KR100759372B1 - 수중음향 흡수용 다층복합재료 - Google Patents

Abstract

수중음향 흡수용 다층복합재료에 관하여 개시한다. 본 발명은 표면층은 음향 반사가 1% 이내인 무반사층이고 상기 표면층의 내측은 음향이 흡수되는 음향 흡수층으로 이루어진 다층복합재료를 형성하되, 표면층과 음향 흡수층은 물과 음향 임피던스가 유사하며 유리전이온도가 -40~-60℃인 고무재료의 분말로 이루어진 기지와, 가교재와, 강화재로 이루어지고 강화재는 다층복합재료의 표면에서 내측으로 갈수록 부피분율이 증가되는 것을 특징으로 한다. 본 발명에 의하면, 다층복합재료의 적용을 통하여 수중에서의 표면반사계수를 낮출 뿐만 아니라, 음향흡수성능의 제어가 가능하며 용이하게 제조할 수 있다.

음향흡수, 다층복합재료, 고무, 강화재, Modified-Reuss 모델식

Description

수중음향 흡수용 다층복합재료{Multilayer tiles for absorbing underwater sound}

도 1a 및 도 1b는 본 발명에 따른 수중음향 흡수용 다층복합재료를 나타낸 개략도들;

도 2는 본 발명에 따른 복합재료에 있어서 강화재의 부피분율에 따라 수학식1을 이용하여 계산한 음향특성과 실제로 측정한 음향특성의 비교 그래프;

도 3은 본 발명에 따른 복합재료에 있어서 강화재의 부피분율에 따른 음향 감쇠 특성을 측정한 그래프;

도 4a는 본 발명에 따른 복합재료의 제조방법을 설명하기 위한 공정도;

도 4b는 강화재 분말들이 균일하게 분산된 복합재료의 미세조직을 나타낸 사진; 및

도 5는 본 발명에 따른 복합재료의 음향특성을 측정하기 위한 장치를 나타낸 개략도이다.

본 발명은 수중음향 흡수용 다층복합재료에 관한 것으로서, 특히 복합재료의 부피분율을 제어하여 표면에서는 반사가 일어나지 않도록 하고 내부층에는 음향흡수성능을 극대화시킨 수중음향 흡수용 다층복합재료에 관한 것이다.

수중에서의 목표탐지수단으로 주로 사용되는 소나는 크게 능동형과 수동형으로 나눌 수 있는데, 능동형은 스스로 음파를 수중으로 발신하여 그것이 목표에 닿았다가 돌아오는 반사파를 잡은 것이다. 능동형 소나와 수동형 소나는 각각 장단점을 가지고 있어 보통 두 가지 형태의 소나를 함께 장착하는 것이 일반화되어 있다. 소나에는 주로 5~30 kHz의 초음파가 사용되지만 최근에는 수백 Hz 대의 극저주파의 소나가 연구되고 있다. 두 가지 형태의 소나에 대비하기 위하여 능동형 소나에서 발신된 음파를 구조물 표면에서 흡수하여 반사되지 않게 하는 무반향재료와 구조물 내부에서 나오는 방사 소음을 차단하여 수동형 소나에 대한 표적강도를 최소화시키는 흡음재료에 대한 연구가 필요하다. 결국, 방사소음의 감소와 표적강도의 감소는 상대방의 수동소나 또는 능동소나에 감지되지 않던가, 감지되더라도 실제의 크기나 거리와 다르게 인식되어 피탐율을 현저히 감소시키므로 이러한 목적에 적합한 선체코팅용 무반향재료의 개발이 절실히 요구된다.

