[논문]함정 격실에 적용되는 흡음재와 잔향시간에 따른 실내 소음 분석

한형석; 박미유; 조흥기; 김중길; 임동빈; 손윤준

doi:10.5050/ksnve.2010.20.10.960

[국내논문] 함정 격실에 적용되는 흡음재와 잔향시간에 따른 실내 소음 분석
Investigation of the Indoor Noise of Naval Vessel with Regarding to the Sound Absorption and Reverberation Time in a Cabin 원문보기

한국소음진동공학회논문집 = Transactions of the Korean society for noise and vibration engineering, v.20 no.10 = no.163, 2010년, pp.960 - 967

한형석 (국방기술품질원) , 박미유 (국방기술품질원) , 조흥기 (국방기술품질원) , 김중길 (국방기술품질원) , 임동빈 (국방기술품질원) , 손윤준 (국방기술품질원)

Abstract ▼ AI-Helper

The sound field can be classified to the direct, diffract and reverberant sound field. If the sound absorption material in a room is not applied sufficiently, the reverberant sound field increases and the sound pressure in a room also increases when the sound source exists in a room. Therefore, the reverberation time should be controled in order to reduce the reverberant sound as well as sound pressure level in a room. Even though the reverberation time is specified and researched widely in architectural engineering, it is rarely performed in a marine engineering. Therefore, in this research, the reverberation time in a navel vessel is researched related to the noise reduction in a cabin.

Keyword

AI 본문요약
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문제 정의

이 연구에서는 최근 건조된 해군 함정에 대해 각 격실의 잔향시간을 측정하고 함정 격실의 실내 내장재에 따라 잔향시간이 얼마나 차이 나는지 파악해보고자 한다. 또한 잔향시간을 통해 계산된 실 상수를 가지고 실내의 소음원에 대해 실내 잔향시간에 따라 내부 소음크기가 얼마만큼 달라지는지 분석해 보고자 한다.
이 연구에서는 최근 건조된 해군 함정에 대해 각 격실의 잔향시간을 측정하고 함정 격실의 실내 내장재에 따라 잔향시간이 얼마나 차이 나는지 파악해보고자 한다. 또한 잔향시간을 통해 계산된 실 상수를 가지고 실내의 소음원에 대해 실내 잔향시간에 따라 내부 소음크기가 얼마만큼 달라지는지 분석해 보고자 한다.

가설 설정

Table 3은 Table 2의 격실들에 대한 잔향시간 측정 결과이다. 여기서 격실은 아직 승무원들이 입주하지 않은 상태이며 내부의 장비, 가구 등 비 경계면에 의한 잔향시간 영향은 크지 않다고 가정하여 이에 대한 영향도를 고려하지 않았다. 잔향시간 측정 결과 2.

제안 방법

잔향시간은 마이크로폰(B&K Type 4189)을 격실 중심에 설치한 상태에서 충격응답에 대해 20 Hz~ 8 kHz의 1/1 옥타브 각 주파수 밴드에 대해 산출하였다.
이 연구에서 측정하고자 하는 함정 격실의 배경소음이 40 dB을 넘지 않는다고 가정하면 85 dB 이상의 음원이 필요하다. 이 연구에서는 함정 격실과 유사한 크기의 일반 건축물 사무실에서 여러 충격 음원을 사용하여 함정 격실의 잔향시간 측정에 적합한 음원을 선정하였다. 충격음으로는 화약총과 풍선을 사용하였으며, 충격음의 스펙트럼 및 감쇠곡선은 Fig.
하지만 화약총의 경우 불꽃 발생 등으로 인한 위험성 때문에 건조중인 함정에서 충격음으로 사용하기가 힘들다. 따라서 이 연구에서는 충격음원으로 풍선의 파열음을 사용하였으며 잔향시간 측정주파수는 125 Hz~8 kHz로 선정하였다.
함정의 잔향시간 조사를 위해 특정 함정에 대해 Table 2와 같이 격실을 선정하고 Fig. 2에 보인 바와 같이 충격음원을 이용하여 잔향시간을 평가하였다. 충격음원은 2.

대상 데이터

이 연구에서는 함정 격실과 유사한 크기의 일반 건축물 사무실에서 여러 충격 음원을 사용하여 함정 격실의 잔향시간 측정에 적합한 음원을 선정하였다. 충격음으로는 화약총과 풍선을 사용하였으며, 충격음의 스펙트럼 및 감쇠곡선은 Fig. 1과 같다. Fig.

이론/모형

이 논문에서 잔향시간은 KS F 2864^(5,6)에 따라 식 (1)과 같이 충격음에 대한 역 시간적분으로 감쇠곡선을 산출하는 충격응답적분법⁽⁵⁾으로부터 평가하였다.

