[논문]메쉬 직물의 밀도 및 위치변화에 따른 흡음특성

이경민; 전두환; 전상후

doi:10.12772/tse.2015.52.193

메쉬 직물의 밀도 및 위치변화에 따른 흡음특성
Sound Absorption Characteristics Based on the Woven Fabric Density and Position Variations 원문보기

한국섬유공학회지 = Textile science and engineering, v.52 no.3, 2015년, pp.193 - 198

이경민 (영남대학교 공과대학 융합섬유공학과) , 전두환 (영남대학교 공과대학 융합섬유공학과) , 전상후 (원창머티리얼(주))

Abstract ▼ AI-Helper

Sound absorbing materials are generally categorized as porous-type absorbers and panel-type absorbers. In addition, their absorbing mechanism is typically described as a conversion of sound energy into heat energy through the dynamic behavior of the material. Thus one of the important parameters influencing the sound absorption characteristics is the density of the material. This study investigated the sound absorption characteristics of a mesh fabric based on the mesh density and fabric layering structure. Four different mesh densities (130, 180, 200, and 230 T) combined with five different layering structures were investigated to help understand the mechanism and effect of the sound absorption characteristics. The results indicate that a panel-type absorber has better sound absorption characteristics within a lower frequency range, whereas a porous-type absorber performs better at a higher frequency. In addition, the increased fabric density of the mesh fabric shows a better performance in terms of sound absorption. An empirical equation between the sound absorption coefficient and the fabric density was also derived for further design applications.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

본 논문에서는 좀 더 효율적인 결합을 위해 다공질형 흡음재와 판진동형 흡음재의 다양한 조합에 따른 저주파 및 고주파 대역에서의 영향을 연구하였고, 각 재료의 기공 특성 및 구조의 변화에 대한 흡음특성의 영향을 실험적으로 연구하였다. 따라서 본 연구는 향후 판진동형과 다공질형 흡음재의 복합 설계시 주파수 영역에 따른 흡음특성을 재구성하기 위한 설계인자를 관찰하고자 한다.
최근 들어 다공질형 흡음재와 판진동형 흡음재를 조합하여 물성인자에 따른 연구도 진행되고 있으며, 일반적으로 다공질형 흡음재와 판진동형 흡음재를 결합할 때, 전면에 판진동형 흡음재를 배치하게 되고, 이 때 전면에 오는 흡음재의 특성에 따라 전체적인 흡음 특성이 바뀌게 된다[5−7]. 본 논문에서는 좀 더 효율적인 결합을 위해 다공질형 흡음재와 판진동형 흡음재의 다양한 조합에 따른 저주파 및 고주파 대역에서의 영향을 연구하였고, 각 재료의 기공 특성 및 구조의 변화에 대한 흡음특성의 영향을 실험적으로 연구하였다. 따라서 본 연구는 향후 판진동형과 다공질형 흡음재의 복합 설계시 주파수 영역에 따른 흡음특성을 재구성하기 위한 설계인자를 관찰하고자 한다.
우선 부직포만의 흡음률 측정을 수행하였고, 등분된 시료의 재현성 및 균일성을 확인하기 위해 부직포를 4등분 후 등분된 부직포의 밀도 변화 영향 유무와 층 분리에 대한 영향이 전체 실험에 미치는 바를 판단하고자 실험을 실시하였다. 실험결과는 Figure 6에 나타내었다.

