KR102510031B1 - Sound absorbing apparatus - Google Patents

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KR102510031B1
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전원주
최은지
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한국과학기술원
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    • G10K2210/321—Physical
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 흡음 장치는, 평면 상에 복수 개의 흡음 유닛이 서로 인접하게 배열된 흡음 장치로서, 상기 복수 개의 흡음 유닛 각각은, 내부에 공동을 가지고, 외부와 상기 공동을 연통시키는 홀이 관통된 목부가 음파가 입사되는 전방에 구비되며, 상기 공동을 분할하는 적어도 하나의 멤브레인이 포함된 공명기;를 포함한다.A sound absorbing device according to an embodiment of the present invention is a sound absorbing device in which a plurality of sound absorbing units are arranged adjacent to each other on a plane, wherein each of the plurality of sound absorbing units has a cavity inside and communicates the cavity with the outside. and a resonator having a neck portion through which a hole passes, provided at a front side to which sound waves are incident, and including at least one membrane dividing the cavity.

Description

흡음 장치 {SOUND ABSORBING APPARATUS}Sound absorber {SOUND ABSORBING APPARATUS}

본 발명은 흡음 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 복수의 헬름홀츠 공명기가 배열된 흡음 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a sound absorbing device, and more particularly, to a sound absorbing device in which a plurality of Helmholtz resonators are arranged.

흡음은 가전제품에서 각종 기계 및 전력 설비에 이르기까지 소음 완화를 위해 중요한 기술이다. Sound absorption is an important technology for noise mitigation, from household appliances to various machinery and power equipment.

전통적으로 다공성 재료의 에너지 소산 특성을 이용하는 흡음 방법이 널리 사용되고 있으나, 다공성 재료를 이용하여 파장이 긴 저주파수 소리를 흡수하기 위해서는 두꺼운 재료의 사용이 불가피하다. Traditionally, a sound absorption method using energy dissipation characteristics of porous materials has been widely used, but thick materials are unavoidable in order to absorb low-frequency sound having a long wavelength using porous materials.

최근, 두께가 파장에 비해 매우 얇으면서 소리를 완벽하게 흡수할 수 있는 음향 메타표면을 이용하는 흡음 기술이 활발히 연구되고 있다.Recently, a sound absorption technology using an acoustic metasurface that is very thin compared to the wavelength and can perfectly absorb sound has been actively studied.

그러나, 기존 연구들은 대부분 하나의 목표 주파수에서의 흡음을 고려한 것으로, 다중 주파수에서 높은 흡음률을 갖고자 한다면 흡음 장치의 부피가 커지는 문제가 있었다.However, most of the existing studies have considered sound absorption at one target frequency, and there is a problem in that the volume of the sound absorbing device increases if a high sound absorption coefficient is desired at multiple frequencies.

따라서, 작은 부피를 차지하면서도 두 개 이상의 주파수에서 완벽 흡음을 달성할 수 있는 흡음 장치가 필요한 실정이다.Therefore, there is a need for a sound absorbing device that can achieve perfect sound absorption at two or more frequencies while occupying a small volume.

한국 공개특허공보 제10-2019-0109893호(2019.09.27.)Korean Patent Publication No. 10-2019-0109893 (2019.09.27.)

본 발명의 일 측면은 부피가 작으면서 두 개 이상의 주파수에서 높은 흡음률을 달성하는 흡음 장치를 제공하고자 한다.One aspect of the present invention is to provide a sound absorbing device that achieves a high sound absorption rate at two or more frequencies while having a small volume.

본 발명의 일 실시예에 따른 흡음 장치는, 평면 상에 복수 개의 흡음 유닛이 서로 인접하게 배열된 흡음 장치로서, 상기 복수 개의 흡음 유닛 각각은, 내부에 공동을 가지고, 외부와 상기 공동을 연통시키는 홀이 관통된 목부가 음파가 입사되는 전방에 구비되며, 상기 공동을 분할하는 적어도 하나의 멤브레인이 포함된 공명기;를 포함한다.A sound absorbing device according to an embodiment of the present invention is a sound absorbing device in which a plurality of sound absorbing units are arranged adjacent to each other on a plane, wherein each of the plurality of sound absorbing units has a cavity inside and communicates the cavity with the outside. and a resonator having a neck portion through which a hole passes, provided at a front side to which sound waves are incident, and including at least one membrane dividing the cavity.

