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문제 정의
- 하지만 냉장고의 온도 변화에 따른 열팽창으로 인하여 발생하는 수축팽창 소음 대한 연구는 부족한 실정이다. 본 연구에서는 냉장고에서 발생하는 수축팽창 소음에 대한 기구를 규명하고, 수축팽창 소음의 크기와 발생횟수를 저감시키는 대책을 수립하고자 한다.
제안 방법
- 2절의 1/3 옥타브 분석결과를 토대로 수축팽창 소음의 우세한 주파수 대역인 1∼2 kHz를 음향카메라의 분석주파수 범위로 설정하였다. 그리고 소음레벨을 분석하기 위하여 별도의 마이크로폰을 설치하였다.
- 여기서 소음의 발생위치로 판단되는 냉동실의 세 번째 선반 위치의 냉장고 내부 벽면에 가속도계를 설치하였다. 그리고 수축팽창음에 의한 진동과 기타 진동을 구분하기 위하여 냉장고 내부에 마이크로폰을 설치하여 음압도 동시에 측정하였다. 그리고 선반의 유･무에 따른 진동레벨을 평가하고, Table 4 및 Fig.
- 냉장고 수축팽창 소음의 발생 현상 및 위치를 분석하고, 소음저감 대책을 수립하였다. 먼저 소음현상을 파악하기 위하여 무향실에서 수축팽창 소음의 발생횟수 및 주파수 스펙트럼을 분석하였다.
- 음향카메라는 2차원 평면상의 음압분포를 가시화하기 때문에 소음원의 3차원 위치를 정확히 파악하기가 어렵고, 데이터양에 따라 분석하는데 많은 시간이 필요하다. 따라서 소음원의 위치를 3차원으로 도식화하는 방법이 시도하였다.
- 또한 2.2절의 1/3 옥타브 분석결과를 토대로 수축팽창 소음의 우세한 주파수 대역인 1∼2 kHz를 음향카메라의 분석주파수 범위로 설정하였다.
- 실험의 편리와 소음원 발생 위치에서 수축팽창 소음 발생에 대한 상세한 분석을 위하여 진동 가속도 레벨을 이용한 평가방법을 도입하였다. 마지막으로 소음을 저감하기 위한 방안을 도출하기 위하여 유리선반 적용, 선반 접촉면에 레일 슬라이드를 적용, 접촉부의 표면거칠기를 증가시키는 세 가지의 경우에 대하여 수축팽창음 발생횟수를 평가하였다. 그 결과로부터 수축팽창 소음을 저감하기 위해서 냉동실 선반의 접촉면에 레일슬라이드를 이용하여 접촉면적을 줄이거나 표면거칠기를 증가시키는 방법이 효과적이라는 결론을 도출하였다.
- 냉장고 수축팽창 소음의 발생 현상 및 위치를 분석하고, 소음저감 대책을 수립하였다. 먼저 소음현상을 파악하기 위하여 무향실에서 수축팽창 소음의 발생횟수 및 주파수 스펙트럼을 분석하였다. 그리고 음향카메라를 이용하여 측정한 평면 음압분포 데이터에서 소음원의 위치를 3차원으로 도식화하는 방법을 제시하고, 소음원이 냉동실 내부의 3번째 선반부임을 규명하였다.
- 여기서는 냉장고 소음의 정상상태에 대한 소음 레벨을 기준으로 10 dBA 이상 높은 충격소음을 수축팽창 소음으로 정의하였다. 무향실에서 양문형 냉장고를 대상으로 냉장고 높이의 중간에서 전･후방으로 각각 1 m 떨어진 지점[6]에서 4시간 동안 소음을 측정하고 3사이클(cycle) 동안의 발생빈도를 분석하였다. 소음 측정결과는 Fig.
- 두 번째는 Fig 11(c)과 같이 선반에 레일 슬라이드(rail slide)를 부착하였다. 선반의 외곽 케이싱과 같은 재질인 레일 슬라이드를 부착하여 냉장고 내부 벽면과 선반과의 접촉면을 저감하였다. 마지막으로 Fig.
