KR100936786B1 - 반 능동형 흡음 시스템 및 이를 이용한 흡음 방법 - Google Patents

반 능동형 흡음 시스템 및 이를 이용한 흡음 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 흡음성능을 가지는 다공성 판을 강성 벽체에 간격을 두고 배치하여 흡음 성능을 발휘하도록 함에 있어서, 흡음하고자 하는 소음의 주파수 특성을 파악하고, 그에 따라 다공성 판과 강성 벽체 사이의 간격을 소음의 주파수 특성에 따라 조절하여 특정 주파수의 소음을 능동적으로 흡음함으로써 흡음 성능을 극대화시킨 새로운 형태의 반(半) 능동형(Semi-Active) 흡음 시스템 및 이를 이용한 흡음 방법에 관한 것이다.
본 발명에서는 다공성 재질의 다공성판으로 이루어지고, 판에 대하여 수직하게 관통공 형태의 공극(11)이 복수개로 형성되어 있으며, 벽체(12)의 사이에 배후 공기층(13)이 형성되도록 벽체(12)의 전면에 간격을 두고 설치되는 다공성 흡음판(10)과; 상기 다공성 흡음판(10)이 간격을 두고 벽체(12)에 설치되도록 함과 동시에, 다공성 흡음판(10)과 벽체(12) 사이에 형성된 배후 공기층(13)의 두께가 가변되도록 신축되는 신축지지장치(20)와; 소음이 입력되는 소음입력장치(31)와; 소음입력장치(31)로부터 전송되어 오는 소음의 주파수를 분석하고, 다공성 흡음판(10)에 형성된 공극(11)의 직경, 상기 공극(11)간의 거리 및 다공성 흡음판(10) 자체의 두께에 기초하여, 측정된 소음의 주파수에 대해 최적의 흡음률을 발휘할 수 있는 배후 공기층의 두께를 결정해서 상기 신축지지장치(20)로 하여금 결정된 배후 공기층의 두께를 만들도록 신축하게 하는 신호를 전송하여 신축지지장치(20)를 제어하는 신축제어장치(30)를 포함하는 것을 특징으로 하는 반 능동형 흡음 시스템 및 이를 이용한 흡음 방법이 제공된다.

Description

반 능동형 흡음 시스템 및 이를 이용한 흡음 방법{Semi-Active Noise Absorber System and Noise Absorbing Method using the Semi-Active Noise Absorber System}
본 발명은 반(半) 능동형(Semi-Active) 흡음 시스템 및 이를 이용한 흡음 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 흡음성능을 가지는 다공성 판을 강성 벽체에 간격을 두고 배치하여 흡음 성능을 발휘하도록 함에 있어서, 흡음하고자 하는 소음의 주파수 특성을 파악하고, 그에 따라 다공성 판과 강성 벽체 사이의 간격을 소음의 주파수 특성에 따라 조절하여 특정 주파수의 소음을 능동적으로 흡음함으로써 흡음 성능을 극대화시킨 새로운 형태의 반(半) 능동형(Semi-Active) 흡음 시스템 및 이를 이용한 흡음 방법에 관한 것이다.
소음방지를 위하여 사용되는 흡음기술로서, 포러스 콘크리트 등과 같은 다공성 재료로 이루어진 흡음재(주로 판형상으로 제작)를 건물의 내,외벽이나 문 등과 같은 벽체에 설치하는 방안이 있다.
도 1에는 다공성 흡음재(100)를 벽체(110)에 설치한 형상을 보여주는 개략도가 도시되어 있다. 도면에 도시된 것처럼 종래의 다공성 흡음재(100)는 판형상으로 이루어지는데, 상기 다공성 흡음재(100)는 벽체(110) 면과의 사이게 배후 공기층(120)이 형성되도록 간격재(121)에 의해 벽체(110) 면과 간격을 두고 설치된다. 특히, 상기 다공성 흡음재(100)는, 판에 대하여 수직하게 관통공 형태의 공극(101)이 복수개로 형성되어 있는 다공판으로 이루어지는 것이 일반적이다.
