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문제 정의
- 따라서, 본 연구에서는 도로교통 현장소음 측정·분 석을 통해 도로의 경사에 따른 소음 발생의 특성을 주파 수별 분석, 총 음압레벨 통계적 비교를 수행하여 알아보고자 한다.
- 본 연구에서는 도로의 현장 소음을 측정하기 위해 오르막 구간, 내리막 구간, 평지로 구분하여 일반국도의 3지점을 대상으로 소음을 측정하였다. 측정된 소음 측정 결과는 1/3 옥타브 밴드 주파수별 분석을 통해 해당 구간의 주파수 대역을 비교하였다.
가설 설정
- (2)에 대입하여 산출된 총 음압레벨을 SPSS를 통해 ANOVA test를 수행한 결과는 Table 5와 같다. 주행속도 40, 60kph의 경우 유의확률이 0.05보다 작은 결과를 나타내었고, 귀무가설을 기각하였다. 이를 통해 신둔면 구간의 평지, 오르막, 내리막 구간이 통계적으로 총 음압레벨의 차이가 있다고 판단하였다.
제안 방법
- 현장소음의 분석은 측정된 소음원의 1/3 옥타브밴드 주파수 영역에서의 소음레벨을 비교하였으며, Eq. (2) 에 근거하여 총 음압레벨을 산출하여 비교 분석하였다.
- 종단선형 별 비교는 오르막 세부비교와 마찬가지로, 주파수 별 음압레벨을 확인 후, Eq. (2)를 통해 총 음압 레벨을 산출하여 비교하였다.
- 현장소음 측정방법은 Noble CPX-method(NCPX) 로 타이어와 포장표면의 마찰음을 측정할 수 있는 방법을 사용하였다. Fig. 3과 같이 부착형 마이크로폰을 엔진부분과 가까운 앞 타이어 쪽과 엔진부분과 이격된 뒤 타이어 쪽에 설치하여 주행 중에 발생하는 지속적인 마찰음과 엔진 가속에 의해 유입되는 소음을 수집하였다.
- 경사가 급한 구간으로 선정된 상색리 구간은 오르막, 내리막 지형에서, 차량속도를 40, 60, 80kph로 구분하여 진행하였다. Fig.
- CRTN의 모델은 경사 증가에 따른 보정계수를 나타낸 것으로 ANC 적용을 위한 주파수별 분포에 대해서는 고려하지 않은 것으로 판단된다. 도로교통 소음에 ANC 적용에 있어서 경사 적용에 대한 고려를 검토할 필요가 있다고 판단되며, 본 연구는 경사에 따른 소음 발생 영향을 총 음압레벨과 주파수별 음압레벨을 통해 알아보았다.
- 5%의 언덕 경사를 가진 구간으로 신둔면 구간에 비해 다소 높은 경사를 나타내는 구간이다. 동원대 구간은 차량의 유입이 많아 저속주행이 불가하 여, 주행속도 60, 80kph에서 측정을 진행하였다. Fig.
- 동원대 구간의 분석은 오르막, 내리막 지형에서 주행속도 60, 80kph를 구분하여 진행하였다. Fig.
- 또한, 오르막 경사 증가에 따른 소음 특성을 파악하고자 경사별 비교를 수행하여 그 차이를 분석하였다.
- 본 연구는 3구간의 오르막 구간을 3등분하여 세부 분석을 통해 오르막 주행 중의 소음 특성을 파악하고, 오르막, 내리막, 평지의 주행 소음 분석을 통해 종단선형별 소음 특성을 파악하였다.
- 본 연구에서는 오르막 경사 3.7%, 4.5%, 6.8%에서 소음을 수집하여, 경사 증가에 따른 소음특성 변화를 알아보았다. Fig.
- 본 연구에서는 종단선형이 도로교통 소음발생에 영향을 주는 정도를 알아보고자 3구간에서 현장소음 측정 후, 분석을 하여 오르막 초반, 중반, 후반의 경우와 오르 막, 내리막, 평지를 구분하여 비교한 후 오르막 경사 별비교를 진행하였다. 비교는 1/3 옥타브 밴드 주파수 별음압레벨의 비교와 이를 통해 산출된 총 음압레벨을 SPSS를 이용하여 ANOVA test, T test를 수행하고 통계적 비교를 하였다.
