[논문]부분기여도함수를 이용한 전술차량 소음원 분석

박성호; 이경현; 한형석; 전수홍

doi:10.5050/ksnve.2016.26.7.774

부분기여도함수를 이용한 전술차량 소음원 분석
Noise-source Analysis of Tactical Vehicle Using Partial Coherence Function 원문보기

한국소음진동공학회논문집 = Transactions of the Korean society for noise and vibration engineering, v.26 no.7, 2016년, pp.774 - 780

박성호 (DTaQ) , 이경현 (DTaQ) , 한형석 (DTaQ) , 전수홍 (DTaQ)

Abstract ▼ AI-Helper

In this paper noise source and transfer path of tactical vehicle are analyzed with partial coherence function and spectrum analysis. Engine, transmission, structure panel and aerodynamic are main source of cabin noise. To reduce cabin noise, identifying transfer path of sources and analyzing their contribution is important. With modeling of transfer path and partial coherence function, transfer path and principal noise source can be identified. Engine/transmission and structural resonance are principal source of low frequency noise and by adding stiffener and sound absorbing material, resonance of vibration and inflow air problem can be solved.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

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

문제 정의

차량 실내구조에 대한 유한요소 해석을 통하여 실내 음장해석 및 각각의 강판에 대한 기여도를 분석⁽¹⁾, 실내소음을 저감하기 위한 댐핑요소, 흡음재 추가에 대한 성능 분석 연구⁽²⁾, 강판의 무게와 소음을 줄이기 위한 형상설계 연구⁽³⁾, 실내소음에 대한 특성 및 실내소음 예측⁽⁴⁾과 관련된 연구가 수행되었지만, 여러 가진원간의 상관관계, 구조소음 전달경로 및 기여도에 대한 연구가 부족하다. 또한 차량이 아닌 증발기⁽⁵⁾에 대하여 부분기여도 함수를 활용한 소음원 분석의 연구가 수행된 바 있으며, 이 방법을 전술차량에 적용하여 구조소음의 원인으로 추정되는 소음원의 기여도 및 전달경로를 분석해보고자 한다. 부분기여도 함수를 적용하면 보다 정확한 소음의 원인을 찾고 이에 적절한 대처방안 마련이 가능하다.
전술차량의 운전조건에 따라 디젤엔진/파워트레인의 가진 주파수가 바뀌기 때문에 모든 가진 주파수에서 시험을 수행하는 것이 적합하나, 시험 수행의 제약으로 인하여 특정 속력에 한하여 시험이 수행되었다. 이 분석에서는 소음이 가장 크게 측정되었던 70 km/h 속력, 양압장치가 작동하지 않는 주행조건에 대한 소음을 분석한다.
캐빈 저주파 실내소음은 구동부에서 전달된 구조소음과 캐빈에서 공진으로 인해 발생하는 구조소음으로 구분할 수 있다. 이 연구에서는 저주파 실내소음의 원인을 구분하기 위하여 전달경로 및 부분기여도 분석을 수행하였다. 시험조건의 경우 20 km/h, 50km/h, 70 km/h의 속력 및 화생방장치의 작동유무를 달리하였으며, 엔진/파워트레인, 캐빈 내부 판넬에는 가속도계를 부착하고 운전석과 보조석의 위치에 마이크로폰을 설치하였다.
그러나 트럭과 같은 차량에서 실내소음이 90 dB를 초과하는 경우⁽¹⁾도 많으며 탑승자의 의사소통을 방해할 뿐만 아니라 피로누적 및 청력손상을 유발하게 된다. 현재 전술차량에 탑승하는 운전자로부터 실내소음에 대한 불만 및 개선요구가 급격히 증가하고 있으며, 문제를 해결하기 위하여 정확한 소음원 및 소음의 전달경로를 파악하고자 한다.

