[논문]자동차 대시 구조의 소음진동 성능개선을 위한 단순 상사구조물의 소음방사성능 연구

임차섭; 유지우; 박철민; 조진호

doi:10.5050/ksnve.2010.20.10.931

자동차 대시 구조의 소음진동 성능개선을 위한 단순 상사구조물의 소음방사성능 연구
Study on Acoustical Radiation from Simplified Systems of a Dash Structure for NVH Performance 원문보기

한국소음진동공학회논문집 = Transactions of the Korean society for noise and vibration engineering, v.20 no.10 = no.163, 2010년, pp.931 - 939

임차섭 (현대자동차 기능시험1팀) , 유지우 (현대기아자동차 해석기술팀) , 박철민 (현대자동차 해석기술팀) , 조진호 (NVH Korea(주) 시험평가팀)

Abstract ▼ AI-Helper

A dash panel plays an important role to protect noise as well as heat. Meanwhile, it is also the most important path that transfers energy to the interior cavity, so that some of noises are transferred via air and its structural vibration becomes a major issue. From the viewpoint of NVH performance, simplified structures analogues to the dash wall are dealt with. Stiffeners, damping sheets and sound packages attached to a flat panel are taken into account as design variables. Structural radiation characteristics(thus, structure borne) such as radiation efficiency and radiation power are mainly discussed. For the case when an excitation is applied on a frame that surrounds the panel, it is shown that the radiation efficiency increases by attaching a stiffener to the panel, which is similarly found from the case when a panel is directly excited. It seems more effective to attach damping sheets along the boundary area of the panel rather than its middle area. The radiation efficiency of sound packages may make a dominant contribution to transmission loss as well as sound radiation. Experimental work was carried out to verify the results based on the simulation study.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

약 600~800 Hz 이하 대역에서는 평판의 기여도가 훨씬 크지만, 주파수가 높아질수록 프레임의 기여도도 무시할 수 없는 수준이 된다. 따라서, 프레임이 포함된 방사파워를 시험 해석간 우선 비교하였다, 이 연구의 목적은 평판만의 방사특성을 검토하는 것이지만, 시험의 경우 평판과 프레임의 기여를 명확히 분리해 내기 어려우므로, 평판만의 방사파워와 방사효율은 해석적으로 추출하는 것이 효율적인 방법이 될 것이다. 이를 위한 필요조건은 평판과 프레임에 의한 방사파워가 시험-해석간 일치하는 것이다.
이 논문에서는 특히 기존에 연구가 부족했던 흡차음재와 방사효율, 전달손실 관계가 시험과 해석을 통하여 검토되었으며, 제진재가 방사특성관점에서 어떻게 기여하는지도 간략하게 검토되었다.
이 연구는 이러한 관점에서 대시 부위의 상사구조인 단순구조물을 대상으로 하여 성능개발에 필요한 설계개념을 제시하고자 하였다. 특히, 보강부재(stiffener), 제진재(damping sheet), 흡차음재(sound package) 등의 주요 설계 인자가 중고주파수 (100~1200 Hz) 대역에서의 구조적인 소음방사특성(방사파워, 방사효율)에 미치는 영향을 해석 및 시험을 통해 검토하였다.

