[논문]통계적 에너지법(SEA)을 이용한 굴삭기 외부 소음 해석

윤상돈; 강종민; 전범석; 김혜연

[국내논문] 통계적 에너지법(SEA)을 이용한 굴삭기 외부 소음 해석
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윤상돈 (볼보건설기계(주), VPD) , 강종민 (볼보건설기계(주), VPD) , 전범석 (볼보건설기계(주), Verification & Validation) , 김혜연 (볼보건설기계(주), Test & Proto Operations)

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또한, 한국기계연구원(KIMM)과 함께 음향특성데 이터 확보를 위한 시험을 진행하여, 현재 사용 중인 소재에 대한 투과손실(TL) 및 흠음률 데이터를 확보하였으며, Inverse Source Calculation(ISC) 기법을 적용하여 굴삭기의 엔진 룸 내부의 소음원들을 모델링하였다. 본 논문에서는 구조기인 소음은 배제한 공기기인 소음만 고려하였다.

제안 방법

또한, Prototype 제작 후, 냉각/소음 시험을 통한 개선 작업이 주로 이루어 지고 있어, 많은 비용과 시간을 필요로 하고 있다. 이와 같은 비용 및 시간을 줄이기 위하여, Prototype 제작 전 단계인 개념설계 단계에서 Simulation 을 통하여 새로운 장비의 냉각/소음을 검증할 수 있는 방법 및 Process 를 고찰해 보았다.
통계적 에너지법(SEA) 을 적용하기 위해 상용 S/W 인 VA one 을 사용하였다. 또한, 한국기계연구원(KIMM)과 함께 음향특성데 이터 확보를 위한 시험을 진행하여, 현재 사용 중인 소재에 대한 투과손실(TL) 및 흠음률 데이터를 확보하였으며, Inverse Source Calculation(ISC) 기법을 적용하여 굴삭기의 엔진 룸 내부의 소음원들을 모델링하였다. 본 논문에서는 구조기인 소음은 배제한 공기기인 소음만 고려하였다.
시험을 통한 Inverse Source Calculation 기법을 적용하여, 굴삭기 엔진룸 내부에 있는 소음원들을 모델링하였다. 본 논문에서는, 엔진룸 내부의 소음원들을 14 개의 단극음원(monopole)으로 가정하고 28 개의 측정점을 구성하여 각 단극음원들의 음향 파워값을 계산하였으며, 이 값들은 굴삭기 SEA 모델에 입력파워로 활용되었다.
앞 절에서 구성된 굴삭기의 SEA 모델로부터 외부 소음 해석을 수행하였으며, 시험을 통하여 해석결과의 검증을 하였다. 먼저, 외부 방사 파워 스펙트럼의 비교결과, Fig.

대상 데이터

본 논문에서는 한국기계연구원(KIMM)을 통해, 현재 사용 중인 소재에 대한 투과손실(TL)과 흡음재의 흠음률 데이터를 Table1 과 Fig.2 와 같이 확보하였으며, 굴삭기 SEA 모델에 입력 파라미터로 활용되었다.

이론/모형

본 논문에서는, 고찰한 process 가운데 소음 해석 분야에 한한 것이며, 굴삭기의 외부 소음해석을 위하여 통계적 에너지법(SEA)를 적용하였으며, 시험을 통하여 이를 검증해 보았다. 통계적 에너지법(SEA) 을 적용하기 위해 상용 S/W 인 VA one 을 사용하였다.
본 논문에서는, 고찰한 process 가운데 소음 해석 분야에 한한 것이며, 굴삭기의 외부 소음해석을 위하여 통계적 에너지법(SEA)를 적용하였으며, 시험을 통하여 이를 검증해 보았다. 통계적 에너지법(SEA) 을 적용하기 위해 상용 S/W 인 VA one 을 사용하였다. 또한, 한국기계연구원(KIMM)과 함께 음향특성데 이터 확보를 위한 시험을 진행하여, 현재 사용 중인 소재에 대한 투과손실(TL) 및 흠음률 데이터를 확보하였으며, Inverse Source Calculation(ISC) 기법을 적용하여 굴삭기의 엔진 룸 내부의 소음원들을 모델링하였다.
시험을 통한 Inverse Source Calculation 기법을 적용하여, 굴삭기 엔진룸 내부에 있는 소음원들을 모델링하였다. 본 논문에서는, 엔진룸 내부의 소음원들을 14 개의 단극음원(monopole)으로 가정하고 28 개의 측정점을 구성하여 각 단극음원들의 음향 파워값을 계산하였으며, 이 값들은 굴삭기 SEA 모델에 입력파워로 활용되었다.

성능/효과

3 에서와 같이 315Hz 이상 영역에서 좋은 상관 관계(correlation)을 보여주고 있다. 또한, 개구부(open-hole)의 개폐와 흡음재의 탈,부착에 따른 외부 소음에 대한 기여도 예측도 Fig. 4 와 Fig. 5 에서와 같이 좋은 상관 관계를 가지는 것을 알 수 있었다.
이번 과제를 통하여, 굴삭기의 외부 소음 예측을 위하여 SEA 방법을 적용하였으며, 좋은 상관관계를 보여 주었다. 또한, 개념 설계단계에서 새로 개발될 장비의 소음 성능을 검증할 수 있는 방법 및 tool 이 개발되었다.

후속연구

하지만, 통계적 에너지법(SEA)는 저주파 대역에 대한 단점을 가지고 있으며, 향후 이 단점을 보완하기 위한 대책이 필요하다.

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