- 7%로 다소 완만한 경사를 가진 구간이다. 본구간에서는 40, 60, 80kph의 주행속도로 현장조사를 수행하였다. Fig.
- 분석방법은 각 구간에서 조사한 오르막 구간을 초반, 중반, 후반 3등분으로 하여 오르막 진행에 따른 소음 특성 변화를 파악하기 위하여 진행 중에 발생하는 소음의 변화를 분석하였다.
- 6%의 내리막 경사를 나타 내었다. 신둔면 구간과는 다르게 차량의 유입이 많아 저속주행이 불가하여 60, 80kph의 주행속도로 각각 5회씩 측정하였다.
- 신둔면 구간에서의 측정은 차량 속도 40, 60, 80kph 로 하였고, 속도 당 5회씩 구간의 소음 Raw data를 수집하였다. 중간 경사의 구간으로 선정된 구간은 Fig.
- 측정된 소음 측정 결과는 1/3 옥타브 밴드 주파수별 분석을 통해 해당 구간의 주파수 대역을 비교하였다. 주파수별 분석을 위해 사용되는 옥타브 밴드의 범위는 1/1, 1/3 등 다양한 분석범위가 있지만 본 연구에서는 국제적으로 통용되어 사용되는 1/3 분석을 수행하였다. 또한 주파수 별 음압 레벨을 통해 산출된 총 음압레벨을 ANOVA test와 T test를 통해 통계적 비교를 수행하였다.
- 현장소음 측정은 경사가 완만, 중간, 다소 급한 지형을 구분하여 3개의 지점을 선택하여 조사하였다. 완만한 경사지형으로 선정된 지점은 Fig.
- 현장조사를 통해 얻어진 Raw data에서 외부 소음이 유입되지 않은 5초를 추출하여, 1/3 옥타브 밴드 분석과 더불어 총 음압레벨을 산정하였고, 총 5회의 측정 후분석된 값을 산술평균하여 비교하였다.
대상 데이터
- 본 연구에서 현장조사를 진행한 신둔면 구간은 오르막 경사 3.7%로 다소 완만한 경사를 가진 구간이다. 본구간에서는 40, 60, 80kph의 주행속도로 현장조사를 수행하였다.
- 비교적 경사가 급한 측정지점으로 조사된 구간은 Fig. 7과 같이 경기도 가평군 상색리에 위치한 국도 46 호선이다. 본 구간은 양방향 4차로에 일평균 31,816대의 교통량이 지나가는 구간이다.
- 실험차량은 Fig. 4와 같이 엔진음의 영향을 보기 위해 엔진소리가 큰 승합차량을 이용하였다.
- 현장소음 측정은 경사가 완만, 중간, 다소 급한 지형을 구분하여 3개의 지점을 선택하여 조사하였다. 완만한 경사지형으로 선정된 지점은 Fig. 5와 같이 경기도 이천시에 위치한 신둔면 부근의 신설도로이다. 본 구간은 평지, 오르막, 내리막 구간이 모두 포함되어 현장 조사에 적합한 구간으로 판단되었다.
- 신둔면 구간에서의 측정은 차량 속도 40, 60, 80kph 로 하였고, 속도 당 5회씩 구간의 소음 Raw data를 수집하였다. 중간 경사의 구간으로 선정된 구간은 Fig. 6 과 같이 국도 3호선의 동원대학교 부근의 구간이다. 본구간에서는 오르막, 내리막 구간의 Data를 수집하였으 며, 4.
- Virginia Department of Transportation(이하 VDOT, 2007)은 포장층의 재료와 오르막, 내리막 구간에 대한 소음 비교에 대하여 연구를 진행하였다. 포장층의 구성은 저소음 포장, 일반 아스팔트 포장, 저소음 포장과 일반 아스팔트 포장의 중간 포장, 콘크리트 포장, 총 4가지의 경우로 구성하였다.
데이터처리
- 위에서 나타낸 주파수 별 음압레벨 결과를 Eq. (2)에 대입하여 총 음압레벨을 산출하였고, SPSS를 이용한 ANOVA test를 통해 오르막 진행에 따른 총 음압레벨의 통계적 차이를 알아본 결과는 Table 1, 2와 같다.
