[논문]육상용 디젤엔진 발전플랜트의 환경소음 영향 평가 및 저감 대책

송근복; 김원현; 김동해; 배종국

문제 정의

이러한 누설을 줄이기 위해 흡기 덕트의 형상을 개선하였다. 기존 덕트 보다 외부로 50 cm 정도 더 돌출시키고 내부에는 흡음재 처리를 하여 고주파음을 저감시키고자 하였다. 개선 전후의 흡기 덕트 형상을 Fig.
본 논문에서는 쿠바에 대규모로 건설되는 PPS 발전 플랜트를 중심으로 주변 환경에서의 소음 영향 평가 방법에 대하여 기술하였고 해석과 계측 결과를 비교하였다. 또한 PPS 자체에 대하여 차음 상자 개선 및 흡배기 소음 저감 방법과 플랜트 전체에 대한 소음 저감 방법에 대하여 검토하였다.
본 연구에서는 쿠바에 설치되는 육상용 발전플랜트의 주요 소음원을 파악하고 주변환경에서의 환경 소음 영향을 예측하였다. 또한 실제 계측 결과를 바탕으로 소음원 수준을 역산정 하여 해석에 반영하였다.

제안 방법

이러한 시스템에 대한 소음원 자료는 기존 1 기의 9 기통 PPS 에 대한 계측 결과를 바탕으로 추정하였다. 4 기에 대한 엔진 배기 소음을 데시벨 합한 후 보일러 감음량을 10 dB 로 추산하여 최종적인 보일러 스택 소음의 음향 파워레벨을 구하였다. 차음상자가 밀폐된 상태에서 라디에이터 소음과 엔진 방사 소음 또한 같은 조건에서 측정한 자료가 없어 일반 기계류의 소음 규제치인 표면 1 m 에서 85 dB(A)를 적용하여 파워를 산정하였다.
PPS 가 설치되는 인근의 주택가에서 해당 국가의 소음 규제치 보다 초과할 것으로 예상되었고 저감 방안을 제시하였다. PPS 자체의 소음을 줄이기 위해서 흡기 부분의 덕트 형상 개선 및 저주파수 대역 성능이 강화된 소음기를 적용하였다. 플랜트 전체에 대한 소음 저감 대책인 방음벽 설치안에 대해서도 해석적으로 검토하였다.
차음상자가 밀폐된 상태에서 라디에이터 소음과 엔진 방사 소음 또한 같은 조건에서 측정한 자료가 없어 일반 기계류의 소음 규제치인 표면 1 m 에서 85 dB(A)를 적용하여 파워를 산정하였다. 각각의 옥타브 레벨은 디젤 엔진의 방사 소음 특성을 반영하여 맞추어 주었다. Fig.
본 논문에서는 쿠바에 대규모로 건설되는 PPS 발전 플랜트를 중심으로 주변 환경에서의 소음 영향 평가 방법에 대하여 기술하였고 해석과 계측 결과를 비교하였다. 또한 PPS 자체에 대하여 차음 상자 개선 및 흡배기 소음 저감 방법과 플랜트 전체에 대한 소음 저감 방법에 대하여 검토하였다.
본 연구에서는 쿠바에 설치되는 육상용 발전플랜트의 주요 소음원을 파악하고 주변환경에서의 환경 소음 영향을 예측하였다. 또한 실제 계측 결과를 바탕으로 소음원 수준을 역산정 하여 해석에 반영하였다. PPS 가 설치되는 인근의 주택가에서 해당 국가의 소음 규제치 보다 초과할 것으로 예상되었고 저감 방안을 제시하였다.
공학적인 측면에서 소음방지 대책의 종류는 음원 대책, 전파경로 대책, 수음측 대책으로 대별할 수 있다. 수음측 대책은 PPS 자체와는 관련이 없기 때문에 논외로 하고 음원 및 전파경로 대책을 중심으로 연구를 수행하였다.
9 의 계측 결과에서 63 Hz 성분은 보일러 배기단 성분이며 4 kHz 의 고주파 성분은 터보차져 성분으로 엔진 방사 소음이라고 할 수 있다. 이러한 계측 결과를 바탕으로 각 소음원의 옥타브 밴드 별 크기를 역산정 하여 재해석을 수행하였다. Fig.
더욱이 흡기 덕트 쪽은 디젤 엔진의 터보차져 부분과 가깝기 때문에 이를 통해서 소음이 외부로 전달되게 된다. 이러한 누설을 줄이기 위해 흡기 덕트의 형상을 개선하였다. 기존 덕트 보다 외부로 50 cm 정도 더 돌출시키고 내부에는 흡음재 처리를 하여 고주파음을 저감시키고자 하였다.
이러한 저주파수 대역을 효과적으로 저감시키기 위해 가상구획으로 구분되는 공명기 배열을 갖는 공명형 소음기와 흡음형 소음기를 결합시킨 하이브리드 소음기^(1,2)를 도입하였다. 이의 적용을 통해 저주파수 성분을 5 dB 정도 추가로 낮출 수 있을 것으로 기대된다.
해석대상 사이트의 경우에도 발전소 바로 인근에 주택가가 있으므로 규제치 초과에 따른 소음 민원이 발생할 가능성이 많다. 이에 발전소 부지 경계를 따라 3 m 높이의 방음벽을 설치하여 해석을 수행하였고, 그 결과를 Fig. 12 에 보였다. 그 결과, 거주 지역에서 63 dB(A) 이하로 나타났으며 이는 규제치 66 dB(A)를 만족하는 수준이다.
4 기에 대한 엔진 배기 소음을 데시벨 합한 후 보일러 감음량을 10 dB 로 추산하여 최종적인 보일러 스택 소음의 음향 파워레벨을 구하였다. 차음상자가 밀폐된 상태에서 라디에이터 소음과 엔진 방사 소음 또한 같은 조건에서 측정한 자료가 없어 일반 기계류의 소음 규제치인 표면 1 m 에서 85 dB(A)를 적용하여 파워를 산정하였다. 각각의 옥타브 레벨은 디젤 엔진의 방사 소음 특성을 반영하여 맞추어 주었다.
PPS 자체의 소음을 줄이기 위해서 흡기 부분의 덕트 형상 개선 및 저주파수 대역 성능이 강화된 소음기를 적용하였다. 플랜트 전체에 대한 소음 저감 대책인 방음벽 설치안에 대해서도 해석적으로 검토하였다. 이러한 저감 방안들을을 적용함으로써 초기 상태보다 소음 수준이 약 4~5 dB 정도 낮아지며 이는 해당 지역의 환경 소음 규제치를 만족시키는 결과이다.
해석의 정도를 높이기 위해 PPS 설치 공사 중인 현지에서 소음을 측정하였다. 28 세트 중 4 세트만 설치된 상태에서 계측을 수행하였고, 측정한 위치는 Fig.