제안 방법

메쉬 직물의 2중 적층에 따른 영향을 layer 1-2 적층 방법(Figure 5)으로 직물의 밀도에 따라 흡음률을 측정하였다. 실험결과는 Figure 9에 평균 흡음률로 나타내었다.
메쉬 직물의 시료준비는 2가지의 layer로 하며, 우선 1 layer의 메쉬직물과 부직포를 결합하는 방식으로 실험을 실시하였다. 1 layer의 결합방식은 Figure 4와 같으며 5가지 결합방식에 4가지 메쉬 직물의 밀도를 변화시켜 20가지의 서로 다른 시료를 준비하였다.
본 연구에서는 메쉬 직물의 밀도와 구조변화에 따른 흡음특성을 다공질형 흡음재인 부직포와의 혼합 시료를 통해 관찰하였고, 다음과 같은 결과를 도출하였다.
부직포에 단일층의 메쉬 직물 적층에 따른 영향을 보기 위해 1 layer의 layer 1 위치에 130 T, 180 T, 200 T, 230 T의 메쉬 직물을 각각 부착하여 흡음률을 측정하였다(Figure 7). 부직포만의 흡음률(Figure 6)과 비교하였을 시 저주파수 영역에서 높은 흡음률 상승을 보이고 있으며, 흡음률의 변화를 분석한 결과 1000 Hz 정도까지는 메쉬 직물의 밀도가 증가할수록 흡음률이 y=0.
부직포의 두께는 50 mm로 메쉬 직물 결합 시 모두 동일한 재료가 사용되었다. 세부적으로, 적층되는 메쉬 직물의 개수가 1개일 때와 2개일 때에 따라 흡음특성 변화에 대해 관찰하였고, 메쉬 직물의 밀도 및 구조변화에 따른 흡음특성을 연구하였다.
본 연구에서 사용된 흡음재는 PET 부직포와, PET 메쉬 직물이며, 흡음 측정은 관내법을 이용하였다. 실험은 판진동형 흡음 구조를 갖는 메쉬 직물과 다공형 흡음 구조를 갖는 부직포를 결합하여 메쉬 직물의 밀도와 구조에 따른 흡음특성을 관찰하였다[8,9]. 메쉬 직물과 부직포는 100% PET로 제조되었고, 메쉬 직물은 총 4가지 종류의 밀도 변화를 준 소재이고, 이들 직물을 1 layer 및 2 layer의 조합으로 변화를 주었다.
실험의 주요 구성은 메쉬 직물의 위치와 밀도에 따른 흡음률의 영향을 관찰하기 위해 부직포(50 mm 두께)를 등간격으로 4등분하여 총 5개의 층(layer)으로 구분하여 메쉬 직물을 위치하였다. 4등분된 부직포와 각층(layer)의 고유번호는 Figure 3과 같다.
한편 메쉬 직물의 밀도에 따른 흡음률 변화를 실험식으로 재구성하여 흡음설계에 활용가능한 관계식을 도출하였다.

대상 데이터

다음으로 2 layer의 이중 적층 구조에서 적층 방법에 따른 영향을 보기 위해 Figure 5의 5가지 적층에 대해 230T 메쉬 직물을 사용하여 실험을 수행하였다. Figure 14는 두 메쉬 직물의 거리를 일정하게 두며, 전면에서 후면으로 가도록 배치한 layer 1-2, layer 2-3, layer 3-4, layer 4-5에 따른 흡음률을 보여준다.
실험은 판진동형 흡음 구조를 갖는 메쉬 직물과 다공형 흡음 구조를 갖는 부직포를 결합하여 메쉬 직물의 밀도와 구조에 따른 흡음특성을 관찰하였다[8,9]. 메쉬 직물과 부직포는 100% PET로 제조되었고, 메쉬 직물은 총 4가지 종류의 밀도 변화를 준 소재이고, 이들 직물을 1 layer 및 2 layer의 조합으로 변화를 주었다. 메쉬 직물의 밀도는 130 T, 180 T, 200 T, 230 T이고 T는 1인치당 실의 개수를 의미한다.
본 연구에서 사용된 흡음재는 PET 부직포와, PET 메쉬 직물이며, 흡음 측정은 관내법을 이용하였다. 실험은 판진동형 흡음 구조를 갖는 메쉬 직물과 다공형 흡음 구조를 갖는 부직포를 결합하여 메쉬 직물의 밀도와 구조에 따른 흡음특성을 관찰하였다[8,9].

이론/모형

각 시료의 흡음 성능 평가를 위해 흡음률 측정법은 관내법(impedance tube method)을 사용하였다(Figure 2 참조). 관내법은 관형태의 임피던스관을 이용하는 방법으로, 실험은 KS 규격 KSF 2814-1에 의거하였으며, B&K Type 4206임피던스관을 사용하였다.
관내법은 관형태의 임피던스관을 이용하는 방법으로, 실험은 KS 규격 KSF 2814-1에 의거하였으며, B&K Type 4206임피던스관을 사용하였다.