상기 복수 개의 흡음 유닛 각각은, 상기 공명기가 복수로 배열되어 이루어지며, 적어도 일 방향으로 인접한 공명기 간에는 상기 적어도 하나의 멤브레인의 위치가 다를 수 있다.Each of the plurality of sound absorbing units is formed by arranging a plurality of resonators, and a position of the at least one membrane may be different between resonators adjacent to each other in at least one direction.

상기 복수 개의 흡음 유닛 각각은, 4개의 상기 공명기가 격자 형태로 배열되며, 상기 4개의 공명기는 대각 방향으로 상기 적어도 하나의 멤브레인의 위치가 동일할 수 있다.In each of the plurality of sound absorbing units, four resonators may be arranged in a lattice shape, and the four resonators may have the same position of the at least one membrane in a diagonal direction.

상기 적어도 하나의 멤브레인은 상기 평면과 나란한 방향으로 배열될 수 있다.The at least one membrane may be arranged in a direction parallel to the plane.

상기 적어도 하나의 멤브레인은 상기 평면과 수직한 방향으로 배열될 수 있다.The at least one membrane may be arranged in a direction perpendicular to the plane.

상기 공명기는 상기 전방을 향한 전방면을 하나의 밑면으로 하는 기둥 형상을 가질 수 있다.The resonator may have a columnar shape having a front surface facing the front as one bottom surface.

상기 기둥 형상의 높이는 상기 음파의 파장보다 작을 수 있다.The height of the pillar shape may be smaller than the wavelength of the sound wave.

상기 공명기는 정사각기둥 형상을 가질 수 있다.The resonator may have a square prism shape.

상기 복수 개의 흡음 유닛 각각을 구성하는 상기 복수의 공명기는 상기 공동의 부피, 상기 목부의 길이, 상기 홀의 크기가 동일할 수 있다.The plurality of resonators constituting each of the plurality of sound absorbing units may have the same volume of the cavity, the length of the neck portion, and the same size of the hole.

특정 주파수에서 상기 서로 인접한 공명기 각각에서 반사되는 파장의 위상이 반대일 수 있다.At a specific frequency, phases of wavelengths reflected from each of the resonators adjacent to each other may be opposite to each other.

상기 공명기는 두께가 다른 두 개의 멤브레인을 포함할 수 있다.The resonator may include two membranes having different thicknesses.

상기 흡음 유닛은 흡음 주파수가 복수 개일 수 있다.The sound absorption unit may have a plurality of sound absorption frequencies.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 두 개 이상의 주파수에서 높은 흡음률을 달성할 수 있다.According to one embodiment of the present invention, it is possible to achieve a high sound absorption coefficient at two or more frequencies.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 흡음 장치를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 흡음 장치를 구성하는 흡음 유닛을 도시한 사시도이다.
도 3 내지 도 5는 도 2의 흡음 유닛을 구성하는 공명기를 도시한 도면이다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 흡음 장치의 성능을 나타낸 그래프이다.
도 9는 도 2의 흡음 유닛을 구성하는 다른 형태의 공명기를 도시한 도면이다.
도 10은 도 9의 공명기로 구성된 흡음 장치의 성능을 나타낸 그래프이다.
도 11은 도 2의 흡음 유닛을 구성하는 다른 형태의 공명기를 도시한 도면이다.
도 12는 도 11의 공명기로 구성된 흡음 장치의 성능을 나타낸 그래프이다.
도 13은 도 2의 흡음 유닛을 구성하는 다른 형태의 공명기를 도시한 도면이다.
도 14는 도 13의 공명기로 구성된 흡음 장치의 성능을 나타낸 그래프이다.1 is a perspective view showing a sound absorbing device according to an embodiment of the present invention.
2 is a perspective view showing a sound absorbing unit constituting a sound absorbing device according to an embodiment of the present invention.
3 to 5 are views showing a resonator constituting the sound absorption unit of FIG. 2 .
6 to 8 are graphs showing the performance of a sound absorbing device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 9 is a view showing another type of resonator constituting the sound absorption unit of FIG. 2 .
10 is a graph showing the performance of the sound absorbing device configured with the resonator of FIG. 9 .
FIG. 11 is a view showing another type of resonator constituting the sound absorption unit of FIG. 2 .
12 is a graph showing the performance of the sound absorbing device configured with the resonator of FIG. 11 .
FIG. 13 is a view showing another type of resonator constituting the sound absorption unit of FIG. 2 .
FIG. 14 is a graph showing the performance of the sound absorbing device configured with the resonator of FIG. 13 .

