소음저감 설계기술은 제품의 경쟁력 향상을 위해 자동차, 항공기, 건설 장비, 선박, 심지어 가전 제품에 있어서도 소음 문제에 대한 관심이 크게 대두되고 있다. 특히 수출을 하기 위해서는 그 지역의 소음 규제법을 만족시켜야 하며 제품의 경쟁력을 위해서는 그 이상의 것이 요구되고 있다. 또한, 소음 문제는 소비자의 제품구매 선택에 영향을 주기도 한다. 일본의 경우 JIS 규격으로 건설 장비의 소음을 규제하고 있으며, 소음수준에 따라 일반 장비, 저 소음 장비, 초 저소음 장비로 구분하여 장비에 따라 건설 작업을 제한하기도 하며, 특히 초 저소음 장비 인증을 받은 것은 장비 사용 단가 및 사용에 있어 차등을 두어 혜택을 주고 있다. 본 논문에서는 현재 구미지역에서 소음규제로 사용되는 BITA 방식에 따라 지게차의 소음원 규명 및 소음 저감 대책을 논하고자 한다.
본 논문에서는 최근 공력소음 및 소음제어 분야의 연구 동향을 정리하고, 이에 대한 미래의 가능성을 진단해 본다. 공력소음공학은 학문적 관심과 실용적 응용성을 동시에 만족시키면서, 이러한 목적을 달성하기 위해 수치적 혹은 실험적인 여러 가지 방법들을 다양하게 채용하고 있는 학제적 (interdisciplinary) 연구 분야이다. 자동차 냉각팬 소음, 헬리콥터 소음, HRSG 소음, 고속 철도 소음, 원심 압축기 소음, 수중 추진기 소음, 전산공력음향학, 능동 소음 제어, 충격파-와동 간섭 소음 등 현재 연구되어지고 있는 문제들을 간략하게 조명하면서, 환경 과학과 인간 공학으로서의 이 분야가 지닌 미래의 무한한 잠재력을 고찰한다.
소음저감 설계기술은 제품의 경쟁력 향상을 위해 일반인이 쉽게 접근할 수 잇는 가전제품, 자동차, 항공기 분야 등에서 많은 연구가 수행되어 왔으며, 최근 소음환경 규제가 강화되고 대형기계의 설치 위치가 주거지역과 가까워지므로 산업용 기계설비의 소음제어에 대한 관심이 점차 증대되고 있다. 특히 디젤 엔진 발전기 세트를 이용해서 전원을 공급하는 산업용 기계에 있어서는 디젤 엔진과 발전기가 주소음원이며, 크게 기계적 소음, 공기 역학적 소음, 그리고 전자기 소음 등으로 분류된다. 본 연구는 이러한 소음을 발생시키는 엔진(Engine), 발전기(Generator), 방열팬(Radiator Fan) 등의 성능을 개선시켜 소음을 감소시키는 것이 아니라, 외부 덮개(Canopy)에 흡음재를 부착하여 소음저감 방법을 채택했다. 연구대상으로서는 항만에서 컨테이너(Container)를 운송하는 이동용 크레인(Transfer Crane)의 엔진 발전기 세트(set)로서, 각 구성품(엔진, 발전기, 방열 팬)의 음향 덮개의 내부구조를 설계하였다. 그리고 덮개 내부 온도를 일정하게 유지시키기 위하여 엔진에서 방사하는 방열공기와 내부로 흡입되는 냉각공기의 열유동장 해석도 병행하였다.
이 글에서는 차실 내부 소음을 형성하는 각종 발생 형태 및 소음원, 전달 형식의 분류에 따라 특성을 간략히 살펴보았다. 각 소음원 및 전달경로의 특성을 확실히 이해하면, 현상을 파악하는 작업이나 소음제어 대책을 수립하는데에 있어서 매우 효과적으로 대처할 수 있다. 이 글에서는 소음 저감 대책에 관하여 논하지는 않았지만, 소음발생 기제(mechanism)에 대한 근본적 원인을 포함하고 있으므로 각 소음 문제에 대한 대책을 수립하는데 있어서 저감 방향을 설정하는 것은 실제 구조 에 대한 기본 개념의 적용이라고 볼 수 있다. 한편, 차체의 용접 및 접착 상태, 부품의 제작 및 조립 상태, 철판 및 고무류의 제작 및 재료 상태 등에 의해서도 내부 소음의 특성이 상당이 틀려지게 되므로, 제품 및 공정의 설계자는 제작에 참여 하는 인원의 숙련 상태에 관계없이 일정한 수준의 소음 품질이 확보 될 수 있도록 최선의 노력을 기울여야 하고, 제작 근로자들도 세심한 정성을 쏟아야 일관성 있게 조용한 차를 생산헤 낼 수 있다.
