• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 2006년도 춘계학술대회논문집
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• pp.911-915
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• 2006

가스히터의 연소로부터 발생하는 소음 및 진동의 주원인은 연소소음(combustion roar)과 연소진동음(combustion oscillation)이다. 연소음의 특징은 음압이 넓은 주파수대에 걸쳐 비교적 일정하게 분포하고 있다. 본 논문에서 언급하고 있는 가스히터 초기 조건에서 볼 수 있는 상황으로 소음레벨이 낮고 진동 문제도 발생하지 않는다. 반면 연소진동음은 연소실내 기체의 고유진동수에 대하여 버너계가 Positive Feedback을 일으켜 공진할 때 발생되는 소음 및 진동이다. 연소진동의 발생 원인은 앞서 지적한 바와 같이, 연소할 때의 연소 진동수와 연소실의 구조적 고유진동수가 일치하면 큰 진동 및 소음을 발생시킨다. 따라서 소음 및 진동을 해결 할 수 있는 방법은 두 개의 고유진동수가 일치하지 않도록 하는 방법을 강구하여야 한다. 첫 번째 방법으로는 버너에서 연료와 공기량의 비율을 변화 시켜 진동수를 변화 시키거나, 연료와 공기의 통로길이, 연소실내에서의 연료와 공기의 혼합속도를 변화 시키는 방법이 있다. 두 번째 방법으로, 연소실의 고유진동수를 변화 시키는 방법으로 연소실의 길이나 덕트의 길이를 변경시켜 고유진동수의 주파수를 변경시키는 방법이다. 본 논문에서는 연소실의 조건을 변경하여 공명을 회피하는 방법을 채택하였고, 좋은 결과를 얻을 수 있었다.

• 소음진동
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• 제7권5호
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• pp.757-764
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• 1997

The well-developed noise separatrion techniques are applied to the V8 RG8 Diesel engine for the engine noise reduction of a commercial vehicle. For various loads and engine RPM's, the contribution of the combustion oriented noise and the mechanically induced noise was calculated under the small variations of the injection timing. For the given Diesel engine the mechanical noise is dominant for low rpm, and the contribution of the combustion noise becomes greater as the rpm increases. The combustion noise is dominant around 2kHz range or under 50% loading condition.

• 한국가스학회지
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• 제13권1호
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• pp.9-13
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• 2009

가스히터의 가동으로 인하여 발생하는 소음 및 진동의 주 원인은 연소음(combustion roar)과 연소진동음(combustion oscillation)이다. 연소음(combustion roar)의 특징은 음압이 넓은 주파수대에 걸쳐 있고, 크기도 비교적 일정 하다. 반면 연소진동음(combustion oscillation)은 연소실내 기체의 고유진동수에 대하여 버너계가 Positive Feedback을 일으켜 공진할 때 발생되는 소음 및 진동이다. 따라서 소음 및 진동을 해결 할 수 있는 방법은, 공진을 피하는 것이다. 첫 번째, 버너에서 연료와 공기량의 비율을 조절하여 진동수를 변화시키거나, 연소실내에서의 연료와 공기의 혼합속도를 변화시키는 방법이 있다. 두 번째, 연소실의 길이나 이코노마이저(Economizer)의 형상을 바꾸어 고유진동수를 변경시키는 방법이 있다. 본 논문에서는 이코노마이저(Economizer)를 변경하여 공명을 회피하였다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 1992년도 추계학술대회논문집; 반도아카데미, 20 Nov. 1992
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• pp.31-35
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• 1992

자동차 관련 소음 및 진동중 엔진과 관련된 것은 흡.배기계 소음과 엔진 자 체의 각 구동 부위 및 연소실 소음으로 대별하여 볼수 있다. 특히 연소실 소 음의 경우에는 엔진 내부에서 발생하는 진동과 압력파가 엔진을 진동시키고, 이러한 엔진의 진동이 방사음을 발생시켜 형성되는 만큼 그 해석 및 공학적 접근 방법이 용이하지 않다. 연소실 소음은 압력의 갑작스런 변화에 의한 폭 발소음과 피스톤과 실린더 벽면의 충돌에 의한 피스톤 슬랩(piston slap)으로 크게 구분할 수 있으며 압력이 높지 않고 압력의 변화가 빠르지 않을 경우 에는 피스톤 슬랩이 기계적 소음의 주 원인이 되는 것으로 알려져 있다. 본 고에서는 피스톤 슬랩에 의한 진동 현상을 예측하기 위한 이론적 접근 방법 을 제시하고 이의 타당성을 검증하기 위한 실험적 방법을 제시하고자 한다. 또한, 피스톤과 실린더의 간극 진단을 위해 슬랩 신호를 이용하는 방법에 대 해 살펴보고, 피스톤과 실린더의 충돌 속도를 통해 슬랩 신호를 줄이기 위한 엔진의 설계 방법에 대해 살펴보고자 한다.