- (2)에 대입하여 산출된 총 음압레벨을 T test를 이용해 통계적 차이를 알아본 결과는 Table 6과 같다. 동원대 구간에서는 평지구간없이 오르막, 내리막 지형에서만 소음을 측정하였기 때문에 T-test를 이용하여 비교하였다. 비교 결과 주행속도 60kph의 경우 유의확률이 0.
- 주파수별 분석을 위해 사용되는 옥타브 밴드의 범위는 1/1, 1/3 등 다양한 분석범위가 있지만 본 연구에서는 국제적으로 통용되어 사용되는 1/3 분석을 수행하였다. 또한 주파수 별 음압 레벨을 통해 산출된 총 음압레벨을 ANOVA test와 T test를 통해 통계적 비교를 수행하였다.
- 본 연구에서는 종단선형이 도로교통 소음발생에 영향을 주는 정도를 알아보고자 3구간에서 현장소음 측정 후, 분석을 하여 오르막 초반, 중반, 후반의 경우와 오르 막, 내리막, 평지를 구분하여 비교한 후 오르막 경사 별비교를 진행하였다. 비교는 1/3 옥타브 밴드 주파수 별음압레벨의 비교와 이를 통해 산출된 총 음압레벨을 SPSS를 이용하여 ANOVA test, T test를 수행하고 통계적 비교를 하였다.
- 본 연구에서는 도로의 현장 소음을 측정하기 위해 오르막 구간, 내리막 구간, 평지로 구분하여 일반국도의 3지점을 대상으로 소음을 측정하였다. 측정된 소음 측정 결과는 1/3 옥타브 밴드 주파수별 분석을 통해 해당 구간의 주파수 대역을 비교하였다. 주파수별 분석을 위해 사용되는 옥타브 밴드의 범위는 1/1, 1/3 등 다양한 분석범위가 있지만 본 연구에서는 국제적으로 통용되어 사용되는 1/3 분석을 수행하였다.
- 현장소음의 분석은 측정된 소음원의 1/3 옥타브밴드 주파수 영역에서의 소음레벨을 비교하였으며, Eq. (2) 에 근거하여 총 음압레벨을 산출하여 비교 분석하였다.
이론/모형
- 현장소음 측정방법은 Noble CPX-method(NCPX) 로 타이어와 포장표면의 마찰음을 측정할 수 있는 방법을 사용하였다. Fig.
성능/효과
- 17은 주행속도 60kph의 주파수 별 음압레벨을 나타낸 결과이다. 40kph와 마찬가지로 1.6kHz 이상의 고주파수에서 오르막 구간이 내리막, 평지구간에 비해 높은 음압레벨을 나타내었고, 이는 엔진 가속소음의 원인으로 판단되었다.
- 신둔면 구간과 동원대 구간, 상색리 구간의 오르막 구간을 초반, 중반, 후반으로 나누어 주파수 별 음압레벨 비교결과, 전체적으로 비슷한 결과를 나타내었다. ANOVA test를 이용하여 총 음압레벨 비교결과 신둔면 구간의 주행속도 60kph를 제외하고 전체적으로 차이가 없음을 나타내었다.
- 종단선형 별비교에서의 총 음압레벨 통계적 비교결과 차량의 고속 주행 시 차이가 없었다. 경사 증가에 따른 비교결과 주파수 별 음압레벨은 근소한 차이를 나타내었고, 경사가 증가할수록 총 음압레벨도 비례하여 증가하는 결과를 보였다.
- 26과 같다. 경사가 높아질수록 발생하는 총 음압레벨은 증가하는 것으로 나타났다.
- 경사에 따른 비교결과, 주파수 별 음압레벨은 근소한 차이를 나타내었고, 총 음압레벨은 경사가 증가할수록 높아지는 결과를 보였다.
- 2와 같이 속도가 25mph일 경우 오르막, 내리막 방향에 관계없이 45mph 보다 낮은 결과를 나타냈다. 또한 오르막 구간이 내리막 구간에 비해 다소 높은 총 음압레벨을 나타냈으며, 저소음 포장과 일반 아스팔트의 중간 포장이 가장 적은 결과를 나타내었다.
