[논문]서로 다른 매질을 갖는 격실사이의 음파전달해석

김현실; 김재승; 이성현; 서윤호

doi:10.7776/ask.2013.32.5.402

초록
AI-Helper

본 논문은 인접한 두 격실의 매질이 다를 때 공통 벽을 통한 음파의 전파를 해석한 내용을 다루었다. 통계적 에너지해석법(statistical energy energy)을 사용하여 두 격실의 음향에너지와 벽의 진동에너지간의 에너지 평형을 고려하였으며 소음원실의 음압이 벽을 투과하는 성분 외에 벽의 구조소음으로 인한 음의 방사(radiation)가 수음원실의 음압에 미치는 영향을 검토하였다. 예제로 선박의 엔진실과 물탱크가 크기 $8.4{\times}4$ m인 강판을 사이에 두고 접한 경우를 해석하였다. 강판의 임계주파수(critical frequency)가 관심주파수대역보다 큰 경우 63 Hz이하의 저주파수대역을 제외하고 음파의 전달은 강판을 투과하는 성분에 의해 주로 결정되며 강판의 구조소음에 기인한 방사소음은 무시할 정도로 기여도가 작음을 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

In this paper, an analysis of sound propagation between two rooms with different mediums is discussed. Statistical energy analysis (SEA) is used to consider energy equilibrium among subsystems associated with the sound pressure levels in two rooms and the vibration level of the wall between rooms. E...

In this paper, an analysis of sound propagation between two rooms with different mediums is discussed. Statistical energy analysis (SEA) is used to consider energy equilibrium among subsystems associated with the sound pressure levels in two rooms and the vibration level of the wall between rooms. Effect of the sound radiation from the structure-borne noise of the wall on sound pressure level of the receiving room is investigated. For a numerical example, sound propagation between engine room and water tank joined by a steel plate whose size is $8.4{\times}4$ m, is considered. It is found that when the critical frequency of the plate is above the frequency range of interest, the sound pressure level in the water tank is dominated by sound transmission through the plate, while sound radiation from the structure-borne noise of the plate is negligible except low frequency range below 63 Hz.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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

문제 정의

Ver^[8]는 두 격실의 내부음장이 확산음장일 경우 벽에 입사하는 음향파워와 수음실에 형성되는 음향파워의 비로부터 음향투과계수를 유도하였는데이 는 양쪽 격실의 매질이 다른 경우에도 응용이 가능하다. 본 논문에서는 Fay^[3]의 결과를 SEA 모델에 필요한 계수로 입력하여 벽체의 구조소음으로 인한 음파 방사가 수음실 소음에 미치는 영향을 검토하였다. 본 해석에서 중요한 변수는 벽체의 방사효율(radiation efficiency)인데 매질이 기체인 경우는 Maidanic의 식^[4]을 이용하였고 물인 경우는 Kim 등^[9]의 식을 이용하였다.

가설 설정

4×4 m이며 두께는 1 mm와 5 mm 두 가지를 고려하였다. 강판의 댐핑값은 0.05를 가정하였다. 두께 1 mm 또는 5 mm 강판의 경우 식(26)에서 강판의 탄성이 임피던스에 미치는 영향은 무시할 수 있으며[7] 식(26)은 림프 판으로 가정할 수 있다.
예제로 선박에서 엔진실과 물탱크가 강판을 사이에 두고 연결된 경우를 고려하였으며 강판 벽을 제외하고 다른 소음전파경로는 없다고 가정한다. 엔진실의 크기는 8.

제안 방법

Figs. 3과 4에는 각각 강판의 두께가 1 mm와 5 mm인 경우에 대해 r값과 10log([ p22 ]/[ p12 ])을비교하였다.
Fig. 1과 같이 인접한 두 개의 격실의 매질이 서로 다른 경우 음파의 전달을 해석하기 위해 SEA 모델을 세웠는데 세부요소로 방 1과 2의 음향에너지 E1, E3와 중간 벽의 진동에너지 E2를 고려하였다.
본 논문에서는 위와 같은 상황을 일반화하여 인접한 두 격실의 매질이 다른 경우 공통 벽체를 통한 음파의 전달을 SEA를 이용하여 해석한 내용을 다루었다. Fahy^[3]는 무한 평판의 양쪽의 매질이 다른 경우에 대해 평면파입사를 가정하여 해석적으로 판넬의 음향투과계수(sound transmission coefficient)를 유도하였다.

대상 데이터

엔진실의 크기는 8.4 × 14 × 4 m, 물탱크의 크기는 8.4×2×4 m이며 중간 벽의 크기는 8.4×4 m이며 두께는 1 mm와 5 mm 두 가지를 고려하였다.

