본 연구에서는 허니컴 패널의 지배방정식을 이용하여 경계행렬식을 유도하였고, 이를 전달행렬법에 적용하여 허니컴 패널을 적용한 차음패널에 대한 해석 이론을 정립하였다. 또한, 허니컴 패널을 선박용 차음패널의 표면재로 적용하여 차음성능을 분석하였고, 철판을 표면재로 적용한 기존의 선박용 차음패널과 차음성능을 무게 당 감음량 기준으로 비교 분석하였다. 그 결과, 허니컴 패널의 차음성능이 0.35 mm 철판에 비해 STC 기준으로 2dB 높게 나와 허니컴 패널을 적용한 차음패널의 차음성능이 철판을 사용한 차음패널에 비해 무게 당 감음량을 고려할 시 우수하다는 것을 확인하였다. 또한, 허니컴 패널을 표면재로 사용한 차음패널의 면밀도가 철판을 사용한 차음패널에 비해 약 $5.2kg/m^2$ 가볍게 나타났고, 이는 약 31.7 % 무게 감소를 의미한다.
본 연구에서는 허니컴 패널의 지배방정식을 이용하여 경계행렬식을 유도하였고, 이를 전달행렬법에 적용하여 허니컴 패널을 적용한 차음패널에 대한 해석 이론을 정립하였다. 또한, 허니컴 패널을 선박용 차음패널의 표면재로 적용하여 차음성능을 분석하였고, 철판을 표면재로 적용한 기존의 선박용 차음패널과 차음성능을 무게 당 감음량 기준으로 비교 분석하였다. 그 결과, 허니컴 패널의 차음성능이 0.35 mm 철판에 비해 STC 기준으로 2dB 높게 나와 허니컴 패널을 적용한 차음패널의 차음성능이 철판을 사용한 차음패널에 비해 무게 당 감음량을 고려할 시 우수하다는 것을 확인하였다. 또한, 허니컴 패널을 표면재로 사용한 차음패널의 면밀도가 철판을 사용한 차음패널에 비해 약 $5.2kg/m^2$ 가볍게 나타났고, 이는 약 31.7 % 무게 감소를 의미한다.
In this paper, the interface matrix of honeycomb composite panel has been derived by the governing equation of a honeycomb sandwich panel. The interface matrix of honeycomb panel is added to the previously developed transfer matrix method, thus analysis of the multi-layered insulation composite pane...
In this paper, the interface matrix of honeycomb composite panel has been derived by the governing equation of a honeycomb sandwich panel. The interface matrix of honeycomb panel is added to the previously developed transfer matrix method, thus analysis of the multi-layered insulation composite panel with honeycomb is accomplished. Furthermore, predictions of sound transmission loss(STL) for the ship's insulation panel with honeycomb and mineral wool are presented. The insulation performance of the honeycomb used for skin of the ship's insulation panel is better than that of 0.35 mm steel panel by 2dB, approximately. Although honeycomb panel has inefficient insulation performance beside steel panel, honeycomb panel achieve improvements in the performance of weight reduction. The surface density of the panel with honeycomb is rather than with steel by $5.2kg/m^2$. It is decrease in weight by 31.7 %.
In this paper, the interface matrix of honeycomb composite panel has been derived by the governing equation of a honeycomb sandwich panel. The interface matrix of honeycomb panel is added to the previously developed transfer matrix method, thus analysis of the multi-layered insulation composite panel with honeycomb is accomplished. Furthermore, predictions of sound transmission loss(STL) for the ship's insulation panel with honeycomb and mineral wool are presented. The insulation performance of the honeycomb used for skin of the ship's insulation panel is better than that of 0.35 mm steel panel by 2dB, approximately. Although honeycomb panel has inefficient insulation performance beside steel panel, honeycomb panel achieve improvements in the performance of weight reduction. The surface density of the panel with honeycomb is rather than with steel by $5.2kg/m^2$. It is decrease in weight by 31.7 %.