무반향 재료는 몇 가지 요구 물성을 가진다. 음향학적으로 요구되는 물성은 두 가지로 하나는 음향임피던스가 물과 동일하여 무반향 재료의 표면에서 음파가 반사되지 않도록 하여야 하는 것이고, 다른 하나는 무반향재료 내부로 흡수한 음파 를 재료 내부에서 다른 에너지로 바꾸어 탐지파가 다시 외부로 나가지 않도록 하는 것이다. 이외에 다른 물성으로서는 선체 외부에 부착되어야 하기 때문에, 압력이 가해지는 유동조건이나 심해조건에서 외부 표면이 찌그러지거나, 수온저하에 따른 음향감쇠특성의 감소가 일어나지 않아야 된다는 특성이 요구되고, 장시간 선외에 부착되어 사용되어야 하기 때문에 해수나 자외선에 의해서 노화가 진행되지 않아야 하는 특성이 있다.

무반향재료로는 주로 복합재료가 많이 사용되고 있는데, 단일 재료의 경우는 재료의 내부 미세조직이 단순하여 음파의 전달이 쉽지만, 복합재료의 경우 음파가 재료를 투과하려면 여러 다른 조직의 재료를 지나가야 하므로, 음파는 각 재료에서 다른 속도로 전달되게 되는데, 이런 속도의 차이로 산란현상이 일어나게 된다. 또한 기지 재료와 강화재 사이에 접착이 좋지 않은 경우 음파의 전달이 완전히 일어나지 못하고 기지 재료로 음파가 다시 반사되는 효과도 얻을 수 있는데, 이러한 경우 음파는 기지 재료만을 지나가야 하고 강화재로부터 반사된 음파와도 상쇄간섭을 일으키므로 음파가 단일 재료보다는 복합재료를 투과하기가 힘든 것이다. 이러한 복합재료를 사용하여 음향감쇠능을 높이려는 연구는 오래전부터 연구되어져 왔다.

최초로 개발된 수중구조물용 무반향재료는 Alberich 재료로 고무에 미세기공을 생성시킨 것으로서, 현재까지 대부분의 무반향재료는 이와 같은 형태의 재료가 사용되고 있는 실정이다. 최근에는 고무에 압전/자왜분말을 첨가하여 음향에너지를 다른 에너지로 변환하는 음향흡수재료들이 개발되었다. 미국 제4,628,490호에 개시된 바와 같은 폴리우레탄이나 네오프렌 고무 내에 미세기공이나 압전/자왜분말을 첨가한 기존의 수중음향 흡수재료는 깊은 수심에서 기공이 수축되어 표면반사가 커지고 음향흡수성능이 감소할 뿐만 아니라, 제조공정이 복잡한 단점이 있었다.

현재 상업적으로 판매되는 무반향 코팅으로서는 B. F. Goodrich사에서 제조된 'Soab'가 있다. 이것은 20~500 kHz에서 단일 코팅층으로 사용하도록 설계된 제품으로 부틸고무에 알루미늄 가루가 첨가되어 있다. 단일 구조가 간단하나 15dB이상의 음향 감소를 얻기가 힘들고 설계된 입사각 이외에서는 성능이 저하된다. 코팅의 두께를 줄이면서 무반향 성능을 향상시키는 한 방법으로서 임피던스와 흡수율이 다른 두 층을 복합화하는 것이 있다. 이와 같이 다층으로 코팅할 경우 단일층에 비해 25% 정도의 두께를 감소시킬 수 있다. 상업화된 다층구조 재료로서는 'Wallone'이나 Burke Rubber Co.의 'R-8899-117'등이 있다. 다층구조의 경우, 이종재료를 접합하는 문제와 사용되는 접착제로 인한 반사효과가 또 다른 문제점으로 대두되고 있다. 따라서 낮은 표면반사와 높은 음향흡수의 기본적인 요구조건이외에도 깊은 수심에서 음향특성이 동일하게 유지되며, 단순한 접합공정으로 수중음향특성의 제어가 용이한 다층복합재료의 개발이 요구되고 있는 실정이다.