성능/효과

이 연구에서 조사한 14개 격실에 대해서 500 Hz, 1000 Hz 및 2000 Hz의 잔향시간을 Fig. 4에 표시해 보면 벽체의 구조가 Type 2일 경우 “conversational room”의 기준을 충분히 만족시키며 Type 3의 경우 규격 상한치에 근접하거나 약간 초과함을 알 수 있다.
3(d)의 Type 4로 된 경우 잔향시간이 대체적으로 길게 측정되었다. 방의 크기가 유사하면서 벽의 내장재가 다른 원상사식당(Type 4)과 도서시청각실(Type 2)의 잔향시간을 비교해보면 원상사식당의 잔향시간이 500 Hz, 1000 Hz 및 2000 Hz에서 각각 도서시청각실 대비 각각 2.6배, 2.2배, 2.8배의 잔향시간을 가짐을 알 수 있었다. 이와 같이 Fig.
이와 같이 함정의 실내 잔향시간 조사결과 군사작전상 명료한 대화 전달이 필요한 여러 격실이 MIL-STD-1472F의 “conversational room”의 기준을 초과하고 있으며, 실내 흡음면적 증가로부터 잔향시간의 저감이 필요함을 알 수 있었다.
함정의 여러 격실에 대한 잔향시간 측정 결과 내부 마감재에 따라 잔향시간이 크게 달라짐을 알 수 있었으며 군 작전 상 명료한 대화 전달이 필요한 다수의 격실이 MIL-STD-1472F에서 제시하는 “conversational room”의 잔향시간 기준을 만족하지 못함을 알 수 있었다.
특히 MIL-STD-1472F에서 제시하는 “conversational room”의 잔향시간을 초과하는 격실에 대해 잔향시간을 MIL-STD-1472F의 기준치까지 저감시켰다고 가정하여 이론식을 통해 예측해보면 실내 소음이 500 Hz 대역에서 최대 2.6 dB까지 줄어듦을 예측할 수 있었다.
Fig. 5는 특정 함정 격실에 흡음재로 25t 폴리마이드 폼(Polymide foam)을 적용한 전 ‧ 후에 대한 1/1 옥타브 소음 스펙트럼으로, 내부 장비 동작 시 폴리마이드 폼의 흡음률이 높은 1 kHz 이상 고주파 영역에서 소음이 충분히 저감됨을 확인할 수 있었으며 전체소음레벨이 59.4 dBA에서 57.2 dBA로 약 2.2 dB 저감됨을 확인할 수 있었다.

후속연구

이 연구는 함정의 실내 마감재에 따른 잔향시간 평가를 통해 실내 마감재에 따른 흡음 성능을 조사, 분석함으로써 향후 함정의 실내 음장 분석 및 설계에 기초적인 자료가 될 것으로 기대된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	실내 공간 내에 소음원이 존재할 때 실내의 음장은 무엇으로 구성되는가?	실내 공간 내에 소음원이 존재할 때 실내의 음장은 음원에서 발생하는 직접 음장(direct field)과 방의 특성에 따른 잔향 음장(reverberation field)으로 구성된다. 방의 내부 벽 및 바닥이 강판으로 구성되어 있는 선박의 경우 일반 건축물에 비해 잔향시간이 크며, 그 결과 실 상수(room constant)값이 작아져 잔향 음장이 커지므로 동일한 소음원에 대해 실내 소음 레벨은 커질 수밖에 없다.
	함정 격실에 적용되는 흡음재와 잔향시간에 따른 실내 소음을 분석하는 본 논문에서 잔향시간은 무엇으로부터 평가하였는가?	이 논문에서 잔향시간은 KS F 2864(5,6)에 따라 식 (1)과 같이 충격음에 대한 역 시간적분으로 감쇠곡선을 산출하는 충격응답적분법(5)으로부터 평가하였다.
	대부분의 격실은 HVAC 등 내부에 소음원을 가지기 때문에 잔향시간이 길 경우 울림에 의한 대화 방해뿐만 아니라 잔향 음장에 의한 실내 소음 레벨의 상승을 초래하게 되는데, 이러한 잔향시간에 대한 관리는 무엇을 위해 매우 필요하다고 판단되는가?	대부분의 격실은 HVAC 등 내부에 소음원을 가지기 때문에 잔향시간이 길 경우 울림에 의한 대화 방해뿐만 아니라 잔향 음장에 의한 실내 소음 레벨의 상승을 초래하게 된다. 따라서 이러한 잔향시간에 대한 관리는 군사 작전 상 명료한 대화 전달이 필요한 격실의 회화 방해도 저감뿐만 아니라 침실, 의무실 등 정숙을 요하는 격실의 실내소음 저감을 위해서 매우 필요하다고 판단된다.

참고문헌 (7)

Lee, G. T., 1995, “Fundamental Study on Transient Decay in Acoustic Field of Architecture Closed Space,” Journal of Architectural Institute of Korea, Vol. 11, No. 1, pp. 123-138.
Kim, M. J. and Lee, B. K., 2006, “Field Measurement and Evaluation of the Reverberation Time in Residential Buildings,” Journal of Korean Society of Living and Environmental System, Vol. 13, No. 3, pp. 213-221.
Lee, B. K. and Kim, M. J., 2005, “Field Measurement and Analysis of the Reverberation Time in Apartment Houses,” Proceedings of Architectural Institute of Korea Conference, Vol. 25, No. 1, pp. 363-366.
Lee, J. W. and Kwon, Y. P., 2006, “Effect of the Measuring Method of Reverberation Time Using Impact Response Method on the Normalized Impact Sound Pressure Level,” Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering, Vol. 16, No. 1, pp. 34-39.

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KS F 2864, 2002, “Measurement of the Reverberation Time of Rooms with Reference to the Other Acoustic Parameters”.
Oh, Y. K., Joo, J. S., Jung, K. Y. and Kim, S. W., 2001, “Measurement of the Reverberation Time of Rooms with Reference to the Other Acoustic Parameters,” Proceedings of the KSNVE Annual Autumn Conference, pp. 362-396.
MIL-STD-1472F, 1998, “Department of Defense Design Criteria Standard : Human Engineering”.

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