Resonance Condition of the Resonance Cavity and Air Gap in the Sacred Bell of the Great King Seongdeok

Korean bell is hung with some air gap between the bell bottom and the ground. In addition, it has a peculiar acoustic element, so called resonance cavity below the bell. A proper design of the air gap and cavity size dramatically amplifies the bell sound by resonance effect. Bell interior cavity, air gap and resonance cavity consist of an acoustic cavity system. When the acoustic cavity frequency coincides with the natural frequency of the bell body, the frequency component is significantly amplified. On the Sacred Bell of the Great King Seongdeok, this study proposes a resonance condition of the cavity system considering air gap effect for the first time. With the exact dimension of the bell, boundary element analysis is performed using SYSNOISE. Finally, this study reveals how the temperature in season influences the resonance condition and proposes a concept of variable type resonance cavity. By using the variable type resonance cavity, the cavity size is controlled on site and exact resonance is available regardless of temperature difference in season.

성덕대왕신종의 명동과 간극의 공명조건

한국종은 지면으로부터 일정한 간극을 두고 매달리며, 종 아래에 명동이라고 불리는 독특한 음향학적 요소를 갖고 있다. 간극과 명동의 적절한 설계는 공명효과에 의하여 종소리를 극적으로 증폭시킨다. 종체의 내부공동과 간극, 그리고 명동으로 구성된 음향공동계는 공명주파수와 모드를 갖는데, 공명주파수가 종체의 고유진동수에 일치하게 되면, 그 주파수성분이 크게 증폭된다. 이 연구는 성덕대왕신종을 대상으로 간극효과를 고려한 명동의 공명조건을 처음으로 제시한다. 공명조건을 구하기 위하여 신종의 실제 치수를 사용하여 SYSNOISE를 이용한 경계요소해석을 수행하였다. 또한, 계절에 따른 기온의 차이가 공명조건에 어떠한 영향을 미치는가를 규명하고, 가변형 명동의 개념을 제시함으로써, 현장에서 온도차를 보정하여 정확한 공명조건을 구현시킬 수 있는 방안을 제공한다.