따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 표면에서는 반사가 일어나지 않도록 하며 내부층에는 음향흡수성능을 극대화시킬 수 있고 용이하게 제조할 수 있는 수중음향 흡수용 다층복합재료를 제공하는 데 있다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 수중음향 흡수용 다층복합재료는: 표면층은 음향 반사가 1% 이내인 무반사층이고 상기 표면층의 내측은 음향이 흡수되는 음향 흡수층으로 이루어진 다층복합재료를 형성하되, 상기 표면층과 상기 음향 흡수층은 음향 임피던스가 1.46 ~ 1.96MRayl 이며 유리전이온도가 -40~-60℃인 고무재료의 분말로 이루어진 기지와, 가교재와, 상기 가교제와 혼합되어 상기 기지 분말에 분산되는 강화재로 이루어지며, 상기 강화재는 상기 다층복합재료의 표면에서 내측으로 갈수록 부피분율이 증가되고 1% 이내로 음향 반사가 되는 표면에서의 상기 강화재의 부피분율은 아래의 수학식을 이용하여 구하는 것을 특징으로 한다.

[수학식]

이 때,

은 고체 속에서 음파의 진행방향의 속도, 기지 또는 강화재에 대하여 K는 bulk elastic modulus 이고 G는 shear elastic modulus 이며 V는 부피분율이고 ρ는 밀도이며 E(K/3(1-2υ))는 Young's modulus 이고 υ는 Possion's ratio 이며 M은 동탄성의 plane wave modulus이다.

는 복합재료에 대한 음압의 반사계수(sound power reflection coeff.),

는 복합재료에 대한 음압의 투과계수(sound power transmission coeff.),

은 음파가 입사하는 매질의 음향임피던스 값이고,

음파가 투과해야할 매질의 음향임피던스 값이다.

이 때, 상기 음향 흡수층에서의 상기 강화재의 부피분율은, 음향 감쇠효과가 확보되도록, 0 보다 크고 30vol% 이하인 것을 특징으로 한다.

본 발명은 다량의 기공이나, 압전 및 자왜분말이 첨가된 기존의 음향흡수재료가 가지는 깊은 수심에서의 낮은 음향흡수, 표면반사, 복잡한 제조공정, 접합문제 등을 해결하기 위하여, 물보다 낮은 밀도를 가지는 고무 재료 내에 첨가되는 세라믹 부피분율을 제어하여 표면에서는 물과 임피던스가 비슷하게 하여 반사가 일어나지 않도록 하며 내부층에는 세라믹 부피분율을 증가시켜 음향흡수성능을 극대화시키는 다층구조 복합재료에 관한 것이다. 즉, 본 발명은 외부에서 오는 음파를 완 전하게 재료 내부로 흡수시키기 위하여 물과 접하는 표면층의 음향임피던스를 물과 거의 일치시켜 음파의 표면반사를 1% 이내로 제한하고 투과된 음파는 음향임피던스가 큰 내부의 음향 흡수층에서 흡수되도록 강화재의 부피분율을 증가시켜 음향흡수성능을 극대화시킨 것이다. 그리고 기지 재료 자체를 접착제로 사용함으로써 이종재료 접착제를 사용할 때 발생할 수 있는 반사효과를 억제하여 음향흡수성능을 향상시킬 뿐만 아니라 제조공정을 단순화하였다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조하여 설명한다.

도 1a 및 도 1b는 본 발명에 따른 수중음향 흡수용 다층복합재료를 나타낸 개략도들이다.

도 1a 및 도 1b를 참조하면, 본 발명에 따른 수중음향 흡수용 다층복합재료는 음향 반사가 1% 이내인 무반사층으로 이루어지는 표면층(100)과 표면층(100)의 내측에 위치되어 음향이 흡수되는 음향 흡수층(200)으로 이루어진다. 이 때, 표면층(100)과 음향 흡수층(200)은 고무재료의 분말로 이루어진 기지와, 가교재와, 가교제와 혼합되어 기지 분말에 분산되는 강화재로 이루어지는 데, 강화재는 다층복합재료의 표면에서 내측으로 갈수록, 즉 무반사층(100)보다 음향 흡수층(200)의 부피분율이 증가되는 특징이 있다. 이 때, 음향 흡수층(200)은 도 1a와 같이 평판형이거나 도 1b와 같이 웨지(wedge)형이다.