기존의 연구 결과에 따르면, 위와 같이 복수개의 공극(101)이 형성된 다공판 형태의 다공성 흡음재(100)를 벽체(110)에 간격을 두고 설치한 경우, 다공성 흡음재(100)와 벽체(110) 사이의 간격 즉, 배후 공기층(120)의 두께에 따라서 흡음효과가 극대화되는 소리의 주파수가 다르다고 알려져 있다.
도 2 내지 도 4에는 각각 다공성 흡음재(100)에 형성된 공극(101)의 반지름, 공극(101) 간의 간격 및 다공성 흡음재(100)의 두께를 각각 0.3mm, 2mm, 1mm로 일정하게 하고, 배후 공기층(120)의 두께를 각각 50mm(도 2), 20mm(도 3) 및 5mm(도 4)로 변화시켰때, 흡음률과 소음의 주파수 관계를 보여주는 그래프도가 도시되어 있다. 도면에서 알 수 있듯이, 배후 공기층(120)의 두께가 달라지면 흡음효과가 극대화되는(흡음률이 최대가 되는) 소리의 주파수 대역도 변화되는 것이다.
그런데 종래에는 위와 같은 다공판 형태의 다공성 흡음재(100)를 벽체(110)에 설치할 때 하나의 정해진 간격 즉, 하나의 정해진 배후 공기층 두께로만 설치하였으므로, 어떤 특정한 주파수 대역의 소리는 흡음할 수 있지만, 다른 주파수를 가지는 소음이 발생할 경우에는 효과적인 흡음성능을 발휘할 수 없다는 한계가 있었 다.
본 발명은 위와 같은 종래기술의 한계를 극복하기 위하여 개발된 것으로서, 다공판 형태의 다공성 흡음재를 벽체와 간격을 두고 벽체에 설치함에 있어서, 발생되는 소음의 주파수 특성을 파악하여 해당 주파수의 흡음에 적합하도록 다공성 흡음재와 벽체 사이의 간격을 자동적으로 조절할 수 있도록 함으로써, 발생되는 소음의 주파수 대역이 변화하더라도 그에 맞추어 효율적으로 흡음할 수 있도록 함으로써 흡음성능을 극대화시킬 수 있도록 하는 것을 목적으로 한다.
본 발명에서는 위와 같은 목적을 달성하기 위한 수단으로서, 다공판 형태의 다공성 흡음재와 벽체 사이에 배후 공기층이 형성되도록, 상기 다공성 흡음재가 벽체의 전면에 간격을 두고 설치됨에 있어서, 상기 배후 공기층에는 신축에 의해 상기 배후 공기층의 두께를 조절할 수 있는 신축지지장치가 설치되고, 소음입력장치를 통해 측정된 소음의 주파수 대역을 분석하여 상기 다공성 흡음재에 의한 흡음률을 극대화시킬 수 있는 배후 공기층의 두께를 산출하여, 상기 신축지지장치가 산출된 두께에 맞추어 신축되도록 함으로써, 발생된 소음의 흡음효과를 극대화할 수 있는 흡음 시스템 및 흡음 방법이 제공된다.
본 발명에서는 위와 같은 목적을 달성하기 위한 구체적인 수단으로서, 다공성 재질의 다공성판으로 이루어지고, 판에 대하여 수직하게 관통공 형태의 공극이 복수개로 형성되어 있으며, 벽체의 사이에 배후 공기층이 형성되도록 벽체의 전면에 간격을 두고 설치되는 다공성 흡음판과; 상기 다공성 흡음판이 간격을 두고 벽체에 설치되도록 함과 동시에, 다공성 흡음판과 벽체 사이에 형성된 배후 공기층의 두께가 가변되도록 신축되는 신축지지장치와; 소음이 입력되는 소음입력장치와; 소음입력장치로부터 전송되어 오는 소음의 주파수를 분석하고, 다공성 흡음판에 형성된 공극의 직경, 상기 공극간의 거리 및 다공성 흡음판 자체의 두께에 기초하여, 측정된 소음의 주파수에 대해 최적의 흡음률을 발휘할 수 있는 배후 공기층의 두께를 결정해서 상기 신축지지장치로 하여금 결정된 배후 공기층의 두께를 만들도록 신축하게 하는 신호를 전송하여 신축지지장치를 제어하는 신축제어장치;를 포함하는 것을 특징으로 하는 반 능동형 흡음 시스템이 제공된다.