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제안 방법
7 % 감소한 것으로 허니컴 패널이 차음패널의 경량표면재로서 성능이 우수함을 의미한다. 그러나 단순히 질량법칙에 의한 결과라고 생각할 수 있으므로 철판의 무게를 철판의 5 mm 허니컴 패널의 무게와 동일하도록 철판의 두께를 0.35 mm로 줄여 차음성능을 분석하였다. 허니컴 패널과 동일 무게의 철판의 차음성능을 해석한 결과, 허니컴 패널의 차음성능이 0.
, 2000). 다만 선박용 차음패널의 두께는 50 mm를 기준으로 하기 때문에 허니컴 패널 표면재의 두께인 10 mm(5 mm 허니컴 패널 2개)를 제외한 40 mm를 중심재의 두께로 해석을 수행하였다.
본 논문에서는 허니컴 패널의 지배방정식을 이용하여 경계행렬식을 유도하였고, 이를 전달행렬법에 적용하여 허니컴 패널을 적용한 차음패널에 대한 해석 이론을 정립하였다. 또한, 허니컴 패널을 선박용 차음패널의 표면재로 적용하여 차음성능을 분석하였고, 철판을 표면재로 적용한 기존의 선박용 차음패널과 차음성능을 무게 당 감음량 기준으로 비교 분석하였다.
본 논문에서는 허니컴 패널의 지배방정식을 이용하여 경계행렬식을 유도하였고, 이를 전달행렬법에 적용하여 허니컴 패널을 적용한 차음패널에 대한 해석 이론을 정립하였다. 또한, 허니컴 패널을 선박용 차음패널의 표면재로 적용하여 차음성능을 분석하였고, 철판을 표면재로 적용한 기존의 선박용 차음패널과 차음성능을 무게 당 감음량 기준으로 비교 분석하였다.
허니컴 패널을 표면재로 적용한 선박용 차음패널의 차음 성능을 확인하고 기존의 철판을 표면재로 사용하는 선박용 차음패널의 차음성능과 비교하였다. 허니컴 패널을 표면재로 적용한 선박용 차음패널의 허니컴 패널의 물성치는 Table 1을 사용하였고, 중심재인 암면의 물성치는 Table 3과 같다(Kang et al.
대상 데이터
선박용 차음패널의 기본 구조는 샌드위치 패널 형태의 3단 구조물로써 얇은 평판인 표면재와 상대적으로 두꺼운 중심재인 다공질재로 구성되어 있다. Biot(1956)에 의하면 다공질재를 프레임과 유체로 구분하여 응력-변형률의 구성방정식에서 상호 연성관계를 고려하였고 프레임과 유체의 파동 방정식을 유도하였다.
허니컴 패널을 표면재로 적용한 선박용 차음패널의 차음 성능을 확인하고 기존의 철판을 표면재로 사용하는 선박용 차음패널의 차음성능과 비교하였다. 허니컴 패널을 표면재로 적용한 선박용 차음패널의 허니컴 패널의 물성치는 Table 1을 사용하였고, 중심재인 암면의 물성치는 Table 3과 같다(Kang et al., 2000). 다만 선박용 차음패널의 두께는 50 mm를 기준으로 하기 때문에 허니컴 패널 표면재의 두께인 10 mm(5 mm 허니컴 패널 2개)를 제외한 40 mm를 중심재의 두께로 해석을 수행하였다.
허니컴 패널의 두께는 시중의 제품 중 가장 작은 두께인 5 mm로 하였고, 박판은 CF1263(탄소섬유/에폭시 면재)로 하였다. CF1263을 사용한 이유는 일반적인 알루미늄 박판에 비해 차음성능이 우수하기 때문이다.
성능/효과
7 % 무게 감소를 의미한다. 따라서, 경량화 관점에서 허니컴 패널을 적용한 선박용 차음패널이 기존의 철판을 표면재로 사용하는 선박용 차음패널에 비해 무게 당 감음량을 고려할 시차음성능이 우수하다는 결과를 얻었다.
