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문제 정의
- 본 논문에서는 일반적으로 Stack에 적용되는 소음방안인 소음기에 대해 검토하였으며 소음기의 형상 및 구조에 따른 효과에 대해 이론적 검토, 해석 툴을 이용한 시뮬레이션 예측 및 축척모델 실험을 통해 최적의 소음기를 설계하여 현장에 적용하며 최종적으로 현장에서의 효과를 측정하여 연구결과에 대한 검토를 실시하였다.
제안 방법
- Stack 배기 성분의 화학적 물성을 고려하여 소음기 자재를 갈바륨도금과 스테인레스강으로 제작하였다. 또한, 흡음재 내 먼지의 침착을 방지하기 위해 Aluminum sheet로 표면처리를 하였으며 배기 풍속에 의한 비산을 방지하기 위해 타공판으로 지지, 고정한다.
- 본 보고서에서는 대형굴뚝의 소음저감을 위해 소음기를 적용하였으며 소음기를 이용한 효과적인 방음설계를 위해 여러 가지 검토방안을 적용하였다.
- 성능예측은 Stack 내부에 설치되는 소음기 길이에 따라 평가하였다. 소음기 설치위치는 지상 28m 지점이다.
- 소음기 적용 현장은 L공장으로 Stack 중간부에 25m의 소음기를 적용하였으며 스택 상단부에서 소음기 적용 전/후의 소음을 각각 측정하여 소음기 효과를 검토하였다.
- 음원은 백색잡음을 사용하였으며 출구단 1.2m를 측정지점으로 하여 모형의 형태별 측정결과를 비교하였다. 테스트 모형의 길이는 2500mm로 동일하게 적용하였다.
- 해석주파수는 node수의 한계 및 해석시간의 효율성을 위해 상대적으로 영향성이 큰 100~250Hz의 저주파 대역으로 한정하였다. 이 중 1/3-octave band의 주요주파수인 100, 125, 160, 200, 250Hz에 대하여 해석을 실시하였으며 대표적으로 160Hz 해석결과를 Fig3.3~3.5에 나타내었다.
- 해석과정은 Fig3.3과 같이 Stack 연도 내 Fan 출구 위치면을 가진시켜 음을 발생시키고 소음기를 통과하여 Stack 출구단에서 예측되는 음압레벨 결과를 확인하도록 한다.
대상 데이터
- Stack 배기 성분의 화학적 물성을 고려하여 소음기 자재를 갈바륨도금과 스테인레스강으로 제작하였다. 또한, 흡음재 내 먼지의 침착을 방지하기 위해 Aluminum sheet로 표면처리를 하였으며 배기 풍속에 의한 비산을 방지하기 위해 타공판으로 지지, 고정한다.
- 실험방법은 Type이 원형 Lining과 +형 스프리터, 두개의 모형을 제작하여 테스트하였으며 제작 모델의 형태는 Fig3.6과 같다.
- 2m를 측정지점으로 하여 모형의 형태별 측정결과를 비교하였다. 테스트 모형의 길이는 2500mm로 동일하게 적용하였다.
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[Fig3.3 해석모델]
해석주파수는 node수의 한계 및 해석시간의 효율성을 위해 상대적으로 영향성이 큰 100~250Hz의 저주파 대역으로 한정하였다
. 이 중 1/3-octave band의 주요주파수인 100, 125, 160, 200, 250Hz에 대하여 해석을 실시하였으며 대표적으로 160Hz 해석결과를 Fig3.
데이터처리
- 예측을 위한 해석프로그램은 SYSNOISE를 사용하였으며 해석방법은 BEM Direct로 해석하였다.
이론/모형
- 이론적 검토를 위해 흡음형 소음기의 감쇠량 산정식을 사용한다.
성능/효과
- 1. 구조적인 문제와 저주파 특성이 강한 음원 특성을 고려할 때, 일반 스프리터 Type 및 원형 소음기 보다 +형 스프리터 Type의 소음기가 효과적인 것으로 나타난다.
- 2. 고주파 대역의 예상보다 낮은 저감량은 공장 배경 소음(주변설비)에 의한 영향으로 판단되며 Stack 소음에 대하여 적용된 소음기에 의한 방음대책이 효과적인 것으로 나타난다.
- 3. 예측결과는 해석프로그램에 의한 예측이 비교적 정확하게 나타나지만 프로그램 적용범위의 한계 및 200Hz이상에서 발생하는 이상 결과에 대한 검토가 필요할 것으로 판단된다.
- 공장 Stack 소음은 발생원의 높이가 높아 넓은 지역에 영향을 미치며 특성상 저주파 성분이 많아 회절도 쉽게 발생하고 먼 거리까지 전달된다. 따라서, Stack 소음은 전달경로 및 수음원에서의 소음감소는 효과적이지 못하며 음원에서의 발생소음도 감소 방안이 효율적이다.
- 예측결과 주파수별 특성은 흡음재의 특성과 유사하게 500, 1KHz에서 최대 저감효과가 예측되었으며 길이별 특성은 길이에 비례하는 예측결과가 나타난다. 소음기 길이 10m에서 -4dB(A)가 예측되며 20m에서 -7.
- 측정결과 주파수에 비례하여 저감량이 증가하는 경향을 보이며 전체적으로 유사한 값을 보이나 저주파 대역에서는 원형에 비해 +형 스프리터 Type이 효과가 좋은 것으로 나타나 저주파 소음이 강한 Stack에 적합한 것으로 평가되었다.
- 측정결과, 저주파 대역의 Peak가 눈에 띄게 감소하였으며 측정소음도의 저감량은 94dB(A)에서 78dB(A)로 18dB 저감되었다.
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