또한 본 발명에서는 다공성 재질의 다공성판으로 이루어지고, 판에 대하여 수직하게 관통공 형태의 공극이 복수개로 형성되어 있는 다공성 흡음판을, 신축이 가능한 신축지지장치에 의해, 상기 다공성 흡음판과 벽체의 사이에 배후 공기층이 형성되도록 벽체의 전면에 간격을 두고 설치하는 단계; 소음이 입력되는 소음입력장치를 통해 측정된 소음의 신호를 신축제어장치로 전송하는 단계; 소음입력장치로부터 전송되어 오는 소음의 주파수를 상기 신축제어장치에 의해 분석하여, 다공성 흡음판에 형성된 공극의 직경, 상기 공극간의 거리 및 다공성 흡음판 자체의 두께에 기초하여, 측정된 소음의 주파수에 대해 최적의 흡음률을 발휘할 수 있는 배후 공기층의 두께를 결정하는 단계; 및 신축지지장치를 제어하는 신호를 상기 신축제어장치로부터 상기 신축지지장치로 전송하여 상기 신축지지장치로 하여금 결정된 배후 공기층의 두께를 만들도록 신축하게 하는 단계;를 포함하여, 측정된 소음에 적합한 흡음성능을 발휘하도록 하는 것을 특징으로 하는 반 능동형 흡음방법이 제공된다.
본 발명에 의하면, 다공판 형태의 다공성 흡음재와 벽체 사이에 형성된 배후 공기층의 두께를, 소음시키고자 하는 소리의 주파수를 분석하여 높은 흡음률이 이루어지도록 조절함으로써, 다공성 흡음재의 흡음 성능을 극대화시킬 수 있게 된다.
특히, 발생되는 소음의 주파수가 변화되는 경우에도, 그에 맞추어 배후 공기층의 두께를 자동적으로 조절할 수 있으므로, 소음의 주파수 변화에 대해서도 지속적으로 우수한 흡음성능을 발휘할 수 있게 되는 장점이 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 하나의 실시예로서 설명되는 것이며 이것에 의해 본 발명의 기술적 사상과 그 핵심 구성 및 작용이 제한되지 않는다.
도 5에는 본 발명에 따른 반 능동형 흡음 시스템의 개략도가 도시되어 있고, 도 6에는 도 5의 선 A-A에 따른 단면도가 도시되어 있다.
도면에 도시된 것처럼, 본 발명에 따른 반 능동형 흡음 시스템은, 벽체(12)의 사이에 배후 공기층(13)이 형성되도록 벽체(12)의 전면에 간격을 두고 설치되는 다공성 흡음판(10)을 포함한다. 상기 다공성 흡음판(10)은, 판에 대하여 수직하게 관통공 형태의 공극(11)이 복수개로 형성되어 있는 다공판으로 이루어지며, 포러스 콘크리트(porous concrete)와 같은 다공성 재질로 제작될 수 있다. 그러나 포러스 콘크리트에 한정되는 것은 아니다.
본 발명에 따른 반 능동형 흡음 시스템은, 상기 다공성 흡음판(10)의 배면과 벽체(12)의 전면 사이에 배후 공기층(13)이 형성되도록, 상기 다공성 흡음판(10)을 벽체(12)와 간격을 두고 설치되도록 함과 동시에, 상기 다공성 흡음판(10)과 벽체(12) 사이의 간격 즉, 배후 공기층(13)의 두께가 가변되도록 신축될 수 있는 신축지지장치(20)가 구비된다. 즉, 신축지지장치(20)를 이용하여 다공성 흡음판(10)을 벽체(12)에 간격을 두고 설치하는 것이다.
