한국소음진동공학회 1998년도 춘계학술대회논문집; 용평리조트 타워콘도, 21-22 May 1998
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pp.69-74
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1998
차량에서 인체가 노출되는 진동환경으로서 좌석과 바닥에서의 진동사이에 위상차가 존재하는 경우에 대한 인체의 반응을 주관평가 실험을 통해 분석하였다. 인체가 진동에 민감하게 반응할 뿐만 아니라 인체와 좌석으로 구성되는 진동시스템의 공진주파수와 관련된 2.5, 3.15, 4, 5, 6.3 Hz의 주파수에서, 진동의 크기를 각각 0.25, 0.4, 0.63, 1.0, 1.6m/s$^{2}$로 변화시켜 가며 위상차가 인체의 안락성에 어떻게 영향을 미치는 지를 분석하였다. 두 진동간의 위상차는 진동량이 적을수록, 또 주파수가 낮을수록 인체의 안락성에 악영향을 미쳤다. 진동의 진폭이 0.25m/s$^{2}$ 일 때 위상차가 180.deg.인 경우의 불편함은 0.deg.인 경우보다 2.5배 정도 큰 것으로 나타났다. 특히 현가장치가 장착된 의자의 경우에는 좌석과 바닥진동의 위상차이가 안락성에 미치는 영향을 정량적으로 파악하여 인체-좌석 시스템의 공진주파수를 선정해야 함을 알 수 있다.
The purpose of the work is to improve comfort of a car seat, especially dynamic comfort which affects driver's discomfort during the long time driving. Definition of dynamic comfort was made before the investigation of which parameter affects seat comfort. In order to optimize design parameters so as to maximize seat comfort as well as to know the cause of discomfort, benchmarking on a target vehicle and competitive vehicles was performed, which showed both the vibration transmission characteristics and the compression set due to dynamic loading should be reduced. As a solution ball rebounds was increased by about 10% of the original foam, which showed reduction of S.E.A.T. value by 10% and of compression set by 60%.
자동차는 생활수준이 향상됨에 따라 급속히 보급되어 필수품이 되고 있다. 어느 교통 수단보다 대중적인 자리에 있는 자동차는 성능면에 있어 크게 발달하여 지역산업의 성장을 촉진하고 지역간 격차를 해소하는데 크게 기여하였다. 또한, 쾌적한 생활환경을 추구하고자 하는 개개인의 욕망에 의해 단순히 교통수단이라는 인식에서 벗어나 안락함이 요구되고 있고, 환경소음 규제의 강화로 인해 환경보호 의 차원에서 고려되고 있다. 타이어는 고속으로 주행하는 자동차의 주소음원으로 인식되고 있는바 안락하고 조용한 자동차 개발에 있어 우선적으로 고려되는 대항 으로 자동차 소음규제의 강화와 더불어 활발한 연구가 요구된다.
본 연구에서는 국내에서 사용되고 있는 구급차의 안락성과 편의성의 조사를 위하여 소음과 진동 및 사이즈의 타당성 등에 관하여 파악하였으며, 대상차량으로는 현재 사용되고 있는 화물형, 승합형 및 벤츠 구급차등을 이용하여 측정 및 조사하였다. 현재 국내의 구급차 제작기준을 살펴보면, 응급환자를 이송하고 구급차 내에서 응급처치를 시행해야 하는 특수목적을 가진 구급차에 대해 별도의 규정 없이 일반자동차와 동일한 기준을 적용하고 구급차량에 대한 안전도, 응급처치에 대한 공간규정, 안락성 및 편의성 등에 관한 규정이 없는 실정이다. 따라서 구급차 환자실의 소음과 진동 측정 실험을 통하여 안락성과 편의성에 대한 비교 실험을 측정하였고, 구급차 환자실의 사이즈 및 내부의 재배치에 대하여 연구하여 안락성과 편의성에 개선이 될 수 있는 부분에 대하여 조사하였다. 소음 측정 결과 승합형, 벤츠타입 및 화물형 타입의 구급차 순으로 소음이 큰 것으로 측정이 되었고, 40 km/h 이상의 속도에서는 60~70 dB 이상의 소음측정 결과를 보여주었다. 진동의 경우는 승합형과 벤츠타입의 구급차량이 양호하고 역시 화물형 타입이 진동 또한 가장 안 좋은 결과를 보여주었으며, 이에 대한 개선사항이 필요하다고 측정되었다. 마지막으로 국내의 구급차량 환자실의 내부를 살펴보면, 구조적으로 내부의 크기를 늘릴 수는 없는 구조이나, 침상의 재배치와 응급처치요원의 위치, 환자보호용 장의자의 배치 및 수납장 등의 재배치를 통하여 편의성을 개선시키는 것이 구급차의 사용을 보다 안락하고 편의성 있게 사용할 수 있을 것이라는 결과를 얻을 수 있었다.
