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문제 정의
- 실내소음에의 경로별 기여도를 평가하기 위한 시험을 진행하였다. 대형 승용 차량을 대상으로 당사의 평가기준에 따라 반무향실과 시험주행로에서 시험하였고, 구조기인 및 공기기인 경로를 분리하여 평가를 진행하였다.
- 이 연구는 기존 연구의 연장으로 대시 콤포넌트의 방사소음과 전달손실을 검토하고 시험결과와 비교함으로써, 중고주파수 대역에 대한 해석기법의 정확성을 검증하고자 하였다.
제안 방법
- 이 연구는 크게 3개 부분으로 나누어진다. 우선 1) 통상적인 운전조건에서 중주파수 대역의 실내소음에 대한 구조기인 및 공기기인 기여도 수준을 평가하였고, 2) 대시 시스템의 설계 변경(구조변경, 제진재에 의한 감쇠특성 변경, 흡차음재 특성 변경)에 따른 소음 특성을 시험적으로 검토하였으며, 3) 설계변경 시 해석 모델이 소음 특성을 예측할 수 있는 지를 검토하였다.
- 2 kHz이다. 공기 기인 특성은 6.3 kHz까지의 고주파수 대역에 대해 검토하였으며, 해석 모델은 SEA 요소로만 모델링 하였다.
- 대시 시스템의 설계인자 변경에 따른 중고주파수대역의 소음 특성을 검토하였다. 구조기인 관점의 검토를 위해 방사소음(방사소음 파워)을, 공기기인 관점에서의 검토를 위해 투과소음(전달손실, TL)을 검토하였다.
- 대시 시스템의 설계인자 변경에 따른 중고주파수대역의 소음 특성을 검토하였다. 구조기인 관점의 검토를 위해 방사소음(방사소음 파워)을, 공기기인 관점에서의 검토를 위해 투과소음(전달손실, TL)을 검토하였다.
- 대시 콤포넌트에 대한 중주파수 대역 해석을 위해, 차체 structure 부분은 FE 요소로, 흡차음재는 SEA 요소로 모델링하였다(4). 검토 주파수 대역은 1/3 옥타브 밴드 기준으로 0.
- 실내소음에의 경로별 기여도를 평가하기 위한 시험을 진행하였다. 대형 승용 차량을 대상으로 당사의 평가기준에 따라 반무향실과 시험주행로에서 시험하였고, 구조기인 및 공기기인 경로를 분리하여 평가를 진행하였다. 시험방법은 주요 경로의 진동과 소음을 측정하여 기여도를 분리하는 TPA 기법(transfer path analysis)을 사용하였다(6).
- 차량의 주요 소음진동 전달경로인 대시 시스템의 검토 가능한 설계인자(구조변경, 제진재 추가, 흡차음재 변경)에 따른 소음특성 변화를 시험적으로 검토하였다. 또한, 차량의 중주파수 대역으로 알려진 0.3~1 kHz 대역의 구조기인 및 공기기인 소음용 해석모델의 신뢰성을 검토하였다.
- 8에 나타내었다. 방사소음의 경우 실제 측정하중을 적용하였으며, 사용된 FE 모델은 시험과의 모드 상관성을 검증한 후 적용하였다. 투과소음은 전달손실(TL)에 대해 검토한 결과를 나타낸 것이다.
- 이 논문에서 주요하게 다루는 방사소음은 구조기인에 의한 소음특성이므로, 이에 맞게 별도의 모델이 구성되어야 한다. 이 모델에서 구조부위는 FE로 모델링하고, 흡차음재와 cavity 등은 공기기인 해석모델과 같이 SEA로 모델링 한다(FE-SEA hybrid 모델). 흡차음재는 추출된 물성치(biot’s parameter)(9) 및 평균 두께를 반영하여 모델링한다.
- 제진재(damping sheet)와 흡차음재는 중고파수 대역의 소음을 제어하기 위해 꼭 필요한 부품으로, 시험과 동일한 결과를 나타내도록 이들의 특성이 잘 반영되어야 타당한 해석모델이라고 할 수 있다. 이를 증명하기 위해 제진재와 흡차음재의 특성을 변경 하여 그 방사 및 투과소음을 검토하였다.
- 차량의 주요 소음진동 전달경로인 대시 시스템의 검토 가능한 설계인자(구조변경, 제진재 추가, 흡차음재 변경)에 따른 소음특성 변화를 시험적으로 검토하였다. 또한, 차량의 중주파수 대역으로 알려진 0.