무반향 재료로 사용되는 고무계 기지 재료를 선택하기 위하여 가장 기본적으로 고려할 것은, 삽입손실(Insertion loss)을 작게 하기 위하여, 탄성계수와 밀도가 낮아서 물과 음향 임피던스가 거의 일치해야 한다는 것이다. 그 다음으로 고려 할 것은 유리전이온도가 -40~-60℃ 정도가 되는 고무 재료여야 한다는 것인데, 이를 만족하는 고무 재료를 찾기 위하여 아래의 표 1에 여러 가지 고무 재료의 특성을 정리하였다. 무반향 재료를 설계하기 위하여 고려하여야 하는 유리전이온도, 밀도, 탄성계수는 모두 재료의 고유 특성으로 재료에 첨가제를 넣더라도 크게 바뀌지는 않는 고유의 특성이다. 표 1을 참조하면, 기지 재료로는 SBR(styrene-butadiene rubber), EPDM(ethylene-propylene-diene-monomer), NBR(nitrile-budadiene rubber) 또는 CR(chloroprene, neorene) 등을 사용할 수 있음을 알 수 있다. 이 고무들 중에서 특히 EPDM은 기존에 잠수함에 사용되어온 네오프렌이나 폴리에틸렌에 비해 밀도가 더 낮기 때문에 음향 임피던스가 더 낮으며, 유리전이온도가 낮아서 음향 감쇠특성이 클 것이므로 EPDM 고무를 카본 블랙이나 SiC와 같은 세라믹 입자로 복합재료로 만든다면 매우 우수한 물성의 무반향 재료를 만들 수 있다.

[표 1]

구분	CR	EPDM	SBR	NBR	폴리우레탄 (PU)	천연고무
밀도(g/cc)	1.15~1.25	0.86~0.87	0.93~0.94	1.00~1.20	1.00~1.30	0.91~0.93
비열(cal/g℃)	0.52		0.435~0.46	0.47	0.45	0.45
유리전이온도	-45~-50	-40~-60	-44~-46	-10~-56	-40	-68~-74
무니점성도 [Mooney viscosity] (100℃)	45~120	45~120	30~60	30~100	25~60	95~150
강도(JIS)	10~90	30~90	30~100	15~100	10~100	10~100
인장강도(MPa)	0.5~2.5	0.5~2.0	0.5~2.0	0.5~2.5	2.0~4.5	0.3~3.0
신장율(%)	100~1000	100~800	100~800	100~800	300~800	100~1000

본 발명에서는 복합재료의 수중음향특성을 예측하여 설계에 반영하기 위하여 Modified-Reuss 모델식을 도입하였다. 기지 재료로 사용된 고무와 첨가제인 강화재의 밀도, 탄성계수, 부피분율에 따른 표면에서의 음향 반사는 아래의 수학식 1에 의해서 예측이 가능하다.

이 때,

은 고체 속에서 음파의 진행방향의 속도, 기지 또는 강화재에 대하여 K는 bulk elastic modulus 이고 G는 shear elastic modulus 이며 V는 부피분율이고 ρ는 밀도이며 E(K/3(1-2υ))는 Young's modulus 이고 υ는 Possion's ratio 이며 M은 동탄성의 plane wave modulus이다.

는 복합재료에 대한 음압의 반사계수(sound power reflection coeff.),

는 복합재료에 대한 음압의 투과계수(sound power transmission coeff.),

은 음파가 입사하는 매질의 음향 임피던스 값이고,

는 음파가 투과해야할 매질의 음향임피던스 값이다.