신속하고 정확한 대중교통수단의 하나로써 도심의 교통난을 해결할 수 있는 유일한 대안으로 부각되고 있는 철도차량은 여러 가지 편리함에도 불구하고 차량 주행 시 발생한 소음ㆍ진동이 철로 변 주민들에게는 하나의 환경문제를 야기시키며, 터널 주행 시에는 차량에 탑승한 승객들의 안락성을 해칠 수 있는 요소로써 그 중요성이 대두되고 있는 실정이다.(중략)
선박은 화물 및 여객을 수송하는 해상교통 수단으로써 여객 및 승무원의 안락성, 탑재장비, 기기의 성능 보전 상, 화물 및 구조부재의 안전성 차원에서 진동제어가 주요 해결 기술의 하나이다. 또한 최근 선박의 대형화, 고속화로 인해 엔진과 프로펠러의 기진력은 커지는데 반해 구조 강도계산 기술의 발달로 인해 선체구조 경량화가 촉진되어 선체의 유연성이 커질 뿐 아니라 전통적인 선체 구조와 기관, 축계 강성사이의 균형이 깨어짐으로 선박의 진동제어는 더욱 중요시 되고 있다. 선박의 경우 건조 후에 진동제어를 위한 조치를 취하는 일은 매우 제한적이고 많은 비용이 들기 때문에 설계단게에서 선박진동제어를 위한 사전 노력이 충분히 이루어지는 것이 중요하다. 따라서 선박의 주 기진원인 프로펠러, 주기관 등의 기진력 자체를 적정화하는 노력과 함께 그로 인한 응답을 극소화하기 위해 설계 단계부터 인도까지 단게별로 많은 노력을 기울이고 있다. 단계별 진동제어의 한 예를 Fig.1에서 보여주고 있다[1]. 선체와 같이 복잡한 대형구조물의 진동특성 및 응답을 계산함에 있어서 컴퓨터의 발달과 유한요소법과 같은 해석기술의 발달로 실제 구조와 매우 유사한 3차원 모델링이 가능하게 되어 해석의 정도를 높일 수 있게 되었다. 그러나 프로펠러 기진력, 유체와의 연성효과, 감쇠특성 등을 정도 높게 산정하는 데는 아직도 많은 어려움이 있다. 이와같은 문제는 진동응답의 계산정도를 저하시키는 주요 요인이 되어 설게단계에서 충분히 진동 제어가 이루어졌다 하더라도 건조 후 실제운항 시 진동문제가 발생되는 경우가 있다. 건조 후 진동문제 발생시 구조변경을 통한 해결은 한계가 있기 때문에 각종 진동제어 장치의 연구개발이 최근에 활발히 이루어지고 있다[2]. 본 고에서는 설계단계에서부터 건조 후까지의 선박진동제어 과정[1,2,5,6]을 단계별로 고찰하여, 점점 까다로워져 가는 선박 진동규제[3,4]에 대처하고 승무원의 안락성에 대한 욕구, 구조물의 안전성, 장비의 성능보존이 만족되는 저진동 선박의 건조를 위해 향후 해결해야할 과제들을 도출하여 선박진동분야이 연구개발 방향을 제시하고자 한다.
개개인의 생활 수준 향상으로 자동차가 개인 교통 수단이나 레저 생활용으로 더욱 많이 활용되면서 장시간 운전이 늘어감에 따라, 운전자의 신체적 피로는 운전 중의 사고의 원인이 되고 있으며, 장시간 운전시의 피로감의 원인이라고 할 수 있는 엔진과 노면으로부터 인체에 전달되는 진동에 대한 대비책으로, 시트 부분의 내진 및 감쇠 설계가 실제로 운전자가 느끼는 승차감 즉 안락성에 결정적인 역할을 한다고 볼 수 있다. 국내의 경우 자동차 시트 기술은 대부분 외국 기술에 의존하고 있는 실정이어서 전문적인 연구는 매우 미흡한 실정이다.(중략)
산업이 고도화 되면서 기계장비의 중량화와 고속화가 가속되어지고 있으며, 이로 인하여 과다한 진동과 소음을 유발시키고 있다. 특히 교통량이 많은 도로변의 건물 및 주택가에 소음공해가 심하며, 고속도로 및 철도연변의 건물 및 주택가는 비록 차음벽을 설치하여 많은 소음을 차단해 주지만 미흡한 상태다. 또한 철도 진동이 주위 건물 기초로 전파하여 건물의 진동을 유발하여 건물벽체가 갈라짐의 원인이 될 수 있다. 따라서, 교통 소음이 심한 장소에서는 차음율이 높은 재료를 사용하여 공기음을 차단하며, 건물의 유리창은 가능한 한 2겹유리(pair glass)를 사용한다. 또한 철도 연변의 건물기초는 베어링 페드를 사용하여 지반으로 전파되는 진동을 차단하여 줌으로써 안락한 주거환경 및 근무환경을 조성하리라 생각한다.
안장은 인체하중이 집중되고, 자전거의 충격과 진동이 직접 전달되는 부위로서 주행 안락도를 높이고 buttock의 discomfort를 감소시킬 수 있도록 설계되어야 한다. 본 연구의 목적은 인체곡면을 본뜬 안장형상 설계를 통하여 buttock의 국부적 discomfort를 감소시키고자 하는 것이다. 인간의 앉은자세에 대한 해부학적 고찰을 통해 좌골결절(Ischial Tuberosity)과 치골결합면(Symphyseal Surface)이 안장과 직접 맞닿는 면으로 파악되었으며, 이들 부위에 대한 집중적 개선이 이루어져야 할 것으로 제안되었다. 문헌조사를 통해 의자설계시 고려해야 할 인체치수 및 지침을 파악하였으며, 안장과 의자의 기능비교를 통해 이를 선별적으로 적용하였다. 인체곡면 측정을 위해 Rod Matrix(3cm 간격, 13*20)방법을 이용하여 10명의 buttock contour를 측정하였으며, 측정된 자료를 분석하여 안장의 곡면형상을 결정하였다. General Comfort Rating, Body Part Discomfort 등의 주관적 안락도 평가방법을 통하여 기존 자전거 안장과 본 연구를 통해 개발된 안장을 비교 평가한 결과, 전반적인 안락도의 향상과 좌골결절 및 치골 결합부의 discomfort 감소효과를 가져온 것으로 파악되었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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