제안 방법

앞 절에서 언급된 바와 같이 저주파 방사 특성이 모드의 지배를 받으므로, 보강부재 장착에 의한 저주파대역 고유진동수 변경으로, 특정 주파수에서의 방사파워를 조절할 수 있을 것으로 보인다. Fig. 6과 같이 +형 보강재(stiffener. 두께 0.8 mm, 폭 30.0 mm, 높이 14.0 mm)를 용접으로 장착한 경우에 대해 방사소음 특성을 비교하였다. 프레임 자체 거동이 주는 영향을 최소화하기 위해 보강재는 프레임에는 직접적으로 연결되지 않았다.
구조가진시, 흡차음재의 음향방사특성을 검토하기 위해, Fig. 15에서와 같이 시험장비를 이용, 방사파워를 측정하였다. 평판이외의 프레임부위의 영향을 최소화하기 위해, 두께 25 mm의 흡음재로 외부를 덮었다.
기존 연구가 미흡했던 흡차음재 적용시의 소음방사 특성에 대해 검토하였으며, 이를 전달손실 특성과 비교하였다. 흡차음재 적용시, 전달손실계수와 소음방사특성은 동일한 방사효율로 설명이 가능하며, 두 특성 모두 방사효율의 영향이 크게 작용함을알 수 있었다.
보강재가 장착된 평판 면 위에, Fig. 10과 같이, 경계부위와 면의 가운데 부위에 각각 제진재가 부착되는 2가지 경우에 대해 방사성능을 비교 검토하였다. 적용된 제진재의 면적(방사면적의 40 % 적용) 은 동일하며, 1.
차량의 대시 부위 소음 방사특성을 모사하기 위해, 프레임 가진에 의한 평판의 소음방사특성을 주요 설계변수 별로 검토하였으며, 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다.
이 연구는 이러한 관점에서 대시 부위의 상사구조인 단순구조물을 대상으로 하여 성능개발에 필요한 설계개념을 제시하고자 하였다. 특히, 보강부재(stiffener), 제진재(damping sheet), 흡차음재(sound package) 등의 주요 설계 인자가 중고주파수 (100~1200 Hz) 대역에서의 구조적인 소음방사특성(방사파워, 방사효율)에 미치는 영향을 해석 및 시험을 통해 검토하였다.
평판이외의 프레임부위의 영향을 최소화하기 위해, 두께 25 mm의 흡음재로 외부를 덮었다. 해석모델은 Fig. 13에서 구해진 흡차음재 모델을 앞의 Fig. 3에 보인 구조모델의 평판에 연성 시켜 계산하였으며, 프레임부위는 시험에서 사용된 흡음재 특성을 반영하였다.
해석은 FE, SEA 해석 및 이들의 통합해석이 가능한 VA One⁽¹⁾을 이용했고, 시험은 반무향실 및 잔향실에서 진행되었다.

대상 데이터

10과 같이, 경계부위와 면의 가운데 부위에 각각 제진재가 부착되는 2가지 경우에 대해 방사성능을 비교 검토하였다. 적용된 제진재의 면적(방사면적의 40 % 적용) 은 동일하며, 1.5t 아스팔트 제진재를 사용하였다.
15에서와 같이 시험장비를 이용, 방사파워를 측정하였다. 평판이외의 프레임부위의 영향을 최소화하기 위해, 두께 25 mm의 흡음재로 외부를 덮었다. 해석모델은 Fig.
해석모델은 FE와 SIF(semi-infinite fluid)요소로 구성된다. 해석 및 시험의 관심주파수는 1.