7 % 감소한 것으로 허니컴 패널을 적용한 차음패널이 경량패널로서 성능이 우수함을 의미한다. 무게 당 감음량을 고려하기 위해 선박용 차음패널의 무게를 허니컴 패널을 적용한 차음패널과 동일하도록 하게 하여 차음성능을 해석한 결과, 허니컴 패널을 적용한 차음패널의 차음성능이 동일 무게의 선박용 차음패널 대비 STC 기준으로 3dB 높게 나온 것을 확인하였다. 즉, 허니컴 패널을 적용한 차음패널이 기존의 선박용 차음패널에 비해 무게 당 감음량을 고려할 시 차음성능이 우수하다는 결과를 얻었다.
특히, 선박용 차음패널의 공진주파수 대역인 2,000 Hz 근처를 제외하고 모든 주파수 대역에서 차음성능이 낮게 나왔다. 반면에 허니컴 패널을 적용한 차음패널의 무게는 선박용 차음패널에 비해 면밀도 기준으로 5.16 kg/m2 가벼운데, 이는 기존대비 무게가 약 31.7 % 감소한 것으로 허니컴 패널을 적용한 차음패널이 경량패널로서 성능이 우수함을 의미한다. 무게 당 감음량을 고려하기 위해 선박용 차음패널의 무게를 허니컴 패널을 적용한 차음패널과 동일하도록 하게 하여 차음성능을 해석한 결과, 허니컴 패널을 적용한 차음패널의 차음성능이 동일 무게의 선박용 차음패널 대비 STC 기준으로 3dB 높게 나온 것을 확인하였다.
이를 STC 기준으로 살펴보면 허니컴 패널의 차음성능은 선박용 차음패널에 비해 3dB 낮게 나왔다. 특히, 선박용 차음패널의 공진주파수 대역인 2,000 Hz 근처를 제외하고 모든 주파수 대역에서 차음성능이 낮게 나왔다. 반면에 허니컴 패널을 적용한 차음패널의 무게는 선박용 차음패널에 비해 면밀도 기준으로 5.
허니컴 패널을 적용한 차음패널과 기존의 선박용 차음패널의 차음성능을 비교해 보면 주파수가 증가함에 따라 경향이 일치하는 것을 확인할 수 있다. 이를 STC 기준으로 살펴보면 허니컴 패널의 차음성능은 선박용 차음패널에 비해 3dB 낮게 나왔다. 특히, 선박용 차음패널의 공진주파수 대역인 2,000 Hz 근처를 제외하고 모든 주파수 대역에서 차음성능이 낮게 나왔다.
특히, 고주파수 대역에서는 허니컴 패널의 차음성능과 철판의 차음성능이 일치하는 것을 확인 할 수 있다. 이를 STC(Sound Transmission Loss) 기준으로 살펴보면 허니컴 패널이 철판에 비해 2dB 낮은 것으로 확인되었다. 여기서, STC 차음등급은 1/3 octave band의 중심주파수를 고려한 125 Hz ~ 4,000 Hz 범위에서 측정된 음향전달손실과 규정에서 정한 기준값을 비교하여 결정된다.
무게 당 감음량을 고려하기 위해 선박용 차음패널의 무게를 허니컴 패널을 적용한 차음패널과 동일하도록 하게 하여 차음성능을 해석한 결과, 허니컴 패널을 적용한 차음패널의 차음성능이 동일 무게의 선박용 차음패널 대비 STC 기준으로 3dB 높게 나온 것을 확인하였다. 즉, 허니컴 패널을 적용한 차음패널이 기존의 선박용 차음패널에 비해 무게 당 감음량을 고려할 시 차음성능이 우수하다는 결과를 얻었다.
35 mm 철판에 비해 STC 기준으로 2dB 높게 나온 것을 확인하였다. 즉, 허니컴 패널이 기존의 철판에 비해 무게 당 감음량을 고려할 시 차음성능이 우수하다는 결과를 얻었고 차음패널의 경량화를 가능하게 하는 표면재임을 확인하였다.