- 5와 같이 대시 보강 부재가 삭제된 상태에서 dash panel 부위에 적용되었다. 흡차음재는 양산에서 적용되는 대시 패드 3종을 구조변경이전 상태에서 적용하여 보았다.
- 흡차음재는 추출된 물성치(biot’s parameter)(9) 및 평균 두께를 반영하여 모델링한다.
이론/모형
- 대형 승용 차량을 대상으로 당사의 평가기준에 따라 반무향실과 시험주행로에서 시험하였고, 구조기인 및 공기기인 경로를 분리하여 평가를 진행하였다. 시험방법은 주요 경로의 진동과 소음을 측정하여 기여도를 분리하는 TPA 기법(transfer path analysis)을 사용하였다(6).
- 흡차음재는 추출된 물성치(biot’s parameter)(9) 및 평균 두께를 반영하여 모델링한다. 이 논문에서는 이를 위해 상용 프로그램인 ESI사의 VA1을 이용하였다(10).
- ) 는 입사 파워에 대한 전달 파워의 비이다(8). 이 연구에서는 해석결과의 검증을 위해, 잔향실-무향실 법에 의해 TL을 측정하였으며, 관련된 시험방법은 ISO 140/3, KS F 2808과 같은 시험 표준에 잘 설명되어 있다. 잔향실-무향실 사이의 window buck 장착상태(Fig.
성능/효과
- (1) 대시 보강 부재는 그 내부 공명음에 의해 중고주파 소음의 주요 전달 경로로 작용하며, 부재 삭제가 중고주파 대역 방사 및 투과소음에 유리하다. 단, 부재 삭제는 저주파 부밍 영역에서 불리하게 작용할 수 있다.
- (2) 흡차음재나 제진재는 방사소음과 투과소음에 동일한 경향으로 작용한다. 특히, 이들이 방사소음저감에 효과적으로 작용하는 대역은 0.
- (3) 방사소음(구조기인) 해석 모델을 이용하여 구조변경과 흡차음재 변경에 의한 성능 유 불리 예측이 가능한 수준으로 판단된다. 따라서, 이러한 모델링 기법으로 중주파수 대역의 구조기인 완성차 해석 모델 구성이 가능할 것으로 보인다.
- 대시 보강 부재(dash cross member)는 대시 진동을 억제하여 저주파 부밍 소음 등을 예방하는 것 뿐만 아니라, 차량안전 및 강성 관점에서 중요한 부재로 여겨지고 있다. 그러나, 부재 내부의 공명 음압이 dash panel의 다른 위치에 비해 최대 9 dB 이상 높게 나타나고, 부재 근접 부위에서도 음압이 높은 것이 결과로 확인되었다. 이것은 중고주파수 대역의 방사소음 및 투과소음에도 불리하게 작용한다.
- 6은 제진재와 흡차음재에 의한 방사소음 특성을 보인 것이다. 제진재와 흡차음재 모두 약 300 Hz 이상에서부터 소음 저감 효과를 보이는 것을 확인하였다. 흡차음재는 성능면에서 동일 적층구조의 경우 면밀도가 높은 것이 유리하고, 흡음형(case P1)에 비해 흡차음형(case P2)이 유리하게 보인다.
- 한편, 흡차음재 변경에 의한 투과소음 특성은 Fig. 7에 나타난 바와 같으며, 성능개선의 특성이 방사 소음과 유사하게 흡차음형에서 가장 유리하게 나타나는 것을 확인하였다.
후속연구
- (3) 방사소음(구조기인) 해석 모델을 이용하여 구조변경과 흡차음재 변경에 의한 성능 유 불리 예측이 가능한 수준으로 판단된다. 따라서, 이러한 모델링 기법으로 중주파수 대역의 구조기인 완성차 해석 모델 구성이 가능할 것으로 보인다.
- 이 논문에서 주요하게 다루는 방사소음은 구조기인에 의한 소음특성이므로, 이에 맞게 별도의 모델이 구성되어야 한다. 이 모델에서 구조부위는 FE로 모델링하고, 흡차음재와 cavity 등은 공기기인 해석모델과 같이 SEA로 모델링 한다(FE-SEA hybrid 모델).
- 투과소음 모델의 경우에는 약 2 kHz 이하 대역에서 구조변경(보강 부재 삭제)의 특성을 예측하지 못했다. 이는 SEA 모델의 기본적인 한계이며, SEA 모델로 구조변경 특성을 예측하려면 추가적인 모델링 기법의 연구가 필요하다.
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