이론/모형

판넬의 간편한 차음성능예측방법으로 알려진 질량법칙(mass law)^[3]은 첫 번째 경로에서 주파수가 벽체의 임계주파수(critical frequency)보다 작은 경우에만 적용이 가능하다. Crocker와 Price^[4]는 통계적에너지 해석법(SEA: Statistical Energy Analysis)^[5]을 이용하여 두 가지 경로의 기여도를 연구하였으며 임계주파수 부근에서는 구조소음에 의한 음의 방사가 큰 영향을 주는 것을 확인하였다. Price와 Crocker^[6]는 참고문헌 [4]의 내용을 확장하여 중간에 공기층이 있는 이중판넬의 차음성능을 SEA를 이용하여 예측하였다.
식(19)에서 r은 방사효율 제곱 항을 포함하는데 방사효율은 주파수가 커질수록 증가하며 임계주파수에서 가장 큰 값을 갖는다. 본 논문에서는 공기 중 방사효율 값은 Maidanic[4]의 식을 사용하였고 수중에서의 방사효율 값은 Kim 등[9]의 식을 사용하였다. 본 논문에서 고려한 방사효율 값은 유한한 판에 대해서 유도된 값인데 참고문헌 [8]의 무한판의 방사효율 공식은 임계주파수 이상에만 정의되며 유한한 판의 공식과 같다.
본 논문에서는 Fay^[3]의 결과를 SEA 모델에 필요한 계수로 입력하여 벽체의 구조소음으로 인한 음파 방사가 수음실 소음에 미치는 영향을 검토하였다. 본 해석에서 중요한 변수는 벽체의 방사효율(radiation efficiency)인데 매질이 기체인 경우는 Maidanic의 식^[4]을 이용하였고 물인 경우는 Kim 등^[9]의 식을 이용하였다.

성능/효과

이는 두 격실의 매질과 관계없이 성립하는 현상으로 벽체의 음향투과공식은 기존의 공기 중 벽체의 음향투과공식에 두 격실의 임피던스비를 고려한 항만큼 차이가 남을 보였다. 그러나 확산음장가정이 성립하지 않은 저주파수대역이나 벽체의 임계주파수가 관심주파수대역 안에 있는 경우 벽체 구조소음에 기인한 방사소음은 큰 영향을 주는 것을 확인하였다.
벽체의 임계주파수가 관심주파수대역에 비해 큰 경우, 주파수가 커질수록 수음원실의 음압은 주로 벽체를 투과하는 성분에 의해 결정되며 벽체 구조소음에 기인한 방사소음은 영향이 무시할 정도로 작아짐을 확인하였다. 이는 두 격실의 매질과 관계없이 성립하는 현상으로 벽체의 음향투과공식은 기존의 공기 중 벽체의 음향투과공식에 두 격실의 임피던스비를 고려한 항만큼 차이가 남을 보였다.

참고문헌 (9)

KS F 2808:2011, Laboratory Measurement of Sound Insulation of Building Elements.
ISO 10140-2:2010, Acoustics - Laboratory Measurement of Sound Insulation of Building Elements, Part 2: Measurement of Airborne Sound Insulation.
F. Fahy, Sound and Structural Vibration (Academic Press, San Diego, 1985), pp. 155-157.
M. J. Crocker and A. J. Price, "Sound transmission using statistical energy analysis," J. Sound Vib. 9, 469-486 (1969).

상세보기
R. H. Lyon and R. G. DeJong, Theory and Application of Statistical Energy Analysis, 2nd Ed. (Butterworth-Heinemann, Boston, 1995), pp. 117-134.
A. J. Price and M. J. Crocker, "Sound transmission through double panels using statistical energy analysis," J. Acoust. Soc. Am. 47, 683-693 (1970).

상세보기
Hyun-Sil Kim, Jae-Seung Kim, Bong-Ki Kim, Sang-Ryul Kim, and Seong-Hyun Lee, "Effect of airborne noise from ship machinery on underwater noise" (in Korean), J. Soc. Naval Archit. Kr. 48, 569-574 (2011).

원문보기 상세보기
I. L. Ver, "Interaction of sound waves with solid structures," in Noise and Vibration Control Engineering, edited by I.L. Ver and L. L. Beranek, 2nd Ed. (John Wiley & Sons Inc., New Jersey, 2006), pp. 117-134.
Hyun-Sil Kim, Jae-Seung Kim, Bong-Ki Kim, Sang-Ryul Kim, and Seong-Hyun Lee, "An analysis of radiation efficiency of the simply supported rectangular plate in water with consideration of low order cross modes" (in Korean), Trans. Kor. Soc. Noise Vib. Eng. 22, 800-807 (2012).

원문보기 상세보기

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

LOADING...

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

서로 다른 매질을 갖는 격실사이의 음파전달해석
An Analysis of the Sound Propagation between Rooms with Different Mediums 원문보기

초록
AI-Helper

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

가설 설정

제안 방법

대상 데이터

이론/모형

성능/효과

참고문헌 (9)

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

연구과제 타임라인

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

오픈액세스(OA) 유형

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

서로 다른 매질을 갖는 격실사이의 음파전달해석 An Analysis of the Sound Propagation between Rooms with Different Mediums 원문보기

초록 용어보기논문에서 용어와 풀이말을 자동 추출한 결과로, 시범 서비스 중입니다. AI-Helper

Abstract ▼ AI-Helper

주제어

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

가설 설정

제안 방법

대상 데이터

이론/모형

성능/효과

참고문헌 (9)

이 논문을 인용한 문헌

저자의 다른 논문 :

김현실 (29) 김재승 (37) 이성현 (15) 서윤호 (10)

연구과제 타임라인

전체(0) 논문(0) 특허(0) 보고서(0)

전체(0) 논문(0) 특허(0) 보고서(0)

관련 콘텐츠

원문 보기

원문 URL 링크

오픈액세스(OA) 유형

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

서로 다른 매질을 갖는 격실사이의 음파전달해석
An Analysis of the Sound Propagation between Rooms with Different Mediums 원문보기

초록
AI-Helper

AI 본문요약
AI-Helper