• 한국소음진동공학회:학술대회논문집
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• 한국소음진동공학회 1996년도 추계학술대회논문집; 한국과학기술회관, 8 Nov. 1996
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• pp.65-70
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• 1996

엔진소음을 소음특성에 따라 분류하면 공력소음(Aerodynamic Noise), 연소소음(Combustion Noise), 기계적인 소음(Mechanical Noise)으로 나눌 수 있으며 소음원의 종류에 따라 분류하면 배기계소음(Exhaust System Noise)으로 나눌 수 있으며 소음원의 종류에 따라 분류하면 배기계소음(Exhaust System Noise), 흡기계소음(Intake System Noise), 냉각계소음(Cooling System Noise), 엔진표면소음(Engine System Noise)등으로 분류할 수 있다. 이러한 여러소음중 엔진 내부의 유동에 의한 흡배기계통으로의 소음방출은 자동차 실 내외 소음의 중요한 문제로 대두되는데, 이를 줄이기 위해 그 동안 소음기 등의 서브시스템의 형태와 그 위치조정에 관한 연구가 수행되어 왔다. 그러나 이것이 비용 또는 성능에 영향을 미치므로 본질적인 소음원을 규명해 내는 것이 필요하게 되었다. 흡배기계의 소음은 엔진의 흡입, 배기행 정시 피스톤의 운동에 의해 팽창 및 압축파 형태의 압력파(pressure wave)로 발생하게 되고, 밸브근방에서는 유동의 박리(separation)에 의해 발생하게 된다. 소음기 등의 서브시스템에서도 유동의 박리에 의해 발생하게 되며 특히 배기행정시 발생하는 압력파는 비선형영역에 있게된다. 흡기소음은 배기에 비해 그 크기가 작아서 그동안 등한시 되어왔으나 이것이 소비자의 불평요인으로 작용하므로써 이에 대한 연구도 활발히 수행되어야 한다. Bender, Bramer[1]는 흡배기계 소음의 외부 방사에 관하여 전반적으로 기술하였고 Sierens등[2]은 흡기계에서 1차원 MOC(Method of Characteristics)방법으로 비정상 유동해석을 하고 실험결과와 비교하였다. J.S.Lamancusa 등[3]은 흡기 소음원을 실험을 통해 예측하였고, 흡기소음도 비선형 거동을 보인다고 밝혔다. Yositaka Nishio 등[4]은 새로운 흡기실험장치를 고안하여 공명기(resonator)의 위치 변화에 의한 저소음 흡기계를 설계 초기단계에서부터 적용하려 하였다. 일반적으로 흡배기계의 복잡한 형상 때문에 대부분 실험을 통해 문제를 해결하려 하였고, 수치해석은 피스톤의 운동을 배제한 단순화한 흡배기계의 정상상태 유동해석이 주를 이루어왔다. Taghaui and Dupont 등[5]은 KIVA코드를 사용하여 흡기포트와 연소실 그리고 밸브의 움직임을 동시에 고려한 수치해석을 도입하였다. 하지만 이들이 밸브의 운동을 고려하기 위해 사용한 이동격자는 격자점은 시간에 따라 변화하지만 그 격자의 수가 일정하게 유지되어 있어서 밸브의 완전개폐를 해석할 수가 없다. 강희정[6]은 단일 실린더와 단일 배기밸브를 갖는 문제로 단순화하여 피스톤과 밸브의 움직임을 고려하므로써 배기행정 후 소음이 어떻게 전파해 나가는가를 연구하였다. 본 연구에서도 최소밸브간격과 최대밸브간격 사이에서만 계산이 가능하나 흡기의 경우는 밸브가 닫힐 때 생기는 압력파가 중요하므로 실린더와 밸브사이에 벽면조건을 주어 밸브의 개폐를 모사하였다.