대상 데이터

본 시스템은 4 대의 엔진에서 나오는 배기 가스를 1 기의 보일러에 모아서 그 열로 HFO 를 가열시키게 되어 있다. 이 보일러의 스택을 통해서 배기 소음이 외부로 방사되게 된다.
해석 대상은 병렬로 설치된 28 기의 PPS 이며 Fig. 3 과 Fig. 4 에 설치 모습과 발전소 배치도를 나타내었다. 각 PPS 에는 9 기통의 중속 디젤 엔진이 들어가며 1 세트당 1,700 kW 의 파워를 낼 수 있다.

데이터처리

추정된 소음원 수준을 바탕으로 28 기의 PPS 가 설치된 사이트에 대해서 상용 해석 프로그램인 ENPro 3.0 을 사용하여 환경소음 해석을 수행하여 그 결과를 Fig. 6 에 보였다. Table 1 에 쿠바의 거주지 소음 규제치를 나타내었는데 심야 시간대에 66 dB(A), 그 외 시간대는 71 dB(A)이다.

성능/효과

또한 실제 계측 결과를 바탕으로 소음원 수준을 역산정 하여 해석에 반영하였다. PPS 가 설치되는 인근의 주택가에서 해당 국가의 소음 규제치 보다 초과할 것으로 예상되었고 저감 방안을 제시하였다. PPS 자체의 소음을 줄이기 위해서 흡기 부분의 덕트 형상 개선 및 저주파수 대역 성능이 강화된 소음기를 적용하였다.
15 에 나타내었다. 개선된 흡기 덕트를 적용한 결과 결과 Fig. 16 에 나타낸 바와 같이 흡기 덕트 앞쪽에서 약 5 dB 정도 저감된 것을 확인할 수 있었다. 전체 PPS 의 음향파워레벨도 1 dB 정도 저감되었다.
12 에 보였다. 그 결과, 거주 지역에서 63 dB(A) 이하로 나타났으며 이는 규제치 66 dB(A)를 만족하는 수준이다. 하지만 이는 1.
16 에 나타낸 바와 같이 흡기 덕트 앞쪽에서 약 5 dB 정도 저감된 것을 확인할 수 있었다. 전체 PPS 의 음향파워레벨도 1 dB 정도 저감되었다.
전체적인 소음 수준은 약 2 ~ 3 dB 이내로 비교적 정확하게 예측하고 있음을 알 수 있다. 그러나 특정 지점의 옥타브 밴드 수준을 비교한 Fig.
해석 결과 거주지에서 약 70 ~ 73 dB(A) 정도로 나타났으며 이는 심야 기준치를 최대 7 dB 까지 초과하는 것이다.

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