최근 우리 나라도 자동차의 수요가 급격히 늘어나고 있고, 생산량도 급증하 고 있어 자동차 공업이 산업의 최고의 위치를 확보하게 되었다. 자동차는 최 신 종합 기계 구조물로서 전기, 전자, 제어에 이르기까지 거의 모든 분양의 학문적 이론과 기술을 도입하는 최첨단의 기계 장비인것이다. 따라서 그 부 가가치 또한 매우 큰 것이다. 자동차의 성능을 결정짓는 가장 커다란 요소는 주행 성능과 안정성 및 조종성이다. 주행성능이라 함은 자동차의 종방향 운 동에 관한 성능으로서 기관의 동력에 지배적인 영향을 받는 성능(동력 성능) 과 그 밖의 성능(타향 성능, 제동 성능)으로 구분된다. 또 안정성과 조종성이 라함은 자동차의 횡방향 운동에 관한 성능으로서 로울링과 요우잉을 포함시 킨 곡선 운동에 관한 성능을 일컫는다. 이러한 운동 성능을 좌우하는 것은 구조적인 설계의 양부와 스프링이나 댐퍼의 성능일 것이다. 자동차의 수많은 부품 중의 다수가 국산화 되어 있지 아니하고, 또한 이러한 부품들의 성능을 시험할 수 있는 장비의 수입 의존도가 높은 것은 업계나 학계 등에서 앞으 로 많은 연구가 이루어져야 할 점이다. 자동차의 충격 흡수기(shock absorber)의 검사기도 또한 수입 시험기에 의존하고 있었던 것이 현실이었 다. 이에 본 연구진은 이 검사기의 국산화에 착수 한 것이다. 자동차에 있어 서 충격 흡수기는 지면에서 오는 충격을 급속히 흡수하는 역할을 하여 자동 차의 주행 성능과 안정성을 높혀 주며, 승차감을 높혀 주는 중요한 부품이 다. 따라서 충격 흡수기의 양부의 판정은 대단히 중요한 것이다. 본 연구에 서는 충격 흡수기의 충격 흡수력(감쇠력)을 측정하여 감쇠 특성을 정도 높게 파악할 수 있는 시험기를 만드는데 그 목적을 두고 있다. 연구는 시험기의 구동부를 제작하는 기계부와, 제어 및 계측의 하드웨어를 담당하는 전기.전 자부및 실제로 기계를 구동, 제어하고 측정 결과를 기록하고 출력하는 부분 을 담당하는 소프트웨어 개발부로 나누어서 진행하였다.
자동차에서의 모터 사용 증가로 자동차 실내 음질(sound quality) 향상을 위해 모터 소음이 주요 관심사이다. 본 연구의 목적은 부하변화에 따른 모터 소음 성능을 나타낼 수 있는 인자를 제안하는 것이다. 이를 위하여, 파워스펙트럼과 라우드니스가 소음 성능을 나타내는데 적합하지 않음을 확인하였고, 브러쉬 마찰 성분과 관련된 부분라우드니스(PNB)와 토크 리플 성분과 관련된 부분라우드니스(PNR)가 소음 성능을 나타내는 인자로 파악되었다. 그리고 PNB와 PNR를 이용하여 부하에 따른 모터 소음의 변화 특성을 나타내기 위한 방법으로 모터 소음 성능 곡선을 제안하였다. 이 곡선은 소음 제어, 모터 선정 및 시스템 개선을 위한 가이드로 활용될 것으로 기대된다.
This study represents effect to attain to the exhaust gas and the exhaust noise by the inner shapes of automobile muffler, and obtained optimization-data for the inner muffler shapes by the temperature variation of the exhaust gas in muffler. The results of noise show to decrease in order of model-1, 2 and 3 under that the engine speed is 3500 R.P.M and similar values beyond it. CO represented good the model-2 at low engine speed and model-1 at high engine speed. The model-3 was show to tiny variation difference by the variables. HC decrease mostly by increase of the engine speed and expressed low values the model-2 at 3,000 R.P.M and the model-1 at high speed. Wholly, the model-2 expressed stable results. The temperature distributions expressed high distributions by increase of the engine speed, and the model-3 was express most good among three models.
국제 환경규제가 강화되어짐에 따라 초저공해 자동차인 ULEV 및 무공해 자동차인 ZEV의 개 발을 필수적이다. 캘리포니아주법규에 따르면 Maker의 NMOG(non meth-ane organic gas) 평 균치를 만족한다 하더라도 ZEV의 판매는 의무화되어 있다. 1989-1993 MY 기간중 연평균 판매 대수가 35,000대 이상인 Mater는 1998년 2% 적용대상이 되며, 2003년부터는 연간 3,000대 이상 판매되는 모든 Maker에 ZEV 10%가 적용된다. 이와 관련 2003년 이후 하이브리드 전기자동차 및 전기자동차의 개발은 나머지 75%(ULEV를 포함할 경우 25%)의 IC엔진이 탑재된 자동차를 판매하기 위해서 이루어지지 않으면 안되게 되어 있다. 하이브리드 자동차는 전기자동차와는 달리 주행거리에 제한을 받지 않으며, 엔진의 효율이 가장 좋은 RPM에서 발전기를 회전시킴으 로써 생성된 에너지를 배터리에 충전, 도심지에서 전기자동차 모드(mode)로 주행하기 때문에 대도시의 대기오염을 줄일 수 있고, 소음이 극히 적기 때문에 미래의 도시형 자동차로서 각광 받을 수 있는 자동차로 생각된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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