35 mm로 줄여 차음성능을 분석하였다. 허니컴 패널과 동일 무게의 철판의 차음성능을 해석한 결과, 허니컴 패널의 차음성능이 0.35 mm 철판에 비해 STC 기준으로 2dB 높게 나온 것을 확인하였다. 즉, 허니컴 패널이 기존의 철판에 비해 무게 당 감음량을 고려할 시 차음성능이 우수하다는 결과를 얻었고 차음패널의 경량화를 가능하게 하는 표면재임을 확인하였다.
5와 같다. 허니컴 패널을 적용한 차음패널과 기존의 선박용 차음패널의 차음성능을 비교해 보면 주파수가 증가함에 따라 경향이 일치하는 것을 확인할 수 있다. 이를 STC 기준으로 살펴보면 허니컴 패널의 차음성능은 선박용 차음패널에 비해 3dB 낮게 나왔다.
허니컴 패널을 적용한 차음패널의 차음성능은 기존의 선박용 차음패널에 비해 STC 기준으로 3dB 낮게 나왔다. 선박용 차음패널의 공진주파수 대역인 2,000 Hz 근처를 제외하고 모든 주파수 대역에서 차음성능이 낮게 나왔다.
4와 같다. 허니컴 패널의 차음성능과 기존의 철판(0.6mm)의 차음성능을 비교해 보면 주파수가 증가함에 따라 차음성능이 증가하는 것을 확인 할 수 있다. 특히, 고주파수 대역에서는 허니컴 패널의 차음성능과 철판의 차음성능이 일치하는 것을 확인 할 수 있다.
후속연구
이에 선박용 차음패널의 경량화 연구의 필요성이 대두되었고, 차음패널의 무게에 가장 크게 영향을 끼치는 부재인 패널의 표면재에 대한 경량화 연구가 주목을 받게 되었다. 이러한 가운데 허니컴 패널은 높은 강도와 가벼운 무게로 인해 다양한 분야에서 폭넓게 사용되고 있어 선박용 차음패널의 표면재로 사용하여 패널 경량화를 가능하게 할 것이다.
향후에는 FRP, 구속형제진합금판 등 다양한 허니컴 패널의 표면재에 대한 효과 분석, 허니컴 패널을 적용한 차음패널의 중심재인 암면을 대체할 수 있는 소재 연구 등의 추가 연구 수행이 요구된다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
차음패널의 무게에 가장 큰 영향을 끼치는 부재는 무엇인가?
즉, 지금까지 대부분의 연구는 차음패널의 고차음 성능 개발을 위한 패널의 구조적 관점위주로 수행되어 왔고, 패널의 경량화 연구는 거의 수행되지 않고 있는 실정이다. 이에 선박용 차음패널의 경량화 연구의 필요성이 대두되었고, 차음패널의 무게에 가장 크게 영향을 끼치는 부재인 패널의 표면재에 대한 경량화 연구가 주목을 받게 되었다. 이러한 가운데 허니컴 패널은 높은 강도와 가벼운 무게로 인해 다양한 분야에서 폭넓게 사용되고 있어 선박용 차음패널의 표면재로 사용하여 패널 경량화를 가능하게 할 것이다.
고효율 차음패널의 개발을 위한 두 가지 방법은 무엇인가?
이에 따라 객실의 가장 중요한 설계 인자인 차음패널의 고효율 성능 개발 연구가 수행되어 왔다. 고효율 차음패널의 개발을 위한 두 가지 방법으로는 차음성능 개선과 패널 경량화를 꼽을 수 있다. 하지만 최근 들어 선박용 차음패널의 고차음 성능 개발은 한계에 도달하여 차음패널의 차음성능 수준은 고착되어 있는 상황이다.
허니컴 패널을 적용한 차음패널의 차음성능의 주파수 대역에 따른 특징은 무엇인가?
허니컴 패널을 적용한 차음패널의 차음성능은 기존의 선박용 차음패널에 비해 STC 기준으로 3dB 낮게 나왔다. 선박용 차음패널의 공진주파수 대역인 2,000 Hz 근처를 제외하고 모든 주파수 대역에서 차음성능이 낮게 나왔다. 반면에 허니컴 패널의 무게는 기존의 선박용 차음패널에 비해 면밀도 기준으로 약 5.
참고문헌 (9)
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