성능/효과

2 layer 메쉬 직물을 부직포와 결합할 경우, 전면의 판진동형 흡음재가 동일한 조건이라면 그 후면에 있는 판진동형 흡음재가 가까울수록 저주파 대역에서의 흡음률이 증가하고, 후면에 부직포의 두께가 증가할수록 고주파 대역에서의 흡음률이 증가하였다.
그리고 전면에 있는 흡음재가 판진동형의 흡음 특성을 가질 경우에는 전체적으로 저주파 대역에서의 흡음률이 높고 밀도가 높을수록 흡음률이 증가하였고, 직물과 부직포를 결합할 경우, 직물의 개수보다 직물의 밀도가 흡음률 개선에 더 효과적일 수 있음을 알 수 있었다.
또한 전면에 있는 흡음재가 다공질형의 흡음 특성을 가질 경우에는 전체적으로 고주파 대역에서의 흡음률이 높고 두께가 두꺼워질수록 고주파대역에서의 흡음률이 증가하였다.
원재료(메쉬 직물을 적층하지 않은 부직포)와 1 layer 메쉬 직물, 2 layer 메쉬 직물의 평균흡음률 차이를 메쉬 직물의 밀도에 따라 Table 2에 요약하였다. 모든 밀도에서 하나의 직물을 적층하는 것 보다 두개의 직물을 적층한 것이 흡음률이 더 높게 나왔지만 밀도가 낮을수록 상대적으로 밀도가 높은 것보다 평균흡음률 차이가 적게 나타났다. 또한, 분석결과 1 layer 230 T를 사용한 것이 2 layer 180 T를 사용한 것과 비슷한 흡음률을 보여준다.
부직포에 단일층의 메쉬 직물 적층에 따른 영향을 보기 위해 1 layer의 layer 1 위치에 130 T, 180 T, 200 T, 230 T의 메쉬 직물을 각각 부착하여 흡음률을 측정하였다(Figure 7). 부직포만의 흡음률(Figure 6)과 비교하였을 시 저주파수 영역에서 높은 흡음률 상승을 보이고 있으며, 흡음률의 변화를 분석한 결과 1000 Hz 정도까지는 메쉬 직물의 밀도가 증가할수록 흡음률이 y=0.036x(y: 흡음률, x: 밀도)의 경향으로 증가하는 것을 알 수 있다.
또한, 분석결과 1 layer 230 T를 사용한 것이 2 layer 180 T를 사용한 것과 비슷한 흡음률을 보여준다. 이 결과로 보아 230 T/1 layer가 180 T/2 layer와 비슷한 음에너지 감쇠효과가 있으며, 이는 직물의 개수보다 직물의 밀도가 흡음률 개선에 더 효과적일 수 있음을 알 수 있다.
단일층의 layer 1과 이중층의 layer 1-2의 차이에 대한 결과를 Figure 10에 나타내었다. 이 실험에 사용된 메쉬는 130 T로 단일층(1 layer)보다 이중층(2 layer) 결합 시에 평균흡음률의 차이가 더 증가한다는 것을 알 수 있었다. Figure 11-13에서 메쉬 직물의 밀도에 대한 차이를 좀 더 자세히 다루어 보았다.
실험결과는 Figure 9에 평균 흡음률로 나타내었다. 흡음률 분석 결과 1 layer보다 2 layer일 경우 흠음률이 증가함을 알 수 있고, 그 상관식은 y=0.287x의 경향으로 밀도에 따라 흡음률이 증가하는 것을 알 수 있다. 이는 1 layer 메쉬 직물일 때 y=0.
1000 Hz 이하에서는 두번째의 메쉬 직물이 전면에 가까워질수록 흡음률이 높게 나왔고 반대로 1000 Hz 이상에서는 두번째의 메쉬 직물이 전면에서 멀어질수록 흡음률이 높게 나왔다. 흡음률의 차이는 상대적으로 미미하지만 이는 재료의 전체적 흡음 특성이 판진동형흡음재는 저주파영역에서, 그리고 다공질형 흡음재는 고주파영역에서 보다 효과적임을 보여주는 결과이다.
메쉬 직물의 적층 위치에 따른 영향을 파악하기 위해 230 T 메쉬 직물을 Figure 4와 같이 5가지 층(layer)의 위치로 변화시켜 흡음률을 측정하였고, 그 결과를 Figure 8에 나타내었다. 흡음률의경향은 1000 Hz 대역을기준으로, 1000 Hz 이하의 저주파영역에서 평균 흡음률은 그림에서 보는 것과 같이 메쉬 직물의 위치가 후면으로 갈수록 y=-0.009x의 경향으로 흡음률이 감소되었다. 그러나 1000 Hz 이상의 고주파영역에서는 평균흡음률이 그림에서 보는 것과 같이 메쉬 직물의 위치가 후면으로 갈수록 y=0.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	메쉬 직물의 밀도와 구조변화에 따른 흡음특성을 관찰하여 도출한 결과는 어떻게 되는가?	판진동형 흡음재인 메쉬 직물과 다공질형 흡음재인 부직포를 결합하여 사용할 경우, 판진동형 흡음재는 저주파영역에서(1000 Hz 이하), 다공질형 흡음재는 고주파영역에서 (1000 Hz 이상) 보다 강한 흡음특성을 나타내었다. 그리고 전면에 있는 흡음재가 판진동형의 흡음 특성을 가질 경우에는 전체적으로 저주파 대역에서의 흡음률이 높고 밀도가 높을수록 흡음률이 증가하였고, 직물과 부직포를 결합할 경우, 직물의 개수보다 직물의 밀도가 흡음률 개선에 더 효과적일 수 있음을 알 수 있었다. 또한 전면에 있는 흡음재가 다공질형의 흡음 특성을 가질 경우에는 전체적으로 고주파 대역에서의 흡음률이 높고 두께가 두꺼워질수록 고주파대역에서의 흡음률이 증가하였다. 2 layer 메쉬 직물을 부직포와 결합할 경우, 전면의 판진동형 흡음재가 동일한 조건이라면 그 후면에 있는 판진동형 흡음재가 가까울수록 저주파 대역에서의 흡음률이 증가하고, 후면에 부직포의 두께가 증가할수록 고주파 대역에서의 흡음률이 증가하였다. 한편 메쉬 직물의 밀도에 따른 흡음률 변화를 실험식으로 재구성하여 흡음설계에 활용가능한 관계식을 도출하였다.
	일반적으로 다공질형 흡음재와 판진동형 흡음재를 결합할 때 어떤 현상이 일어나는가?	일반적으로 흡음재는 다공질형 흡음재와 판진동형 흡음재로 대별하며, 최근까지의 연구에서는 다공질형 흡음재의 두께와 밀도변화에 따른 흡음특성 분석, 다공질 흡음재의 표면 임피던스와 흡음률, 물성치 변화에 따른 흡음특성 분석, 다공질형 흡음재와 공기층의 최적 배열에 관한 연구, 단일 다공판 시스템에 다공성 흡음재 조합에 따른 흡음분석 등 주로 다공질형 흡음재에 대한 다양한 연구가 진행되어왔다[1−4]. 최근 들어 다공질형 흡음재와 판진동형 흡음재를 조합하여 물성인자에 따른 연구도 진행되고 있으며, 일반적으로 다공질형 흡음재와 판진동형 흡음재를 결합할 때, 전면에 판진동형 흡음재를 배치하게 되고, 이 때 전면에 오는 흡음재의 특성에 따라 전체적인 흡음 특성이 바뀌게 된다[5−7]. 본 논문에서는 좀 더 효율적인 결합을 위해 다공질형 흡음재와 판진동형 흡음재의 다양한 조합에 따른 저주파 및 고주파 대역에서의 영향을 연구하였고, 각 재료의 기공 특성 및 구조의 변화에 대한 흡음특성의 영향을 실험적으로 연구하였다.
	흡음재에 관한 연구는 어떻게 진행되어 왔는가?	일반적으로 흡음재는 다공질형 흡음재와 판진동형 흡음재로 대별하며, 최근까지의 연구에서는 다공질형 흡음재의 두께와 밀도변화에 따른 흡음특성 분석, 다공질 흡음재의 표면 임피던스와 흡음률, 물성치 변화에 따른 흡음특성 분석, 다공질형 흡음재와 공기층의 최적 배열에 관한 연구, 단일 다공판 시스템에 다공성 흡음재 조합에 따른 흡음분석 등 주로 다공질형 흡음재에 대한 다양한 연구가 진행되어왔다[1−4]. 최근 들어 다공질형 흡음재와 판진동형 흡음재를 조합하여 물성인자에 따른 연구도 진행되고 있으며, 일반적으로 다공질형 흡음재와 판진동형 흡음재를 결합할 때, 전면에 판진동형 흡음재를 배치하게 되고, 이 때 전면에 오는 흡음재의 특성에 따라 전체적인 흡음 특성이 바뀌게 된다[5−7].