성능/효과

3 상단 우측)는 저주파모드를 분석하기 위해서만 사용하였고, 고주파수에서의 영향이 없도록 방사 파워 측정시에는 제거하였다. 가진기에 의한 소음영향을 배제하기 위해, 가진기 주위는 흡음재와 격벽으로 차폐되었으며, 표면 인텐시티 스캔닝으로 경계 부위에서 leakage의 영향이 무시할 만 함을 확인하였다.
보강재에 의한 평판 보강 구조가 저주파에서는 고유진동수의 특성에 지배를 받는 반면, 400 Hz 이상의 중고주파수 대역에서는 소음특성에 불리하게 작용함을 확인하였다. 이와 관련하여 특히, 방사효율의 영향을 확인하였으며, 보강재에 의한 평판의 경계부위 증가가 방사효율을 크게 만드는 것을 확인하였다.
소음방사파워(평판과 프레임 부위 방사파워)가 Fig. 5와 같이 시험-해석간 매우 잘 일치하는 것을 확인하였다. 이제 해석모델에서의 결과로부터 프레임부위를 제외한 평판의 방사효율을 계산하는 것은 식 (1)로부터 가능하다.
시험비교로 각 모델의 타당성이 증명되었으므로, 이제 평판부위만의 방사파워와 방사효율을 보면, 보강재 추가시의 방사특성 변화를 확인할 수 있다.
보강재에 의한 평판 보강 구조가 저주파에서는 고유진동수의 특성에 지배를 받는 반면, 400 Hz 이상의 중고주파수 대역에서는 소음특성에 불리하게 작용함을 확인하였다. 이와 관련하여 특히, 방사효율의 영향을 확인하였으며, 보강재에 의한 평판의 경계부위 증가가 방사효율을 크게 만드는 것을 확인하였다. 이는 프레임가진시의 결과로서, 평판을 직접 가진하는 경우에 대한 기존 연구결과와 유사하다.
제진재 부착이 방사파워를 줄이는데 효과적임을 확인하였다. 제진재 부착위치는 평판과 보강재가 연결되는 경계부위가 보다 효과적인 것으로 보인다.
방사파워의 저감에 있어서, 흡차음재와 제진재의 역할이 다름을 알 수 있다. 제진재는 구조의 진동을 직접 줄이지만, 흡차음재는 방사효율을 저감시킴으로써 방사소음을 줄이는 것을 알 수 있었다.
해석에 의한 음향특성예측이 시험과 잘 일치함을 알 수 있으며, 실차 문제의 예측을 위해 이 연구에서 사용된 해석기법이 유용하게 활용될 수 있음을 보였다.
기존 연구가 미흡했던 흡차음재 적용시의 소음방사 특성에 대해 검토하였으며, 이를 전달손실 특성과 비교하였다. 흡차음재 적용시, 전달손실계수와 소음방사특성은 동일한 방사효율로 설명이 가능하며, 두 특성 모두 방사효율의 영향이 크게 작용함을알 수 있었다.

후속연구

4의 495 Hz 모드의 경우) 소음방사가 주로 경계부위에서 발생하므로 제진재를 장착하므로써, 이 부위에서 생기는 근접장의 영향을 완화할 수 있기 때문에 소음특성면에서 유리한 것으로 추정된다^(6,8). 관련하여, 명확한 원인규명을 위해서 추가적인 연구가 필요할 것으로 판단된다.
앞 절에서 언급된 바와 같이 저주파 방사 특성이 모드의 지배를 받으므로, 보강부재 장착에 의한 저주파대역 고유진동수 변경으로, 특정 주파수에서의 방사파워를 조절할 수 있을 것으로 보인다. Fig.
제진재 부착위치는 평판과 보강재가 연결되는 경계부위가 보다 효과적인 것으로 보인다. 이렇게 함으로써 근접장의 영향을 완화할 수 있기 때문인 것으로 추정되나, 명확한 이유는 추가적인 연구가 필요하다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	차량의 대시 부위에서 기능의 주요한 역할을 하는 흡차음재는 무엇이 있는가?	차량의 대시 부위(dash component)는 승객과 가장 인접하여, 차량의 주요 소음원인 엔진으로부터의 소음과 열을 차단하는 중요한 기능을 한다. 대시 인 슐레이터(insulator), 대시 패드(dash isolation pad) 등은 이러한 기능의 주요한 역할을 하는 흡차음재로 특히 소음전달을 최소화하는데 중요하다. 동시에 대시 부위는 에너지가 실내로 전달되는 경로상에 위치 하여, 소음의 일부가 공기기인으로 실내로 전달되고, 엔진룸의 부재와 연결되어 구조가진을 일으킨다.
	차량의 대시 부위 소음 방사특성을 모사하기 위해, 프레임 가진에 의한 평판의 소음방사특성을 주요 설계변수 별로 검토한 결론은 무엇인가?	해석에 의한 음향특성예측이 시험과 잘 일치함을 알 수 있으며, 실차 문제의 예측을 위해 이 연구에서 사용된 해석기법이 유용하게 활용될 수 있음을 보였다. 보강재에 의한 평판 보강 구조가 저주파에서는 고유진동수의 특성에 지배를 받는 반면, 400 Hz 이상의 중고주파수 대역에서는 소음특성에 불리하게 작용함을 확인하였다. 이와 관련하여 특히, 방사효율의 영향을 확인하였으며, 보강재에 의한 평판의 경계부위 증가가 방사효율을 크게 만드는 것을 확인하였다. 이는 프레임가진시의 결과로서, 평판을 직접 가진하는 경우에 대한 기존 연구결과와 유사하다. 제진재 부착이 방사파워를 줄이는데 효과적임을 확인하였다. 제진재 부착위치는 평판과 보강재가 연결되는 경계부위가 보다 효과적인 것으로 보인다. 이렇게 함으로써 근접장의 영향을 완화할 수 있기 때문인 것으로 추정되나, 명확한 이유는 추가적인 연구가 필요하다. 기존 연구가 미흡했던 흡차음재 적용시의 소음방사 특성에 대해 검토하였으며, 이를 전달손실 특성과 비교하였다. 흡차음재 적용시, 전달손실계수와 소음방사특성은 동일한 방사효율로 설명이 가능하며, 두 특성 모두 방사효율의 영향이 크게 작용함을알 수 있었다. 방사파워의 저감에 있어서, 흡차음재와 제진재의 역할이 다름을 알 수 있다. 제진재는 구조의 진동을 직접 줄이지만, 흡차음재는 방사효율을 저감시킴으로써 방사소음을 줄이는 것을 알 수 있었다.
	차량의 대시 부위는 어떤 기능을 하는가?	차량의 대시 부위(dash component)는 승객과 가장 인접하여, 차량의 주요 소음원인 엔진으로부터의 소음과 열을 차단하는 중요한 기능을 한다. 대시 인 슐레이터(insulator), 대시 패드(dash isolation pad) 등은 이러한 기능의 주요한 역할을 하는 흡차음재로 특히 소음전달을 최소화하는데 중요하다.