• 오토저널
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• 제11권6호
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• pp.80-88
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• 1989

본 연구에서는 양산중인 배기량 2.4Liter, 간접분사방식의 소형 디젤엔진에서 연소방식을 직접 분사방식으로 연소계를 재설계하여, 간접분사방식과 직접분사방식에 따른 엔진성능상의 차이점을 비교 평가하고, 아울러 직접분사방식에서 연소실 형상과 연소 관련 주요 인자들의 변경시 엔 진성은에 미치는 영향에 대해 고찰하였다. 직접분사방식 엔진은 간접분사방식 엔진에 대해 동 일출력, 동일 Smoke 수준인 경우 10-15%의 연료소비 저감의 효과가 있고, 이에 따라 연소관련 부품의 열부하면에서도 유리하였으나, 소음 및 NOx 배출은 증가하는 것으로 나타났다. 직접분사 연소방식에서는 Deep Bowl 연소실 형태의 Cylindrical Type 과 Re-entrant Type 에서 연비와 Smoke 등을 고려한 최적 분사시기가 Re-entrant Type 에서 4.deg. CA정도 늦었으며, 각기 최적 분사시기에서 스옴, NOx를 비교한 결과 Re-entrant Type이 더 우수하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 1998년도 제10회 학술강연회논문집
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• pp.19-19
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• 1998

최근 화학, 연소, 동력, 제철 등의 각종 플랜트에서 조업압력이 고압화되어 가고 있으며, 이에 수반하여 배관계를 통하는 고압가스 유동에 관한 연구가 활발하게 진행되고 있다. 배관계를 통하는 고압가스의 유동에 있어서 유량의 적절한 제어, 유동에 의하여 야기되는 배관계의 소음·진동, 그리고 배기가스의 적절한 처리법 등은 공학적으로 매우 중요한 문제로 알려져 왔다. 일반적으로 정상운전을 하는 플랜트에서 고압 배기가스의 문제는 배기가스 Expander에 의하여 에너지를 회수하는 방법이 생각될 수 있으나, 실제 공업현장에서는 배기가스를 안전하고, 또 소음·진동을 발생시키지 않도록 적절하게 처리하는 것이 매우 중요한 기술적 과제로 남아 있다. 일반적으로 배기가스의 압력이 임계압력(critical pressure) 이상으로 되는 경우(실제 대부분의 플랜트에서 배기가스의 압력은 임계압력보다 매우 높다), 배관계 내부에서 충격파(shock-wave)가 발생하여 난류와동 혹은 난류경계층과 간섭하게 됨으로써 강력한 공기역학적 소음이나 진동을 발생시키게 된다. 이와 같은 소음·진동에 대한 대책으로는 현재 가스배출부에 감압밸브를 직렬로 설치하거나, 유로에 다공판(porous plates)들을 삽입하여 감압과정을 공간적으로 분산시킴으로써, 충격파가 발생하지 않도록 하는 방법을 주로 채택하고 있다. 그러나 이러한 방법을 적용하는 경우 배기가스 유동에 대한 유량의 제어기능이 저하되는 문제가 발생한다.

• 소음진동
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• 제8권2호
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• pp.239-250
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• 1998

Traditionally, intake noise from internal combustion engine has not recevied much attention compared to exhaust noise. But nowadays, intake noise is a major contributing factor to automotive passenger compartment noise levels. The main objective of this paper is to identify the mechanism of generation, propagation and radiation of the intake noise. With a simplest geometric model, one of the main noise sources for the intake stroke is found to be the pressure surge, which is generated after intake valve closing. The pressure surge, which has the nonlinear acoustic behavior, propagates and radiates with relatively large amplitude. In this paper, unsteady compressible Navier-Stokes equations are employed for the intake stroke of axisymmetric model having a single moving cylinder and a single moving intake valve. To simulate the periodic motion of the piston and the valve, unsteady deforming mesh algorithm is employed and Thompson's non-reflecting boundary condition is applied to the radiation field. In order to resolve the small amplitude waves at the radiation field, essentially non-oscillatory(ENO) schemes with an artificial compression method (ACM) are used.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제9권1호
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• pp.181-188
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• 2001