무반향 재료는 외부에서 오는 탐지파를 흡수하기 위한 재료이다. 이를 위해서는 매질과 재료사이에 삽입손실이 없어서 모든 음파가 재료 내부로 투과되어야 한다. 두 매질 사이에서 음파가 투과되고 반사되는 것은 상술한 수학식 1에 의한다. 여기에는 두 매질이 매질의 경계면을 사이에 두고 무한한 길이로 있다는 가정을 하고 있다. 수학식 1에 의하면 두 매질 사이에서 음파의 투과가 잘 되려면 두 매질의 음향임피던스 값의 차이가 없어야 한다. 재료에서 음향임피던스의 실수 부분인 characteristic impedance(Zr)는 재료의 밀도(ρ)와 재료 내부의 음파의 속도(c)를 곱한 값이다.

도 2는 본 발명에 따른 복합재료에 있어서 강화재의 부피분율에 따라 수학식1을 이용하여 계산한 음향특성과 실제로 측정한 음향특성의 비교 그래프이다.

도 2를 참조하면, 강화재로써 SiC를 사용하고 상기의 수학식 1을 이용하여 계산한 음향특성과 실제로 측정한 음향특성은 유사한 결과를 나타내므로 상술한 Modified-Reuss 모델에 의해 무반향 고무복합재료의 설계가 가능함이 확인되었다.

한편, 기지 재료로 사용된 고무와 첨가제인 강화재의 밀도, 탄성계수, 부피분율에 따른 내부에서의 음향 감쇠는 아래의 도 2 및 도 3에 의해서 예측이 가능하다.

도 3은 본 발명에 따른 복합재료에 있어서 강화재의 부피분율에 따른 음향 감쇠 특성을 측정한 그래프이다.

아래의 표 2는 기지 재료로서 EPDM 분말을 사용하고 강화재로 SiC 분말을 사용한 경우 SiC의 부피분율에 따른 음향특성을 정리한 것이다.

[표 2]

구분	밀도 [g/㎤]	음속 [m/s]	음향임피던스 [MRayl]	음압투과계수	음향 감쇠 [dB/㎝]
5%SiC/EPDM	0.98	1530	1.50	0.99	0.1
10%SiC/EPDM	1.08	1348	1.46	0.99	0.7
30%SiC/EPDM	1.51	1287	1.95	0.98	2.8
해수(13℃)	1.03	1500	1.54	1	0

도 3 및 표 2를 참조하면, 음향 흡수층에서의 강화재의 부피분율은, 음향 감쇠효과가 확보되도록, 강화재의 부피분율이 증가함에 따라 음향속도가 감소되었다가 증가되는 임계 시점에서의 부피분율 보다 작은 것이 바람직하다. 또한, 강화재는 높은 음향임피던스의 것을 사용하면 음향 감쇠계수를 높일 수 있으며 강화재의 부피분율이 30vol%인 경우에 음향감쇠가 가장 크다는 것을 알 수 있고, 부피분율이 30vol%를 넘어가면 음향감쇠는 도 3에서처럼 오히려 줄어들기 때문에 강화재는 30vol% 이하만 첨가하는 것이 바람직하다.

현재 무반향 재료는 대부분 타일이나 코팅형태로 수중 구조물에 적용되어 왔으며, 필요시 탈부착이 용이한 타일형태가 주를 이루고 있다. 본 발명에서 개발된 다층구조 복합재료는 3~10㎝의 두께와 1m x 1m 정도의 면적으로 성형이 가능하여 수중 구조물의 표면에 탈부착이 가능하다.

이하에서, 본 발명에 따른 복합재료의 제조방법 및 그 방법에 의하여 제조된 복합재료의 특성에 대하여 설명한다. 이 때, 본 발명을 구성하는 무반사층과 음향 흡수층은 그 제조방법이 동일하며 강화재의 부피분율이 다를 뿐이다.