참고문헌 (10)

VA One, User’s Manual, 2010.
Kamura, T., Utsunomiya, A., Sugihara, T. and Tobita, K., 1997, “Improvement of Road Noise by Reduction of Acoustic Radiation from Body Panels,” JSAE9741126.
Kato, T., Hoshi, K. and Umemura, E., 1999, “Application of Soap Film Geometry for Low Noise Floor Panels,” SAE 1999-01-1799.
Glandier, C. Y., Lehmann, R., Yamamoto, T. and Kamada, Y., 2005, “Vibro-acoustic FEA Modelling of Two-layer Trim Systems,” SAE 2005-01-2325.
Xie, G., Thompson, D. J. and Jones, C. J. C., 2005, “The Radiation Efficiency of Baffled Plates and Strips,” Journal of Sound and Vibration, Vol. 280, pp. 181-209.

상세보기
Maidanik, G., 1962, “Response of Ribbed Panels to Reverberant Acoustic Fields,” J. Acoust. Soc. Am., Vol. 34, pp. 809-826.

상세보기
Yoo, J. W., 2009, “Sound Radiation Characteristics of Rectangular Plates with a Guided Edge Condition,” Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering, Vol. 19, No. 9, pp. 1598-2785.
Tarnoczy, T., 1970, “Vibration of Metal Plates Covered with Vibration Damping Layers,” Journal of Sound and Vibration, Vol. 11, pp. 299-307.

상세보기
Park, C. M., Chae, K. S., Yoo, J. W. and Kang, Y. J., 2010, “A Study on Material Properties of Porous Materials,” Proceedings of the Acoustical Society of Korea Conference.
Liu, B., Fenga, L. and Nilsson, A., 2007, “Sound Transmission Through Curved Aircraft Panels with Stringer and Ring Frame Attachments,” Journal of Sound and Vibration, Vol. 300, pp. 949-973.

상세보기

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].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증