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 이하에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 그리고 본 명세서 및 도면에서 동일한 부호는 동일한 구성요소를 나타낸다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art can easily practice with reference to the accompanying drawings. However, the present invention may be implemented in many different forms and is not limited to the embodiments described below. And like reference numerals in this specification and drawings indicate like elements.

도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.In order to clearly describe the present invention in the drawings, parts irrelevant to the description are omitted, and the same reference numerals are assigned to the same or similar components throughout the specification.

또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.In addition, since the size and thickness of each component shown in the drawings are arbitrarily shown for convenience of explanation, the present invention is not necessarily limited to the shown bar.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 만 아니라, 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"된 것도 포함한다. 또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.Throughout the specification, when a part is said to be "connected" to another part, this includes not only a case where it is "directly connected" but also a case where it is "indirectly connected" through another member. In addition, when a part "includes" a certain component, it means that it may further include other components without excluding other components unless otherwise stated.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 흡음 장치를 도시한 사시도이다.1 is a perspective view showing a sound absorbing device according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 흡음 장치(100)는, 평면 상에 복수 개의 흡음 유닛(C)이 서로 인접하게 배열되어 구성될 수 있다. 이 때, 평면은 음파(W)가 입사되는 방향(z축 방향)에 수직한 평면(xy 평면)일 수 있다.Referring to FIG. 1 , a sound absorbing device 100 according to an embodiment of the present invention may be configured such that a plurality of sound absorbing units C are arranged adjacent to each other on a plane. At this time, the plane may be a plane (xy plane) perpendicular to the direction (z-axis direction) in which the sound wave W is incident.

흡음 유닛(C)은 복수의 헬름홀츠 공명기로 구성될 수 있으며, 복수의 헬름홀츠 공명기는 모두 동일한 방향으로 배열될 수 있다. 즉, 복수의 헬름홀츠 공명기의 홀(목)은 모두 음파(W)가 입사되는 방향을 향하여 위치될 수 있다. 본 명세서에서 음파(W)가 입사되는 방향을 '전방'으로 정의하고, 그 반대 방향을 '후방'으로 정의한다. 이하, 흡음 장치(100)를 구성하는 흡음 유닛(C)에 대하여 상세히 설명한다.The sound absorption unit C may be composed of a plurality of Helmholtz resonators, and the plurality of Helmholtz resonators may all be arranged in the same direction. That is, all of the holes (necks) of the plurality of Helmholtz resonators may be positioned toward the direction in which the sound wave W is incident. In this specification, the direction in which the sound wave W is incident is defined as 'front', and the opposite direction is defined as 'rear'. Hereinafter, the sound absorbing unit C constituting the sound absorbing device 100 will be described in detail.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 흡음 장치를 구성하는 흡음 유닛을 도시한 사시도이고, 도 3 내지 도 5는 도 2의 흡음 유닛을 구성하는 공명기를 도시한 도면이다. 여기서, 도 3 및 도 4는 도 2의 흡음 유닛을 구성하는 공명기를 사시도로 도시한 도면이고, 도 5는 도 3 및 도 4의 공명기를 단면도로 도시한 도면이다.2 is a perspective view showing a sound absorbing unit constituting a sound absorbing device according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 3 to 5 are views showing a resonator constituting the sound absorbing unit of FIG. 2 . Here, FIGS. 3 and 4 are perspective views of the resonators constituting the sound absorption unit of FIG. 2 , and FIG. 5 is a cross-sectional view of the resonators of FIGS. 3 and 4 .

도 2를 참조하면, 흡음 유닛(C)은 복수의 공명기(110, 120)을 포함한다. 보다 상세히, 흡음 유닛(C)은 복수의 공명기(110, 120)가 인접하게 배열된 형태로 이루어질 수 있다. Referring to Figure 2, the sound absorption unit (C) includes a plurality of resonators (110, 120). More specifically, the sound absorption unit (C) may be formed in the form of a plurality of resonators (110, 120) arranged adjacently.