제안 방법

이 연구에서는 Table 1과 같은 세 가지 경우에 대하여 부분기여도 분석을 수행하고자 한다. Case 1에서는 후면부 판넬에서 디젤엔진/파워트레인과 연관된 성분이 제거된 잔차신호에 대하여 분석을 수행하였으며 그 결과는 Fig. 9 및 Fig. 12와 같다. 실내소음 중 76 Hz 성분의 경우 디젤엔진/파워트레인과 연관성이 높으며 이를 제외한 잔차 신호는 매우 작기 때문에 해당 주파수는 구동원에서 전달된 구조소음이라고 판단할 수 있다.
시험조건의 경우 20 km/h, 50km/h, 70 km/h의 속력 및 화생방장치의 작동유무를 달리하였으며, 엔진/파워트레인, 캐빈 내부 판넬에는 가속도계를 부착하고 운전석과 보조석의 위치에 마이크로폰을 설치하였다. 가진원의 주파수는 속력에 따라 달라지므로 전달경로 분석에서는 70 km/h 조건에 대하여 부분기여도 분석을 수행하였다.
250 Hz 미만의 저주파 영역 소음은 디젤엔진/파워트레인 및 구조물 공진이 전달경로 1)과 같이 구조소음의 형태로 전달될 것으로 예측하며, 250 Hz이상의 고주파의 경우 전달경로 2), 3), 4)와 같은 형태로 전달되었을 것이라고 예측한다. 각 주파수범위에서 어떤 소음원의 기여도가 높은지를 판단하기 위하여 운전석에서 계측한 마이크로폰 신호와 각각의 가진원에서 계측된 가속도 신호 사이의 상관관계를 부분기여도 함수를 통해 분석해보고자 한다.
디젤엔진/파워트레인 및 판넬과 관련된 소음은 각각의 가진원이 연관되어 있기 때문에 일반 기여도함수를 활용하는데 제한이 있다. 상호연관된 신호에 대하여 전달경로 및 소음원별 기여도를 분석하기 위하여 부분기여도 함수를 활용하고자 한다. 앞에서 정리한 부분기여도 함수에서는 서로 상관된 두 신호에서 하나의 상관된 성분을 모두 제거한 잔차 입력신호를 분석하게 된다.
소음원 계측에서 마이크로폰은 바람 및 다른 구성요소의 소음에 영향을 받기 때문에 소음원의 고유특성만을 계측하기 위하여 가속도 센서를 부착하여 계측을 수행하였으며, 운전석에서는 운전자의 소음인지 평가를 위하여 마이크로폰을 설치하였다.
이 연구에서는 저주파 실내소음의 원인을 구분하기 위하여 전달경로 및 부분기여도 분석을 수행하였다. 시험조건의 경우 20 km/h, 50km/h, 70 km/h의 속력 및 화생방장치의 작동유무를 달리하였으며, 엔진/파워트레인, 캐빈 내부 판넬에는 가속도계를 부착하고 운전석과 보조석의 위치에 마이크로폰을 설치하였다. 가진원의 주파수는 속력에 따라 달라지므로 전달경로 분석에서는 70 km/h 조건에 대하여 부분기여도 분석을 수행하였다.
이 연구에서는 캐빈 내부 실내소음의 주파수별 가진원을 분석하였다. 해당 주파수의 소음을 저감하기 위하여 가진력의 크기 혹은 공진 판넬의 고유진동수를 재설정할 필요성이 있다.
전술차량의 실내소음 계측은 타원형 시험 트랙 20 km/h, 50 km/h, 70 km/h의 속력으로 주행하며, 양압장치(화생방 상황에서 외부 공기차단 역할)의 가동여부를 달리하여 계측을 수행하였다. 운전석(Y1) 및 보조석(Y2)에 마이크로폰을 각각 설치하였으며, 사람이 느끼는 소음을 평가하기 위하여 A-weighting을 적용한 계측결과는 Figs.

대상 데이터

자체적인 소음을 발생시키는 디젤엔진(X1), 배기장치(X2), 파워트레인(X3)에 각각 1개의 가속도 센서를 부착하였다. 구조소음이 전달되는 캐빈 내부강판의 경우 후면부(X4, X5, X6)에는 왼쪽, 가운데, 오른쪽으로 구분하여 3개의 가속도 센서를 부착하였으며, 하부(X7, X8)에는 운전석 및 보조석에 가속도센서를 부착하였다.