좀더 구체적으로 살펴보면, 상기 신축지지장치(20)는 예를 들면 유압잭과 같이 신축할 수 있는 장치로서 일측은 벽체(12)의 전면에 부착되고 타측은 다공성 흡음판(10)에 부착되어, 상기 다공성 흡음판(10)을 지지하면서 상기 다공성 흡음판(10)이 간격을 두고 벽체(12)에 설치되도록 한다. 후술하는 것처럼, 상기 신축지지장치(20)는 신축제어장치(30)로부터의 신호에 따라 신장하거나 또는 수축하여, 소음하고자 하는 소리의 특성에 맞추어 상기 다공성 흡음판(10)의 배면과 벽체(12)의 전면 사이의 거리(배후 공기층의 두께)를 변화시키게 된다.
한편 본 발명에 따른 반 능동형 흡음 시스템은, 소음이 입력되는 소음입력장치(31)와, 상기 소음입력장치(31)로부터 전달되어 오는 신호를 분석하여 발생된 소음의 주파수 대역을 분석하고, 분석된 결과에 따라 상기 신축지지장치(20)의 신장 또는 수축 신호를 발생시키는 신축제어장치(30)를 포함한다.
상기 소음입력장치(31)는, 예를 들어 마이크 장치 등과 같이 소리가 입력되면 입력된 소음을 전기적 신호로 변환하여 전송하는 장치로 구성될 수 있다. 따라서 소음입력장치(31)를 이용하여 소음을 측정하는 것이다. 상기 소음입력장치(31)로 입력된 소음 신호는 신축제어장치(30)로 전송된다. 상기 신축제어장치(30)는, 예를 들어 컴퓨터로 구성될 수 있는데, 소음입력장치(31)로부터 전송되어 오는 소음의 주파수를 분석하고, 벽체(12)에 설치된 다공성 흡음판(10)의 제원, 즉 다공성 흡음판(10)에 형성된 공극(11)의 직경, 상기 공극(11)간의 거리, 다공성 흡음판(10) 자체의 두께 등의 자료에 기초하여, 측정된 소음의 주파수에 대해 최적의 흡음률을 발휘할 수 있는 배후 공기층의 두께를 결정한다.
구체적으로 배후 공기층의 두께(D)를 결정하기 위한 이론적인 배경을 설명한다.
도 7에는 배후 공기층의 두께(D)와, 다공성 흡음판(10)의 두께(t), 다공성 흡음판(10)에 형성된 공극(11)간의 거리(b), 공극(11)의 직경(d), 및 소리의 각 주파수(angular frequency)(ω)와의 관계를 수학적으로 정리하기 위한 개념도가 도시되어 있다.
본 발명에서는 배후 공기층의 두께(D)를 결정함에 있어서, 다공성 흡음판과 그에 형성된 공극과의 관계를 이론적으로 설명할 때 사용되는 일렉트로-아쿠스틱 모델(Electro-acoustic model)을 이용하였다. 일렉트로-아쿠스틱 모델은 음향임피던스의 계산을 쉽게 하기 위하여 회로이론의 임피던스 계산방법을 도입한 것이다.
도 7에서 M은 리액턴스(Reactance)를 의미하고, R은 레지스턴스(Resistance)를 의미한다. Za는 다공성 흡음판(10)에 형성된 공극의 임피던스를 의미하며, 소문자로 표시된 za는 다공성 흡음판(10) 자체(판부분 및 공극을 포함한 다공성 흡음판 전체)의 임피던스를 의미한다. Z(D)는 상기 다공성 흡음판(10)의 배면과 벽체(12)의 전면 사이에 형성된 배후 공기층에 대한 임피던스(Impedance)를 의미하며 아래의 수학식1과 같이 정리된다. 수학식 1에서 j는
Figure 112009036070683-pat00001
이며, ρ0는 공기의 밀도로서 1.20 kg/㎥ 인 값이다. 또한 ω는 음파의 각 진동수(angular frequency)이고, η는 공기의 동적 점성(dynamic viscosity)로서 1.79×10-5kg/(m·s) 인 값이다. c0 는 공기 중에서의 소리 속도인 340 m/s인 값이다.