참고문헌 (9)

C. H. Park, J. M. Joo, and C. H. Yom, "A Study on the Acoustic Properties of Porous Material by Using Acoustic Transfer Matrix ", J. KSNVE, 1996, 6, 635-644.
H. S. Byun and T. G. Lee, "A Study on the Characteristic of Sound Absorption of the Polyester Non-Woven Fabrics Used for the Automobile Sound Absorption Material", Polymer, 2001, 25, 427-434.
H. J. Park, M. G. Jeong, S. Y. Sim, and J. Lee, "Proc. KSNVE Annual Conference", 2003, pp.885-891.
Y. H. Jo, M.S. Thesis, Chonnam National University, Gwangju, 2004.
H. J. Chang and D. H. Chun, "Experimental Study to Determine Sound Absorption Factors of Fiber Assemblies with Membrane Structure", J. Korean Fiber Soc., 2004, 41, 285-290.
W. K. Lee, B. H. Park, H. J. Yoon, J. S. Kim, and J. Y. Maeng, "Proc. of KSAE Annual Conference", 2004, pp.1212-1217.
K. Kosuge, "Studies on the Sound Absorption Properties of Paper Attached to Non-woven Fabric and the Specific Role of the Paper in Sound Absorption", J. Sen'i Gakkaishi, 2006, 62, 12-18.

상세보기
H. I. Jung, K. J. Kim, J. K. Park, and S. H. Kim, "Proc. of KSNVE Annual Conference", 2003, pp.874-878.
K. W. Kim, K. S. Yang, J. S. Kang, and S. E. Lee, "Proc. of KSNVE Annual Conference", 2002, pp.1222-1227.

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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