도 4a는 본 발명에 따른 복합재료의 제조방법을 설명하기 위한 공정도이고, 도 4b는 강화재 분말들이 균일하게 분산된 복합재료의 미세조직을 나타낸 사진이다.

도 4a를 참조하면, 먼저, 가교제인 DCP(Dicumyl Peroxide)와 강화재인 SiC를 기지 재료인 EPDM 분말에 분산시키기 위하여 Banbury internal mixer와 two roll mill을 사용하여 10~30분 동안 혼합함으로써 기지 분말 내부에 강화재 분말을 고루 분산시킨다. 이 때 조건은 130℃, 20rpm과 110℃ 15rpm이었다.

다음에, 가교제 및 강화재가 분산되어 있는 기지 재료를 성형에 적합한 크기의 납작한 판형으로 만들기 위하여 two roll mill을 사용하여 사이징(sizing) 처리한다. 물론 이 단계도 two roll mill은 적절한 온도인 110℃로 가열되어 있어서 재료의 유동을 돕는다.

이어서, 사이징된 결과물을 성형한다. 이 때, 고무 복합재료를 원하는 모양으로 성형하기 위해서는 적절한 공정 온도 및 압력의 선택과 몰드의 구조 설계가 필요하다. 고무 복합재료는 성형 후에 통상적으로 1~3%의 수축을 한다. 이것을 고려해서 최종 제품의 크기보다 약간 크게 몰드를 설계하여야 한다. 또한, 공정온도는 가교제를 경화시켜줄 수 있는 온도를 선택하게 된다. EPDM에서는 DCP를 사용하였기 때문에 180~190℃ 정도의 온도를 성형온도로 선택하였다. 성형압력은 통상적으로 200kPa 정도로 사용하는데, 이 이유는 몰드 내부에 남게 되는 여분의 재료를 몰드 밖으로 내보내기 위한 것이다.

실제 소나에 적용되는 50kHz이하의 저주파수에서 본 발명에 따른 복합재료의 음향특성을 분석하기 위해서는 대면적의 다층복합재료가 필요하므로, 300㎜x300㎜x25㎜ 크기의 대면적 몰드를 제작하였다. 저주파수용 음향 트랜스듀서의 지름이 180㎜이고, 타일형태로 접합이 가능하도록 위와 같은 지름과 두께조건에서 각각의 층을 성형한 후 각층의 기지 재료인 EPDM으로 접합하였다.

도 4b를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 제조방법에 의하여 제조된 복합재료에는 강화재 분말이 균일하게 분산되어 있음을 알 수 있다.

도 5는 본 발명에 따른 복합재료의 음향특성을 측정하기 위한 장치를 나타낸 개략도이다.

본 발명에 따른 고무 복합재료의 음향특성은 through- transmission 방법을 이용하여 측정하였다. 도 5를 참조하면, 음향특성의 측정에는 중심주파수가 33kHz인 트랜스듀서 한 쌍이 사용되었으며, 측정은 18~22℃의 수중에서 진행하였다. 측정은 수신기에서 복합재료에 대한 펄스를 측정하고 이것을 복합재료가 없는 상태에서의 기준치(reference)와 비교하게 된다. 측정된 펄스는 Fourier transform을 이용하여 Power spectrum으로 표시되고 이를 통하여 20~40kHz구간에서 주파수에 따른 음향감쇠특성을 측정하였다. 표 2에 나타난 바와 같이 5%의 SiC를 첨가한 외피층 고무복합재료의 경우, 물과 비슷한 음향임피던스를 가지므로 반사계수가 1% 미만이며, 음향감쇠는 0.1dB/cm이어서 음향투과층으로 적합함이 확인되었고, 30%의 SiC를 첨가한 내피 고무복합재료는 2.8dB/cm의 음향감쇠가 일어나서 음향흡수층으로 성능이 우수함이 확인되었다.