성능/효과

전술차량 캐빈 내부의 실내소음은 속력이 증가할수록 소음레벨이 증가하였다. 250 Hz 미만의 주파수범위에서 피크값의 주파수가 변동하였으나, 250 Hz 이상의 주파수 범위에서는 전반적으로 증가하는 경향을 보여주었다. 전술차량에서 양압장치를 작동시키면 외부 공기유입이 차단됨에 따라 고주파 소음이 저감되었다.
부분기여도 분석 결과 캐빈내부의 저주파 실내소음 중 76 Hz 성분의 경우 구동원에서 기인하였으며, 다른 성분의 경우 캐빈의 구조공진에 의해 소음이 발생하였다고 판단된다. 운전석/보조석에서 166 Hz성분의 구조공진 소음이 공통적으로 나타났으며 보조석 주변의 공진으로 인하여 50 Hz, 332 Hz 성분의 구조공진 소음이 추가적으로 나타났다. 하부강판과 후면부 강판의 경우 모든 주파수 대역에서 잔차신호가 낮게 나타나며 하나의 강체로 움직이기 때문에 신호를 분리할 수 없었다.

후속연구

해당 주파수의 소음을 저감하기 위하여 가진력의 크기 혹은 공진 판넬의 고유진동수를 재설정할 필요성이 있다. 고주파 소음은 일반적으로 공기소음과 연관성이 높기 때문에 사운드카메라 등을 사용하여 공기유입 경로를 파악하고 이를 차단하는 추가적인 분석이 요구된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	다목적 전술차량이란?	다목적 전술차량은 탄약운반 혹은 다련장 발사대 등 다양한 용도로 활용이 가능한 차량이다. 전술차량은 일반 승용차에 비하여 엔진출력이 크며, 실내소음에 대한 관심이 비교적 적었다.
	캐빈 내부 소음 어떻게 구분되나?	전술차량 캐빈 내부의 실내소음은 다양한 가진원에 의하여 영향을 받는다. 일반적으로 캐빈 내부 소음은 300 Hz 미만의 저주파소음과 400 Hz 이상의 공기소음(풍절음, 흡출음, 홴소음 등)으로 구분된다. 캐빈 저주파 실내소음은 구동부에서 전달된 구조소음과 캐빈에서 공진으로 인해 발생하는 구조소음으로 구분할 수 있다.
	전술차량의 단점은?	전술차량은 일반 승용차에 비하여 엔진출력이 크며, 실내소음에 대한 관심이 비교적 적었다. 그러나 트럭과 같은 차량에서 실내소음이 90 dB를 초과하는 경우(1)도 많으며 탑승자의 의사소통을 방해할 뿐만 아니라 피로누적 및 청력손상을 유발하게 된다. 현재 전술차량에 탑승하는 운전자로부터 실내소음에 대한 불만 및 개선요구가 급격히 증가하고 있으며, 문제를 해결하기 위하여 정확한 소음원 및 소음의 전달경로를 파악하고자 한다.

참고문헌 (5)

Mohanty, A. R., St. Pierre, B. D. and Suruli-Narayanasami, P., 2000, Structure-borne Noise Reduction in a Truck Cab Interior Using Numerical Techniques, Applied Acoustics, Vol. 59, No. 1, pp. 1-17.

상세보기
Castillo, M. S., 2001, Noise Control for Heavy Duty Trucks, a Systems Approach, SAE Technology Paper, 2001-01-1531.
Okubo, N., Okumura, Toi, T., 2009, Noise Reduction in Truck Cabin by Design Change of Floor Panel, Proceeding of the IMAC-XXVII.
Chen, S. M. and Wang, D. G., 2011, Interior Noise Prediction and Analysis of Heavy Commercial Vehicle Cab, Society of Automotive Engineering International.
Choi, K. S., Jeong, W. B., Han, H. S. and Kim, M. S., 2009, Noise-source Identification of Evaporator Using Partial Coherence Function, Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering, Vol. 19, No. 4, pp. 347-354.

원문보기 상세보기

LOADING...

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].

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