도 7에 도시된 개념도로부터 다공성 흡음판 전체에 대한 임피던스 za와 다공성 흡음판에 형성된 공극의 임피던스 Za, 그리고 리액턴스(M) 및 레지스턴스(R)의 관계를 수학식으로 표현하면 아래의 수학식 2 내지 수학식 5와 같다.
Figure 112009036070683-pat00002
Figure 112009036070683-pat00003
Figure 112009036070683-pat00004
Figure 112009036070683-pat00005
Figure 112009036070683-pat00006
위의 수학식 2에서 p는 공극이 판에서 차지하는 넓이의 비율을 나타내는데, 이는 수학식 6과 같이 정의된다. β는 음향 레이놀즈 수(acoustic Reynolds number)로서, 소리에 의한 압력과 소리의 점성에 의해 각각 독립적으로 야기되는 스트레스에 대한 파라미터이며, 아래의 수학식 7과 같이 정의된다.
Figure 112009036070683-pat00007
Figure 112009036070683-pat00008
따라서 도 7에 도시된 회로 내의 전체 임피던스 Zall는 수학식 8과 같이 나타낼 수 있다.
Figure 112009036070683-pat00009
위의 수학식 1 내지 8로부터 흡음 시스템의 음향흡수율 α를 수학식으로 도출하면 아래의 수학식 9와 같다.
Figure 112009036070683-pat00010
수학식 9에서 음향흡수율 α가 최대가 될 때는 분모가 최소가 되었을 때이다. 다공성 흡음재(10)를 이용하여 소음을 하는 경우, 다공성 흡음재(10)의 두께(t), 공극 간 거리(b), 및 공극의 직경(d)은 미리 정해지는 값이며, 상황에 따라 변하는 값은 소리에 대한 각진동수(ω)와 결정하고자 하는 배후 공기층의 두께(D) 만이 변수가 된다. 즉, 수학식 1 내지 8을 종합하면, 수학식 9에서 Rall은 D와 ω에 대한 함수가 아니며, Rall은 고정값이 된다. 따라서 음향흡수율 α가 최대가 될 때는 수학식 9의 분모가 최소가 되었을 때, 즉, 수학식 10과 같이 Mall이 0(zero)일 때이다. 그러므로 음향흡수율 α의 최대값 αmax에 대해서는 수학식 11의 관계식이 성립한다.
Figure 112009036070683-pat00011
Figure 112009036070683-pat00012
한편, 위의 수학식 10에서 ω0는 제어하고자 하는 주파수 즉, 소음하고자 하는 소리에 대한 측정 주파수이다. 수학식 10에 수학식 5를 대입하여 정리하면 수학식 12를 도출할 수 있고, 수학식 12를 통해 D를 산출할 수 있다.
Figure 112009036070683-pat00013
정리하면, 상기 신축제어장치(30)는, 상기 소음입력장치(31)로부터 입력된 소음 신호에 대해 공지된 고속 퓨리에 변환(Fast Fourier Transform/FFT) 작업을 수행하여 소음 신호를 주파수로 표현되는 신호로 변환하여, 가장 강도가 강한 주파수 대역을 파악한다. 이와 같이 파악된 강도가 가장 강한 주파수가 바로 위의 수학식에서 ω0가 되는 것이다.
