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[국내논문] 임피던스 튜브 내에 설치된 이중 평판의 음파투과연구
A study on the sound transmission through double plates installed inside an impedance tube 원문보기

한국음향학회지= The journal of the acoustical society of Korea, v.35 no.4, 2016년, pp.253 - 260  

김현실 (한국기계연구원 음향소음팀) ,  김봉기 (한국기계연구원 음향소음팀) ,  김상렬 (한국기계연구원 음향소음팀) ,  서윤호 (한국기계연구원 음향소음팀) ,  마평식 (한국기계연구원 음향소음팀)

초록
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본 논문은 중간에 공기층을 포함한 이중 판이 임피던스 튜브 내에 고정된 경우 이중 판의 음향투과손실(Sound Transmission Loss, STL)을 해석적으로 구하는 방법을 다루었다. 평판의 진동과 튜브 내부 음장을 모드 함수의 무한급수의 합으로 전개하였다. 평면파 가정을 이용하여 처음 몇 개의 모드만 고려하여도 충분히 정확한 결과를 얻음을 보였으며 피크와 골(dip)의 발생 위치를 조사하였다. 이중 판의 피크는 각각의 단일 판의 피크와 같은 주파수에서 발생함을 보였다. 두 개의 판이 동일한 경우 STL은 단일 판과 마찬가지로 판의 고유진동수에서 제로가 된다. 공기층 간격이 작은 경우에 대한 근사식을 사용하여 STL의 골과 크기를 규명하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In this paper, derivation of the STL (Sound Transmission Loss) of the double plates installed in an impedance tube is discussed using an analytic method, where an air cavity exists between the plates. Vibration of the plates and sound pressure field inside the tube are expressed in terms of infinite...

주제어

#이중 판   #임피던스 튜브   #음향투과손실   #공기 층  

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

문제 정의

  • 본 연구는 단일 판을 다룬 Reference [2]의 방법을 이중 판에 대해 확대하여 적용한 것으로 중간에 공기층이 있는 이중 판의 STL을 해석적으로 다루었다. 건축용으로 사용되는 큰 면적의 차음재의 경우 단일판보다 중간에 공기층을 둔 이중 판을 사용하면 표 면밀도가 같은 경우라도 중·고주파수 대역에서 STL 이 크게 증가하는 장점이 잘 알려져 있다.

가설 설정

  • 3에 비교하였는데 잘 일치함을 알 수 있다. FEM 모델은 덕트내 음장과 판요소의 연성을 포함하며 해석모델과 동일하다. Fig.
  • 공기의 밀도와 음속은 각각 1.2 kg/m3 , 343 m/s를 가정하였고 평면파 상한 주파수는 607 Hz이며 본 논문에서는 600 Hz 이하의 평면파 영역만 고려한다. Fig.
  • (9)에서 2A는 블록 압력을 나타낸다. 판의 댐핑은 Eqs.(9)와 (10)에서 복소수 탄성계수 E(1 + iη)를 사용하여 고려하였는데 손실계수 η는 0.001을 가정하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
임피던스 튜브를 이용하여 STL을 평가한 예시는? 그러나 판의 면적이 작고 저주파수 대역이 중요한 경우에는 임피던스 튜브를 이용하여 STL을 평가한다.[1] 면적이 작은 판의 STL은 경계조건에 의해 크게 영향을 받는데 Kim et al.[2]은 임피던스 튜브 내에 설치된 단일 평판의 STL을 해석적인 방법으로 평면파가 성립하는 저주파수 대역에 대해 유도하였다. Osipov et al.[3]은 유한한 판의 STL을 저주파수대역에 대해 연구하였는데 시편의 모달 거동이 큰 영향을 미침을 보였다. Varanasi et al.[4]은 임피던스 튜브 내에 고정된 정사각형 판의 STL을 계측과 FEM (Finite Element Method) 해석을 이용하여 구하였다. References [1] ~ [4]는 모두 단일 판의 STL을 다루었는데 판의 가장 낮은 모드에 해당하는 공진주파수에서 STL이 골(dip)을 보이며 공진주파수보다 주파수가 작아질수록 STL은 증가함을 보여준다.
음향투과손실은 STL을 어떻게 평가하는가? 음향투과손실(Sound Transmission Loss, STL)은 차음재의 음파차단성능을 평가하는 척도로 널리 사용되는데 건축용 차음재처럼 판의 면적이 크고 중· 고주파수대역이 중요한 경우에는 잔향실을 이용하여 STL을 평가한다. 그러나 판의 면적이 작고 저주파수 대역이 중요한 경우에는 임피던스 튜브를 이용하여 STL을 평가한다.[1] 면적이 작은 판의 STL은 경계조건에 의해 크게 영향을 받는데 Kim et al.
저주파수 대역에서 단일 판에서는 나타나지 않는 복잡한 현상이 발생하는 이유는? 건축용으로 사용되는 큰 면적의 차음재의 경우 단일판보다 중간에 공기층을 둔 이중 판을 사용하면 표 면밀도가 같은 경우라도 중·고주파수 대역에서 STL 이 크게 증가하는 장점이 잘 알려져 있다. [5] 그러나 저주파수 대역에서는 두 판과 내부 공기층과의 상호작용으로 인하여 단일 판에서는 나타나지 않는 복잡한 현상이 발생한다.
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참고문헌 (8)

  1. R. Piscoya and M. Ochmann, "Calculation of the transmission loss of thin plates in Kundt's tube," in Proc. Euronoise, 560-565 (2012). 

  2. H. S. Kim, B. K. Kim, S. R. Kim, and S. H. Lee, "An analysis of the sound transmission through a plate installed inside an impedance tube" (in Korean), J. Acoust. Soc. Kr. 34, 219-226 (2015). 

    원문보기 상세보기 crossref

  3. A. Osipov, P. Mees and G. Vermeir, "Low-frequency airborne sound transmission through single partitions in buildings," Appl. Acoust. 52, 273-288 (1997). 

    상세보기 crossref

  4. S. Varanasi, J. S. Bolton, T. H. Siegmund and R. J. Cipra, "The low frequency performance of metamaterial barriers based on cellular structures," Appl. Acoust. 74, 485-495 (2013). 

    상세보기 crossref

  5. F. Fay, Sound and Vibration (Academic Press, San Diego, 1985). Chap. 4. 

  6. A. W. Leissa, Vibration of Plates (Acoustical Society of America, New York, 1993), Chap. 4. 

  7. L. Meirovitch, Analytical Methods in Vibrations, (The MacMillan Company, New York, 1967), Chapter 6-3. 

  8. R. D. Blevins, Formulas for Natural Frequency and Mode Shape, (Van Nostrand Reinhold Company, New York, 1979), pp. 261. 

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