The evaluation of the noise for the an existing engine was carried out to improve the current noise level. The applied techniques were 1m air-borne noise, combustion noise analysis, torsional analysis at the front pulley and sound pressure intensity. In addition, the evaluation of the possibility to the noise reduction by means of wrapping the parts was performed to propose the detailed information in engine design. In view of the obtained results, the following countermeasures were recommended to reduce the current noise level through the above methods. Furthermore, in order to assess the influence of combustion noise on the overall engine noise, the noise test was also performed by the change of intake air temperature up to 5$0^{\circ}C$ in steps of 1$0^{\circ}C$. Finally, the fixed design specifications to reduce the engine noise will be decided in consideration of the test data for proto type engine.

• 대한기관식도과학회:학술대회논문집
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• 대한기관식도과학회 1972년도 춘계종합 학술대회 초록집
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• pp.5-6
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• 1972

1960년이래 우리나라 산업은 현저하게 발달하였으며 이에 따르는 부수적인 현상이라고 할 수 있는 교통기관의 발달과 도시인구의 비대도 병행하였다. 그리나 이미 선진국가에서 겪었던 경험과 같이 기계문명의 발달과 함께 자연 환경의 파괴라는 문제에 봉착하게 되었다. 대기오염과 도시소음은 호흡기 질환, 이비인후과 질환, 안질환, 그리고 도시민에 주는 불안감과 피로촉진 적인 요인이 되고 있음은 이미 밝혀졌으며 또한 활발하게 이에 관련되는 연구들이 진행되고 있다. 때문에 인류의 사회복지 향상을 위한 노적의 결과가 우리들의 건강을 위협하는 이율배반적인 현상을 초래하게끔 강요하였다는 모순을 볼 수 있다. 대기오염을 유발시키는 원인은 연료의 연소에 기인되므로 연료사용량의 증가는 대기오염도를 심하게 하여 주는 원인이 된다. 대기 오염물질의 발생원은 연료를 많이 사용하는 곳으로 일반적으로 교통기관, 산업장, 화력발전소 및 난방, 취사 등으로 구분한다. 따라서 연료 사용량과 연소방법을 기초로 하여 연간 대기로 배출하는 오염물질을 추정할 수 있다. 1960년에서 1969년 즉 10년간의 우리나라 연료사용량을 기초로 하여 향후 1980년까지의 대기오염물질의 연간 배출량 추세를 보면 1970년도에 연간 약 80만톤의 오염물질을 전국의 대기속으로 배출하였으며 향후 뚜렷한 대책을 강구치 않는 한 1975년도에는 약 3배로 증가할 것이며 10년 후인 1980년에는 약 6배로 증가된 462만들을 배출할 것으로 추산할 수 있다. 미국의 경우 1968년도의 연간 오염물질 배출량을 보면 2억 1천 4백만 톤을 배출하였으며 1966년도보다 약 70%증가하였다. 그러나 우리나라의 경우를 보면 같은 연도의 증가율은 2.3배로서 3년간의 배출 증가는 미국보다 훨씬 높은 추세를 나타내고 있었다 국토 단위면적(km$^{7}$ )으로 볼 때 우리나라의 1975년도에는 약 24톤을 배출하였으며 미국의 1968년도와 비슷한 배출량이라 할 수 있다. 1975년도에 서울에서 배출되는 오염물질의 양은 연간 36.4만 톤이며 하루에 약 1,000톤을 배출할 것으로 산출된다. 