[논문]흡음재가 조합된 헬름홀츠 공명기의 흡음성능

이영철; 이선기; 송화영; 이동훈

흡음재가 조합된 헬름홀츠 공명기의 흡음성능
Sound Absorption Performance of a Helmholtz Resonator combined with Porous Materials 원문보기

이영철 (서울산업대학교 에너지환경대학원 나노IT공학과) , 이선기 (서울산업대학교 에너지환경대학원 나노IT공학과) , 송화영 (서울산업대학교 에너지환경대학원 에너지시스템공학과) , 이동훈 (서울산업대학교 기계공학과)

The helmholtz resonator with the perforated neck has demerits that the absorption performance is not so outstanding in an anti-resonance frequency and high frequency bandwidth. In order to overcome these problems, in the paper, a resonator combined with porous material is proposed. The absorption performances of resonators are measured by two-microphone method and estimated by transfer matrix method. The experimentally measured values of normal absorption coefficients agree well with the corresponding values from the transfer matrix method. Because of the porous material, it is shown that the absorption performance have been significantly improved in the anti-resonance frequency and high frequency bandwidth.

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

문제 정의

따라서 본 연구에서는 다공판이 부착된 헬름홀츠 공명기의 반공명주파수대역과 고주파수대역에서의 흡음성능을 개선시킬 목적으로 다공성 흡음재가 조합된 헬름홀츠 공명기의 흡음성능과 흡음특성에 대하여 고찰하고 흡음성능 향상을 위한 제반 설계인자를 파악하고자 한다. 이를 위해 공명기의 공동내에 설치한 흡음재의 위치 변화에 따른 흡음성능과 공명기의 목부에 설치한 흡음재의 위치 변화에 따른 흡음성능을 서로 비교하였으며, 목부에 다중 공동을 가지는 공명기에 대하여서도 흡음재의 배열에 따른 흡음성능을 측정하였다.
본 연구에서는 흡음재가 조합된 공명형 흡음기의 흡음성능과 관련 있는 주요 설계인자를 조사할 목적으로 흡음계수를 측정하여 계산결과와 비교하였다. 흡음계수의 계산은 전달행렬법을 이용하여 간편하게 구할 수 있었으며 측정결과와 매우 잘 일치하였다.

제안 방법

= 70mm이다. 그리고 공동의 외벽은 강체로 구성되어 있으며, 흡음계수는 두 지점에 설치된 마이크로폰간의 전달함수를 측정하여 구하였다.
식 (6)에서 Z는 다공판의 특성임피던스로서 본 연구에서는 Rao와 Munjal의 임피던스 모델을 수정하여 사용하였다.^(9,10)
따라서 본 연구에서는 다공판이 부착된 헬름홀츠 공명기의 반공명주파수대역과 고주파수대역에서의 흡음성능을 개선시킬 목적으로 다공성 흡음재가 조합된 헬름홀츠 공명기의 흡음성능과 흡음특성에 대하여 고찰하고 흡음성능 향상을 위한 제반 설계인자를 파악하고자 한다. 이를 위해 공명기의 공동내에 설치한 흡음재의 위치 변화에 따른 흡음성능과 공명기의 목부에 설치한 흡음재의 위치 변화에 따른 흡음성능을 서로 비교하였으며, 목부에 다중 공동을 가지는 공명기에 대하여서도 흡음재의 배열에 따른 흡음성능을 측정하였다. 흡음계수의 측정은 두 개의 마이크로폰간의 전달 함수를 측정하여 구하였으며, 계산은 Lee와 Kwon⁽⁸⁾에 의해 제안된 전달행렬법을 이용하였다.

대상 데이터

한편 공명형 흡음기는 Fig. 2에 도시된 바와 같이 공동과 목 그리고 흡음재로 구성되어 있으며, 본 연구에서의 공동은 반경방향으로의 크기조절이 가능한 끝단이 막힌 직관으로 구성되어 있으며, 목에는 다공판을 설치하였다.
흡음기의 목에는 다공판을 설치하였으며, 다공판의 제원은 공극율 σ = 1.55%, 두께 t = 1mm 그리고 지름 d = 2mm이다.
흡음재는 지름이 70mm이고, 두께 la = 70, 100mm, 유동저항 Ω = 7.152 g/cm3sec인 시료를 사용하였다.

이론/모형

식 (9)에서 γ는 전파상수, la는 흡음재 두께(m), ζa는 흡음재의 특성임피던스로서 본 연구에서는 다음에 제시된 Delany & Bazley의 경험식을 사용하였다.
이를 위해 공명기의 공동내에 설치한 흡음재의 위치 변화에 따른 흡음성능과 공명기의 목부에 설치한 흡음재의 위치 변화에 따른 흡음성능을 서로 비교하였으며, 목부에 다중 공동을 가지는 공명기에 대하여서도 흡음재의 배열에 따른 흡음성능을 측정하였다. 흡음계수의 측정은 두 개의 마이크로폰간의 전달 함수를 측정하여 구하였으며, 계산은 Lee와 Kwon⁽⁸⁾에 의해 제안된 전달행렬법을 이용하였다.