후속하여 신축제어장치(30)는, 이미 알고 있는 다공성 흡음판(10)의 두께(t), 다공성 흡음판(10)에 형성된 공극(11)간의 거리(b) 및 공극(11)의 직경(d)의 값을 사용자가 입력하게 되면, 이들 값을 상기 수학식 7 및 수학식 12에 대입하여, 측정된 소음의 주파수 ω0에 대해 흡음 효율이 최대가 되는 배후 공기층의 두께(D)를 계산하게 되는 것이다.
이와 같이 측정된 소음의 주파수 특성에 기초하여, 해당 주파수의 흡음에 적합한 배후 공기층의 두께(D)가 계산되어 결정되면, 상기 신축제어장치(30)는 상기 신축지지장치(20)로 작동신호를 발송한다. 신축지지장치(20)는 신축제어장치(30)의 신호에 따라 신축함으로써, 배후 공기층의 두께를 위에서 계산된 값에 맞도록 변화시킨다. 즉, 신축제어장치(30)는 신호를 발하여 신축지지장치(20)를 신축시킴으로써, 상기 다공성 흡음판(10)의 배면과 벽체(12)의 전면 사이의 거리가, 상기 결정된 최적 배후 공기층의 두께가 되도록 조정하는 것이다.
이와 같은 본 발명에 의하면, 발생되는 소음의 주파수 특성을 신축제어장치(30)에 의해 분석하여, 해당 주파수에 대해 최적의 흡음률을 발휘할 수 있도록 배후 공기층의 두께를 자동적으로 조절할 수 있게 된다. 따라서 주파수가 다른 소음이 발생하더라도 흡음성능을 극대화시킬 수 있게 된다. 즉, 시간에 따라서 주파수가 다른 소음이 발생하게 되더라도, 해당 소음의 주파수에 맞추어 최적의 흡음률을 발휘할 수 있도록 배후 공기층의 두께가 변경되므로, 흡음성능이 극대화되는 효과가 발휘되는 것이다.
이와 같이 본 발명은 단순히 소음을 수동적으로 흡음을 하는 형태에서 벗어나서, 소음의 특성에 맞는 최적의 흡음상태가 되도록 능동적인 변화를 가하는 구성을 가지고 있으므로 우수한 흡음성능을 발휘할 수 있게 된다.
도 1은 종래 기술에 따라 다공성 흡음재를 벽체에 설치한 형상을 보여주는 개략도이다.
도 2 내지 도 4는 각각 다공성 흡음재와 벽체 사이에 형성되는 배후 공기층의 두께에 따른 흡음률의 변화를 보여주는 그래프도이다.
도 5는 본 발명에 따른 반 능동형 흡음 시스템의 개략도이다.
도 6은 도 5의 선 A-A에 따른 단면도이다.
도 7은 본 발명에 있어서 배후 공기층의 두께, 다공성 흡음판의 두께, 다공성 흡음판에 형성된 공극간의 거리, 공극의 직경, 및 소리의 각 주파수(angular frequency)의 관계를 수학적으로 정리하기 위한 개념도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10 다공성 흡음판
20 신축지지장치
30 신축제어장치

Claims (4)

  1. 다공성 재질의 다공성판으로 이루어지고, 판에 대하여 수직하게 관통공 형태의 공극(11)이 복수개로 형성되어 있으며, 벽체(12)의 사이에 배후 공기층(13)이 형성되도록 벽체(12)의 전면에 간격을 두고 설치되는 다공성 흡음판(10)과;
    상기 다공성 흡음판(10)이 간격을 두고 벽체(12)에 설치되도록 함과 동시에, 다공성 흡음판(10)과 벽체(12) 사이에 형성된 배후 공기층(13)의 두께가 가변되도록 신축되는 신축지지장치(20)와;
    소음이 입력되는 소음입력장치(31)와;
    소음입력장치(31)로부터 전송되어 오는 소음의 주파수를 분석하고, 다공성 흡음판(10)에 형성된 공극(11)의 직경, 상기 공극(11)간의 거리 및 다공성 흡음판(10) 자체의 두께에 기초하여, 측정된 소음의 주파수에 대해 최적의 흡음률을 발휘할 수 있는 배후 공기층의 두께(D)를 결정해서 상기 신축지지장치(20)로 하여금 결정된 배후 공기층의 두께를 만들도록 신축하게 하는 신호를 전송하여 신축지지장치(20)를 제어하는 신축제어장치(30);를 포함하는 것을 특징으로 하는 반 능동형 흡음 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 신축제어장치(30)는, 사용자에 의해 주어진 이미 알고 있는 값인 다공 성 흡음판(10)의 두께, 다공성 흡음판(10)에 형성된 공극(11)간의 거리 및 공극(11)의 직경의 값을 아래의 수학식 7 및 수학식 12에 대입하여, 측정된 소음의 주파수 ω0에 대해 흡음 효율이 최대가 되는 배후 공기층의 두께(D)를 계산하여 결정하는 것을 특징으로 하는 반 능동형 흡음 시스템.