이 사실을 오염원 별로 보면 연간 배출되는 총량의 약 40%는 자동차의 배기에 의하여 오염되고 있으며 산업장은 약 30%를 차지할 것으로 추정된다. 한편 1970년도에 전국에서 배출된 양의 22.8%가 서울에서 집중적으로 배출되었음은 심각한 문제이며 이와 같은 현상을 보존키 위한 대책의 필요성을 암시하여 주고 있다. 서울시에서 배출되고 있는 유해가스 중 자극성이 있는 가스로써 비인후계 질환을 일으키는 유독가스 유황산화물, 질소산화물, 탄화수소는 전 배출량의 절반 이상을 차지하고 있다 특히 유황산화물의 배출원인은 유황분의 농도가 높은 방카C유를 도시에서 많이 사용하고 있기 때문에 라고 생각된다. 실제로 서울시의 대기중에 배출되는 연간 총량의 95%는 벙커 C유라고 지적한 바 있다. 전술한 바와 같이 서울시에서 배출되는 오염물질의 40%는 자동차의 배기에 의하여 오염되고 있으므로 자동차의 문제만 해결한다면 대기오염물질의 40%에 해당되는 연간 배출량인 15만톤(1975년도)은 제거가 가능하며 또한 벙커 C유를 다른 연료로 대치한다면 약 10만톤 유황산화물을 제거할 수 있다 즉 1975년도의 연간 총 배출량 36.4만 톤 중 약 70%에 해당되는 25만톤은 해결할 수 있다는 결론을 얻을 수 있으며 여러 실험결과를 종합하면 최소 약 50%의 배출물을 제거할 소 있는 것으로 믿는다. 도시소음의 발생원은 교통소음, 산업소음, 건설소음 및 일반소음 등으로 구분될 수 있으며 연간 시민들에 의하여 60%가 소음으로 인한 피해에 대한 호소였음을 볼 때 가장 큰 비중을 차지한다고 할 수 있다. 도시소음은 자연의 정숙을 파괴하는 가장 큰 원인이라 할 수 있지만 한편 너무나 큰 비중을 차지하는 공공성을 띄우고 있거나 또는 취재대상이 명확히 구분되지 않는 경우가 많다는 것이 특징이다. 따라서 건설소음은 현재 세계적으로 행정적 규제를 강력히 시행 못하고 있으며 다만 공정에 사용되는 기계류를 기계공학적인 면에서 개선하고 있는 실정이며 교통기관의 경우는 운행노선의 조절(교통량분산) 항로조절, 역사이전 등의 소극적인 방법을 취하고 있으며 일반소음은 경범죄 및 선거법으로 단속하고 있는 실정이다. 도시소음의 가장 큰 비중을 차지하는 소음원은 교통소음이라 할 수 있으며 서울시의 주간도로 주변의 소음도는 평규 75㏈이며 최고 소음도는 85㏈이다. 특히 경적음은 100㏈ 전후로서 도로주변 소음으로서 가장 문제가 된다. 자동차의 운전상태에 따라 소음발생도는 달라서 대형 차량의 경우 발차시의 가장 크며 소형자동차는 속도에 비례하여 크다. 노후차량일수록 소음도는 커서 그 원인은 정비 불량으로 발생되는 차체소음이라 할 수 있다. 따라서 대책면에서 볼 때 정비강화, 교차로와 주차장의 감소 그리고 운행 장애물 제거등에 주력을 두어야 하며 독일의 소음방지 법령중 Hessen 경찰명령(제11조)에 의하면 라인에 경고하는 그의 목적에 자동차 경적을 사용하였을 때에는 200마르크 이상 500마르크 이하의 벌금을 과료하고 있으며 우리나라의 경우는 거의 없다고 할 수 있다. 서울시는 급진적으로 비대하여져 과거 교외에 있던 역이 현재 13개소가 주택지의 가운데 있게 되었으며 기차소음으로 인한 생활환경의 파괴는 크다. 실제로 신촌역의 경우 철로에서 200m 지점에서 소음을 측정한 결과 듸젤기관차에서는 68㏈에서 79㏈였으며 석탄기관차는 68㏈에서 98㏈였다. 공해방지법의 소음평가 방법(NRN)으로 소음분석 및 평가하면 최소 200m 지점에서는 모두 공해방지법에 저촉을 받고 있으며 특히 경적음과 석탄기관차의 주행은 NRN 60을 초과하였으며 이 수치는 ISO의 평가내용에 의하면 주민들의 지역사회 활동에 강력하게 장해를 준다는 결론을 얻을 수 있다. 기차소음의 대책면에서 볼 때 경적을 경종으로 대치하며 또한 주행속도를 조절한다면 많은 도움이 될것으로 추측된다. 일본의 경우 연속철(long rail)의 채용, 탄성체, 결장치의 사용 침목과 철로의 연결지점에 진동흡수재료사용 그리고 필요한 지점에 1~1.5m 높이의 방음벽설치등으로 많은 효과를 얻었다고 한다.