- 그리고 음향카메라를 이용하여 측정한 평면 음압분포 데이터에서 소음원의 위치를 3차원으로 도식화하는 방법을 제시하고, 소음원이 냉동실 내부의 3번째 선반부임을 규명하였다. 실험의 편리와 소음원 발생 위치에서 수축팽창 소음 발생에 대한 상세한 분석을 위하여 진동 가속도 레벨을 이용한 평가방법을 도입하였다. 마지막으로 소음을 저감하기 위한 방안을 도출하기 위하여 유리선반 적용, 선반 접촉면에 레일 슬라이드를 적용, 접촉부의 표면거칠기를 증가시키는 세 가지의 경우에 대하여 수축팽창음 발생횟수를 평가하였다.
- 앞 절의 음압분포 측정결과를 토대로 개략적인 발생위치를 확인하였다. 음향카메라는 2차원 평면상의 음압분포를 가시화하기 때문에 소음원의 3차원 위치를 정확히 파악하기가 어렵고, 데이터양에 따라 분석하는데 많은 시간이 필요하다.
- 그러므로 접촉표면의 재료특성, 표면적 및 표면거칠기, 미끄러짐 속도, 윤활 등과 같이 소음에 영향을 주는 요인을 제어해야 한다[7-10]. 위와 같은 근거를 토대로 수축팽창 소음의 발생부인 냉동실 세 번째 선반의 수정을 통해 소음저감 방안을 마련하였다. 첫 번째는 기존선반 Fig.
- 수축팽창 소음의 발생위치를 규명하기 위하여 음향카메라를 사용하였다. 음압분포 측정은 실험의 편리와 실제 냉장고의 설치환경을 고려하여 무향실이 아닌 실험실에서 냉장고 전체가 화면에 나오도록 1.5 m 떨어진 위치에 음향카메라를 설치하고, 냉장고 전면에 대하여 10시간 동안 측정하였다. 또한 2.
대상 데이터
- 수축팽창 소음의 발생위치를 규명하기 위하여 음향카메라를 사용하였다. 음압분포 측정은 실험의 편리와 실제 냉장고의 설치환경을 고려하여 무향실이 아닌 실험실에서 냉장고 전체가 화면에 나오도록 1.
성능/효과
- Fig. 12(b)의 레일 슬라이드를 적용한 경우에는 수축팽창 소음이 4회 발생하였고, 발생빈도 및 전체적인 진동레벨도 저감되었다. Fig.
- 마지막으로 소음을 저감하기 위한 방안을 도출하기 위하여 유리선반 적용, 선반 접촉면에 레일 슬라이드를 적용, 접촉부의 표면거칠기를 증가시키는 세 가지의 경우에 대하여 수축팽창음 발생횟수를 평가하였다. 그 결과로부터 수축팽창 소음을 저감하기 위해서 냉동실 선반의 접촉면에 레일슬라이드를 이용하여 접촉면적을 줄이거나 표면거칠기를 증가시키는 방법이 효과적이라는 결론을 도출하였다.
- 먼저 소음현상을 파악하기 위하여 무향실에서 수축팽창 소음의 발생횟수 및 주파수 스펙트럼을 분석하였다. 그리고 음향카메라를 이용하여 측정한 평면 음압분포 데이터에서 소음원의 위치를 3차원으로 도식화하는 방법을 제시하고, 소음원이 냉동실 내부의 3번째 선반부임을 규명하였다. 실험의 편리와 소음원 발생 위치에서 수축팽창 소음 발생에 대한 상세한 분석을 위하여 진동 가속도 레벨을 이용한 평가방법을 도입하였다.
- 12(c)의 표면거칠기를 증가시킨 경우는 수축팽창 소음이 발생하지 않았다. 이상의 결과에서 선반과 내부벽면의 접촉면을 최소화하고, 표면거칠기를 증가시키면 소음의 발생 빈도를 효과적으로 저감할 수 있을 것이라 판단된다.
- 1, 소음의 발생 빈도수는 Table 1에 나타내었다. 최대 소음레벨은 압축기 기동상태일 때에 44.7 dBA, 정지상태일 때에 41.1 dBA로 평가되었다. Fig.
- 또한 좌･우측면의 음압분포가 대부분 냉동실 높이의 중앙부분이고, 냉장고 안쪽 면에서 주로 발생함을 확인할 수 있다. 측정결과에서 냉장고 내의 위치별 발생횟수를 종합하면 Table 3과 같고, Fig. 7에서와 같이 냉동실의 중앙부분(3번 선반)에서 발생빈도가 가장 높음을 확인할 수 있다.
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