성능/효과

그림 (a)의 결과는 흡음재를 설치하지 않은 경우로서 공동의 공명주파수와 일치하는 세 개의 공명주파수대역에서 흡음성능의 피크치를 나타낸다. 그리고 그림 (b)는 목부에 위치한 두개의 공동에 흡음재를 가득 채운 경우로서 그림 (a)의 결과와 비교하여 공명주파수에 해당하는 흡음계수의 피크값은 저감되었지만, 반공명주파수에 해당하는 흡음계수의 값은 증가되었음을 알 수 있다. 그리고 그림 (c)와 그림 (d)의 결과처럼 흡음재를 하나의 공동에만 채워도 그림 (b)의 결과에 가까운 흡음성능을 나타낸다.
55%인 다공판 전면에 길이 l_a = 100mm인 흡음재를 삽입하고 공명기의 공동길이를 반경방향으로 변화시키면서 흡음계수를 측정하고 계산한 결과이다. 결과에서 공동길이가 반경방향으로 커질수록 기본공명주파수가 저파수대역으로 이동하면서 흡음대역폭이 넓어지는 것을 알 수 있다.
그리고 목부에 다수개의 공동을 가지는 공명기의 경우 반공명주파수대역에서 흡음성능을 향상시키기 위해 흡음재를 다공판 사이에 모두 설치하는 것보다 하나의 공동에만 설치하더라도 흡음성능이 향상됨을 확인하였다.
흡음재는 공명기의 공동내부에 설치하는 것보다 목부에 설치하였을 때 흡음성능이 좋아짐을 알 수 있었다. 그리고 흡음재가 조합된 공명기의 공동길이가 반경반향으로 커질수록 저주파수대역에서 흡음대역폭이 넓어짐을 확인할 수 있었다. 또한, 공명기 목부에 설치한 흡음재는 다공판의 후면부에 설치하는 것보다 전면부에 설치할 때에 고주파수대역에서 흡음성능이 더 향상됨을 알 수 있었다.
그리고 흡음재가 조합된 공명기의 공동길이가 반경반향으로 커질수록 저주파수대역에서 흡음대역폭이 넓어짐을 확인할 수 있었다. 또한, 공명기 목부에 설치한 흡음재는 다공판의 후면부에 설치하는 것보다 전면부에 설치할 때에 고주파수대역에서 흡음성능이 더 향상됨을 알 수 있었다.
본 연구에서는 흡음재가 조합된 공명형 흡음기의 흡음성능과 관련 있는 주요 설계인자를 조사할 목적으로 흡음계수를 측정하여 계산결과와 비교하였다. 흡음계수의 계산은 전달행렬법을 이용하여 간편하게 구할 수 있었으며 측정결과와 매우 잘 일치하였다.
흡음재는 공명기의 공동내부에 설치하는 것보다 목부에 설치하였을 때 흡음성능이 좋아짐을 알 수 있었다. 그리고 흡음재가 조합된 공명기의 공동길이가 반경반향으로 커질수록 저주파수대역에서 흡음대역폭이 넓어짐을 확인할 수 있었다.

핵심어

질문

논문에서 추출한 답변

헬름홀츠 공명기는 어떤 목적으로 주로 사용되었는가?

각종 열유체 기기류에서 발생하는 불연속 저주파수 소음을 흡음할 목적으로 헬름홀츠 공명기가 널리 사용되어 왔다(1,2). 그러나 헬름홀츠 공명기는 소음을 흡음시키는 주파수 대역폭이 좁다는 단점과 대상음이 저주파수에 가까울수록 부피가 큰 공동을 필요로 하는 단점 때문에 용도에 많은 제약을 받고 있다.

헬름홀츠 공명기가 가지는 단점을 보완하기 위해 어떤 연구가 진행되는가?

그러나 헬름홀츠 공명기는 소음을 흡음시키는 주파수 대역폭이 좁다는 단점과 대상음이 저주파수에 가까울수록 부피가 큰 공동을 필요로 하는 단점 때문에 용도에 많은 제약을 받고 있다. 따라서 최근에는 이러한 단점들을 보완하기 위해 흡음대역폭을 확장함과 동시에 작은 공동의 부피로 흡음성능을 향상시키기 위한 많은 연구들이 진행되고 있다.(3-7)

헬름홀츠 공명기의 단점은?

각종 열유체 기기류에서 발생하는 불연속 저주파수 소음을 흡음할 목적으로 헬름홀츠 공명기가 널리 사용되어 왔다(1,2). 그러나 헬름홀츠 공명기는 소음을 흡음시키는 주파수 대역폭이 좁다는 단점과 대상음이 저주파수에 가까울수록 부피가 큰 공동을 필요로 하는 단점 때문에 용도에 많은 제약을 받고 있다. 따라서 최근에는 이러한 단점들을 보완하기 위해 흡음대역폭을 확장함과 동시에 작은 공동의 부피로 흡음성능을 향상시키기 위한 많은 연구들이 진행되고 있다.

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

흡음재가 조합된 헬름홀츠 공명기의 흡음성능
Sound Absorption Performance of a Helmholtz Resonator combined with Porous Materials 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper

AI 본문요약
AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

이론/모형

성능/효과

질의응답

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

연합인증

흡음재가 조합된 헬름홀츠 공명기의 흡음성능 Sound Absorption Performance of a Helmholtz Resonator combined with Porous Materials 원문보기

Abstract ▼ AI-Helper

AI 본문요약 엑셀 다운로드 AI-Helper

문제 정의

제안 방법

대상 데이터

이론/모형

성능/효과

질의응답

이 논문을 인용한 문헌

관련 콘텐츠

원문 보기

이 논문과 함께 이용한 콘텐츠

AI-Helper ※ AI-Helper는 오픈소스 모델을 사용합니다.

선택된 텍스트

흡음재가 조합된 헬름홀츠 공명기의 흡음성능
Sound Absorption Performance of a Helmholtz Resonator combined with Porous Materials 원문보기

AI 본문요약
AI-Helper