- 또한, 본 연구에서 오르막, 평지, 내리막 구간의 소음 특성을 주파수 별 음압레벨에 따라 비교한 결과, 신둔면 구간에서는 주행속도 40, 60kph일 경우 1.6kHz 이상의 고주파수 대역에서 오르막 구간이 내리막, 평지구간에 비해 높은 음압레벨을 나타내었다. 이를 통해 오르막 주행 시 발생하는 차량의 엔진 소음이 영향을 주는 주파수 대역을 알 수 있었다.
- 또한, 오르막 구간, 평지, 내리막 구간의 비교를 통해 종단 경사에 따른 소음특성을 확인하였고, 최종적으로, 경사 증가에 따른 특성변화를 확인하고자 경사 3.7%, 4.5%, 6.8%의 소음특성 비교를 통해 소음발생에 경사의 영향을 확인하고자 하였다.
- 문헌조사 결과, 이전 소음 비교 사례는 단순히 도로와 차량의 소음발생에 중점을 두어, ANC 적용을 위한 주파수별 비교에 대한 연구는 부족하다는 것을 판단할 수있었다.
- 5와 같이 경기도 이천시에 위치한 신둔면 부근의 신설도로이다. 본 구간은 평지, 오르막, 내리막 구간이 모두 포함되어 현장 조사에 적합한 구간으로 판단되었다. 신둔면 구간은 오르막 경사 3.
- 동원대 구간에서는 평지구간없이 오르막, 내리막 지형에서만 소음을 측정하였기 때문에 T-test를 이용하여 비교하였다. 비교 결과 주행속도 60kph의 경우 유의확률이 0.047을 나타내어 0.05보다 작기 때문에 통계적으로 오르막, 내리막 지형의 총 음압레벨의 차이가 있다고 판단되었다. 주행속도 80kph의 경우 0.
- 비교적 경사가 높은 상색리 구간은 다른 구간과 마찬 가지로 오르막 구간이 내리막 구간에 비해 고주파수 대역에서 높은 음압레벨 분포를 나타내었다. 종단선형 별비교에서의 총 음압레벨 통계적 비교결과 차량의 고속 주행 시 차이가 없었다.
- 6kHz 이상의 고주파수 대역에서 오르막 구간이 내리막, 평지구간에 비해 높은 음압레벨을 나타내었다. 이를 통해 오르막 주행 시 발생하는 차량의 엔진 소음이 영향을 주는 주파수 대역을 알 수 있었다. 반면, 주행속도 80kph의 경우 오르막, 내리막, 평지의 주파수별 음압레벨이 비슷한 결과를 나타내었는데 이는 고속주행 시 충분한 사전가속으로 인해 추가 엔진 동력이 작용하지 않았기 때문으로 판단된다.
- 13, 14, 15와 같다. 주행속도 40, 60, 80kph 모두 오르막 진행에 따른 주파수 별 분포는 차이가 없는 것으로 나타났다.
- (2)를 통해 총 음압레벨을 산출하고, ANOVA test로 통계적 분석을 수행한 결과이다. 주행속도 40, 60, 80kph 모두 유의확률이 0.05보다 높아 귀무가설을 기각하지 않아 통계적으로 차이가 없음을 나타내었다.
- 9는 주행속도 60kph의 주파수 별 음압레벨을 나타낸 것이다. 주행속도 40kph와 마찬가지로 오르막 후반부에서 초, 중반에 비해 근소한 차이를 보였으며 오르막 진행에 따른 주파수별 음압레벨의 유효한 차이는 나타나지 않았다.
- Table 3은 동원대 구간의 총 음압레벨을 ANOVA test를 통해 통계적 차이를 나타낸 결과이다. 주행속도 60, 80kph 모두 유의확률이 0.05보다 높게 나타내어 귀무가설을 기각하지 않아 통계적으로 차이가 없는 것으로 나타났다.
후속연구
- 향후, Matlab를 이용하여 소음원에 LMS알고리즘을 적용하여 ANC를 통한 경사 별 소음 감쇠정도를 연구할 예정이다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.