 유닛 캐빈에 대해서 동일한 시험 환경으로 각 요소에 대한 차음 성능 시험을 실시하였으며 Table 2에 그 결과를 나타내었다. 벽체 및 천장 패널의 차음 성능이 각각 2~3 dB 향상되었으며, 고소음 저감 도어 및 외부벽체 마감 패널의 적용에 의한 영향으로 선실-복도의 차음 성능이 35 dB로 계측되었다. 이는 기존 유닛 캐빈에 비해 13 dB가 향상된 것이며 FPSO 선실-복도 차음 성능 기준인 35 dB를 만족하는 수준이다.
이는 선실 사이에 두 개의 벽체 패널 구조와 그 사이의 공기층(air gap 100 mm)이 차음 성능을 높여주는 역할을 하고 있기 때문이다. 벽체 패널과 천장 패널은 30 ~ 33 dB로, 일반적으로 25 mm 패널이 실선에서 계측되는 차음 성능 25~27 dB 보다 크게 나타났다. 이는 스피커 위치가 마감 처리가 안된 25 mm 패널 외부에 설치됨에 따라 흡음 성능의 상승에 기인한 것으로 판단된다⁽¹⁾.
13과 같다. 암면 부착에 의해 벽체 패널의 진동이 기존에 비하여 감소되어, 벽체 패널에 의한 기여도가 있는 500 Hz 이하의 주파수 대역에서 3~4 dB의 소음 저감 효과를 얻을 수 있었다. 또한 고무 패드 삽입에 따른 시험 결과는 Fig.
벽체 및 천장 패널의 차음 성능이 각각 2~3 dB 향상되었으며, 고소음 저감 도어 및 외부벽체 마감 패널의 적용에 의한 영향으로 선실-복도의 차음 성능이 35 dB로 계측되었다. 이는 기존 유닛 캐빈에 비해 13 dB가 향상된 것이며 FPSO 선실-복도 차음 성능 기준인 35 dB를 만족하는 수준이다. Fig.
이는 고무패드 삽입에 따른 고체음 전달 감소에 의해 방사소음이 저감된 것이다. 초기 유닛 캐빈의 방사소음과 암면 부착 및 고무 패드가 모두 적용하여 시험한 최종 결과를 Fig. 15에 비교하여 나타내었는데 500 Hz 이하 전 주파수 대역에서 3~5 dB 정도의 저감 효과를 확인할 수 있다.

후속연구

이러한 시험 결과를 바탕으로 기존 구조 대비 3~5 dB 저소음 설계 방안을 도출하고 실험으로 검증하였다. 이 결과들은 향후 저소음 고품질의 선박 및 해양구조물 건조에 크게 기여할 것으로 판단된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	차음 성능 시험을 수행한 요소는?	이러한 차음 성능은 ISO 140-4(3)의 절차를 따라서 계측되었으며 ISO 717-1(4)에 의해서 차음 성능 등급(sound transmission class, Rw)을 결정하였다. 차음 성능 시험은 선실-선실, 선실-복도, 벽체 패널 (wall panel), 천장 패널(ceiling panel)의 구성 요소에 대해서 각각 수행되었다. Fig.
	차음 성능의 등급을 결정하는 기준은?	이러한 차음 성능은 ISO 140-4(3)의 절차를 따라서 계측되었으며 ISO 717-1(4)에 의해서 차음 성능 등급(sound transmission class, Rw)을 결정하였다. 차음 성능 시험은 선실-선실, 선실-복도, 벽체 패널 (wall panel), 천장 패널(ceiling panel)의 구성 요소에 대해서 각각 수행되었다.
	선실-선실 차음 성능이 FPSO 기준을 만족시키는 이유로 본 것은?	그 결과를 보면 선실-선실 차음 성능은 43 dB로서 FPSO 기준으로 삼고 있는 40 dB를 충분히 만족시키는 것으로 나타났다. 이는 선실 사이에 두 개의 벽체 패널 구조와 그 사이의 공기층(air gap 100 mm)이 차음 성능을 높여주는 역할을 하고 있기 때문이다. 벽체 패널과 천장 패널은 30 ~ 33 dB로, 일반 적으로 25 mm 패널이 실선에서 계측되는 차음 성능 25~27 dB 보다 크게 나타났다.

참고문헌 (5)

Joo, W. H., 2008, “Quantitative Evaluation of Air-borne Noise Sound Insulation in Ship’s Accommodation Using Large Scale Noise Test Facilities,” NCEJ, Vol. 56, Issue 1. pp. 45-51.

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Joo, W. H., 2009, “Control of Radiated Noise from a Ship's Cabin Floor Using the Floating Floor,” NCEJ, Vol. 57, Issue 5, pp. 507-514.

상세보기
ISO 140-4, 1998, Acoustics - Measurement of Sound Insulation in Buildings and of Building Elements.
ISO 717-1, 1996, Acoustics - Rating of Sound Insulation in Buildings and of Building Elements.
Kim, H. S. and Kim, J. S., 2006, “A Study on the Reduction of Noise and Vibration in Ship Cabins by Using Floating Floor,” Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering, Vol. 16, No. 9, pp. 949-957.

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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