    (수학식 7)
    Figure 112009036070683-pat00014
    (수학식 12)
    Figure 112009036070683-pat00015
    (위의 수학식 7 및 수학식 12에서, D는 측정된 소음의 주파수 ω0에 대해 흡음 효율이 최대가 되는 배후 공기층의 두께이며, t는 다공성 흡음판(10)의 두께이며, b는 다공성 흡음판(10)에 형성된 공극(11)간의 거리이고, d는 다공성 흡음판(10)에 형성된 공극(11)의 직경이며, ρ0는 공기의 밀도로서 1.20 kg/㎥ 인 값이고, ω0는 측정된 소음의 각 진동수(angular frequency)이고, η는 공기의 동적 점 성(dynamic viscosity)로서 1.79×10-5kg/(m·s) 인 값이며. c0 는 공기 중에서의 소리 속도인 340 m/s인 값이다.)
  3. 다공성 재질의 다공성판으로 이루어지고, 판에 대하여 수직하게 관통공 형태의 공극(11)이 복수개로 형성되어 있는 다공성 흡음판(10)을, 신축이 가능한 신축지지장치(20)에 의해, 상기 다공성 흡음판(10)과 벽체(12)의 사이에 배후 공기층(13)이 형성되도록 벽체(12)의 전면에 간격을 두고 설치하는 단계;
    소음이 입력되는 소음입력장치(31)를 통해 측정된 소음의 신호를 신축제어장치(30)로 전송하는 단계;
    소음입력장치(31)로부터 전송되어 오는 소음의 주파수를 상기 신축제어장치(30)에 의해 분석하여, 다공성 흡음판(10)에 형성된 공극(11)의 직경, 상기 공극(11)간의 거리 및 다공성 흡음판(10) 자체의 두께에 기초하여, 측정된 소음의 주파수에 대해 최적의 흡음률을 발휘할 수 있는 배후 공기층의 두께(D)를 결정하는 단계; 및
    신축지지장치(20)를 제어하는 신호를 상기 신축제어장치(30)로부터 상기 신축지지장치(20)로 전송하여 상기 신축지지장치(20)로 하여금 결정된 배후 공기층의 두께를 만들도록 신축하게 하는 단계;를 포함하여, 측정된 소음에 적합한 흡음성능을 발휘하도록 하는 것을 특징으로 하는 반 능동형 흡음방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 신축제어장치(30)에서 배후 공기층의 두께(D)를 결정하는 단계에서,
    상기 신축제어장치(30)는, 사용자에 의해 주어진 이미 알고 있는 값인 다공성 흡음판(10)의 두께, 다공성 흡음판(10)에 형성된 공극(11)간의 거리 및 공극(11)의 직경의 값을 아래의 수학식 7 및 수학식 12에 대입하여, 측정된 소음의 주파수 ω0에 대해 흡음 효율이 최대가 되는 배후 공기층의 두께(D)를 계산하여 결정하는 것을 특징으로 하는 반 능동형 흡음방법.