따라서 본 저주파수용 대면적 다층복합재료는 투과층에서 음파의 반사가 거의 일어나지 않아 흡수층으로 음파를 유도하고, 흡수층에서 우수한 음향감쇠효과로 인하여 저주파수대역의 능동형 소나에 대항하는 무반향 재료로서 적용가능성을 확인할 수 있었다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 종래의 수중음향센서나 수중 구조물에 사용되는 음향흡수재료는 음향흡수성능만을 목표로 한 반면 본 발명에서는 다층복합재료의 적용을 통하여 수중에서의 표면반사계수를 낮출 뿐만 아니라, 음향흡수성능의 제어가 가능하며 용이하게 제조할 수 있다. 따라서 종래 수중음향센서의 감도 및 수중 구조물의 은밀성을 획기적으로 증대시킬 것으로 기대되며, 본 발명에서 획득한 음향흡수재료의 설계기법을 응용하여 새로운 성능을 발휘하는 재료의 설계가 가능할 것으로 기대된다.

본 발명은 상기 실시예에만 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 많은 변형이 가능함은 명백하다.

Claims (7)

1. 표면층은 음향 반사가 1% 이내인 무반사층이고 상기 표면층의 내측은 음향이 흡수되는 음향 흡수층으로 이루어진 다층복합재료를 형성하되,

   상기 표면층과 상기 음향 흡수층은 음향 임피던스가 1.46 ~ 1.96MRayl이며 유리전이온도가 -40~-60℃인 고무재료의 분말로 이루어진 기지와, 가교재와, 상기 가교제와 혼합되어 상기 기지 분말에 분산되는 강화재로 이루어지고,

   상기 강화재는 상기 다층복합재료의 표면에서 내측으로 갈수록 부피분율이 증가되며 1% 이내로 음향 반사가 되는 표면에서의 상기 강화재의 부피분율은 아래의 수학식을 이용하여 구하는 것을 특징으로 하는 수중음향 흡수용 다층복합재료.

   [수학식]

   

   이 때,

   

   은 고체 속에서 음파의 진행방향의 속도, 기지 또는 강화재에 대하여 K는 bulk elastic modulus 이고 G는 shear elastic modulus 이며 V는 부피분율이고 ρ는 밀도이며 E(K/3(1-2υ))는 Young's modulus 이고 υ는 Possion's ratio 이며 M은 동탄성의 plane wave modulus이다.

   

   는 복합재료에 대한 음압의 반사계수(sound power reflection coeff.),

   

   는 복합재료에 대한 음압의 투과계수(sound power transmission coeff.),

   

   은 음파가 입사하는 매질의 음향임피던스 값이고,

   

   음파가 투과해야할 매질의 음향임피던스 값이다.
2. 제 1항에 있어서, 상기 음향 흡수층에서의 상기 강화재의 부피분율은, 음향 감쇠효과가 확보되도록, 0 보다 크고 30vol% 이하인 것을 특징으로 하는 수중음향 흡수용 다층 복합재료.
3. 제 1항에 있어서, 상기 고무재료는 SBR, EPDM, NBR 또는 CR인 것을 특징으로 하는 수중음향 흡수용 다층복합재료.
4. 제 1항에 있어서, 상기 강화재는 SiC인 것을 특징으로 하는 수중음향 흡수용 다층복합재료.
5. 제 1항에 있어서, 상기 가교제는 DCP인 것을 특징으로 하는 수중음향 흡수용 다층복합재료.
6. 제 1항에 있어서, 상기 다층복합재료를 형성하는 각각의 층은 기지 재료와 동일 재료를 이용하여 접합되는 것을 특징으로 하는 수중음향 흡수용 다층복합재료.
7. 제 1항에 있어서, 상기 음향 흡수층은 평판형 또는 웨지형인 것을 특징으로 하는 수중음향 흡수용 다층복합재료.

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