    (수학식 7)
    Figure 112009036070683-pat00016
    (수학식 12)
    Figure 112009036070683-pat00017
    (위의 수학식 7 및 수학식 12에서, D는 측정된 소음의 주파수 ω0에 대해 흡음 효율이 최대가 되는 배후 공기층의 두께이며, t는 다공성 흡음판(10)의 두께이며, b는 다공성 흡음판(10)에 형성된 공극(11)간의 거리이고, d는 다공성 흡음 판(10)에 형성된 공극(11)의 직경이며, ρ0는 공기의 밀도로서 1.20 kg/㎥ 인 값이고, ω0는 측정된 소음의 각 진동수(angular frequency)이고, η는 공기의 동적 점성(dynamic viscosity)로서 1.79×10-5kg/(m·s) 인 값이며. c0 는 공기 중에서의 소리 속도인 340 m/s인 값이다.)
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101498389B1 (ko) * 2013-11-15 2015-03-05 김재평 능동형 흡음장치
KR101636239B1 (ko) * 2015-12-04 2016-07-05 주식회사 티씨엠씨건축사사무소 건축 내장용 천정 패널 구조물
KR101859463B1 (ko) * 2017-11-21 2018-05-21 음향컨설팅그룹라라(주) 흡음율 조절이 가능한 흡음 모듈 패널
CN108867986A (zh) * 2018-07-02 2018-11-23 长春理工大学 组合式变频吸声砖
WO2020004891A1 (ko) * 2018-06-25 2020-01-02 음향컨설팅그룹라라(주) 사용자 맞춤형 흡음구조 제안 장치 및 방법
KR102340606B1 (ko) * 2021-09-06 2021-12-20 (주)신바람 친환경 금속흡음재
KR20230094515A (ko) 2021-12-21 2023-06-28 (주)환경에스엔텍 각도 조절이 가능한 잔향 시간 가변 시스템

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111564149B (zh) * 2020-04-30 2023-11-21 中国飞机强度研究所 基于可控阻抗边界的空腔结构噪声控制方法及控制装置
CN113104151B (zh) * 2021-04-19 2022-01-04 江苏航运职业技术学院 一种基于船舶机舱的降噪板材及其降噪方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100374410B1 (ko) 1999-06-26 2003-03-03 주식회사 에이브이티 벽체 흡음판

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1993000262A1 (en) * 1991-06-27 1993-01-07 Harco Steel, Inc. Sound absorbing wall panel for use along highways
JPH1088690A (ja) * 1996-09-11 1998-04-07 Taisei Corp 内装用ボードの直貼り工法と遮音壁構造
JP2003268728A (ja) * 2002-03-13 2003-09-25 Kurimoto Ltd 遮音吸音板

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100374410B1 (ko) 1999-06-26 2003-03-03 주식회사 에이브이티 벽체 흡음판

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101498389B1 (ko) * 2013-11-15 2015-03-05 김재평 능동형 흡음장치
WO2015072780A1 (ko) * 2013-11-15 2015-05-21 김재평 주파수 선택과 확산 기능을 갖는 가변 잔향장치
KR101636239B1 (ko) * 2015-12-04 2016-07-05 주식회사 티씨엠씨건축사사무소 건축 내장용 천정 패널 구조물
KR101859463B1 (ko) * 2017-11-21 2018-05-21 음향컨설팅그룹라라(주) 흡음율 조절이 가능한 흡음 모듈 패널
WO2020004891A1 (ko) * 2018-06-25 2020-01-02 음향컨설팅그룹라라(주) 사용자 맞춤형 흡음구조 제안 장치 및 방법
CN108867986A (zh) * 2018-07-02 2018-11-23 长春理工大学 组合式变频吸声砖
KR102340606B1 (ko) * 2021-09-06 2021-12-20 (주)신바람 친환경 금속흡음재
KR20230094515A (ko) 2021-12-21 2023-06-28 (주)환경에스엔텍 각도 조절이 가능한 잔향 시간 가변 시스템

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