흡음 유닛(C)을 구성하는 공명기(110, 120)는 전방면을 하나의 밑면으로 하는 기둥 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 공명기(110, 120)는 정사각기둥 형상을 가질 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니며, 다각기둥 형태이거나, 원기둥 형태일 수도 있다. 이 때, 기둥 형상의 높이(H, 도 2 참조)는 음파의 파장보다 작을 수 있다. 이에 따라, 흡음 장치(100)는 얇은 두께를 가질 수 있다.The resonators 110 and 120 constituting the sound absorbing unit C may have a columnar shape having a front surface as one bottom surface. For example, the resonators 110 and 120 may have a square prism shape. However, it is not limited thereto, and may have a polygonal columnar shape or a cylindrical shape. At this time, the height (H, see FIG. 2) of the pillar shape may be smaller than the wavelength of the sound wave. Accordingly, the sound absorbing device 100 may have a thin thickness.

예를 들어, 흡음 유닛(C)은 격자 형태로 배열된 4개의 공명기로 구성될 수 있다. 이 때, 4개의 공명기는 일 방향으로 인접한 공명기 간 서로 다른 구조를 가질 수 있다. 즉, 4개의 공명기는 두 종류의 공명기(110, 120, 이하 각각 제 1 공명기, 제 2 공명기로 지칭함)로 구성되고, 대각 방향으로 서로 동일한 공명기가 위치될 수 있다.For example, the sound absorption unit C may be composed of four resonators arranged in a lattice form. In this case, the four resonators may have different structures between adjacent resonators in one direction. That is, the four resonators are composed of two types of resonators (110 and 120, hereinafter referred to as a first resonator and a second resonator, respectively), and the same resonators may be positioned in a diagonal direction.

보다 구체적으로, 도 3 및 도 4를 참조하면, 흡음 유닛(C)을 구성하는 제 1 공명기(110) 및 제 2 공명기(120)는 헬름홀츠 공명기의 형태를 가질 수 있다. 다만, 내부의 비어있는 공간(이하, 공동(cavity)라 함)에 멤브레인이 삽입된 형태를 가질 수 있다.More specifically, referring to FIGS. 3 and 4 , the first resonator 110 and the second resonator 120 constituting the sound absorption unit C may have the form of a Helmholtz resonator. However, it may have a form in which a membrane is inserted into an empty space inside (hereinafter, referred to as a cavity).

다시 말해, 제 1 공명기(110) 및 제 2 공명기(120) 각각은 서로 동일하게, 내부에 공동(cavity)을 가지고, 외부와 공동을 연통시키는 홀(115, 125)이 관통된 목부(113, 123)가 음파가 입사되는 전방에 구비되며, 공동 내에 적어도 하나의 멤브레인(112, 122)이 포함될 수 있다. 여기서, 멤브레인은 두께가 얇은 막으로, 공동을 분할 또는 구획하도록 배치된다. In other words, each of the first resonator 110 and the second resonator 120 has a cavity therein, and a neck portion 113 through which holes 115 and 125 communicating the cavity with the outside pass through. 123) is provided in front of the incident sound wave, and at least one membrane 112 or 122 may be included in the cavity. Here, the membrane is a thin membrane and is disposed to divide or partition the cavity.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 멤브레인(112, 122)은 복수의 흡음 유닛(C)이 배열된 평면(도 1에서 xy 평면)에 나란하게 배열될 수 있다. 예를 들어, 멤브레인(112, 122)은 제 1 공명기(110) 및 제 2 공명기(120)의 후방면에 나란하게 배열될 수 있다.Referring to FIGS. 3 to 5 , the membranes 112 and 122 may be arranged side by side on a plane (xy plane in FIG. 1 ) on which the plurality of sound absorbing units C are arranged. For example, the membranes 112 and 122 may be arranged side by side on rear surfaces of the first resonator 110 and the second resonator 120 .

한편, 제 1 공명기(110) 및 제 2 공명기(120)는 서로 다른 공명 구조로 구성될 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제 1 공명기(110) 및 제 2 공명기(120)는 공동의 부피, 목부의 길이(l), 홀의 직경(2r)이 모두 동일하지만, 멤브레인(112, 122)의 위치가 서로 다를 수 있다. 이에 따라, 제 1 공명기(110)와 제 2 공명기(120)는 각각 공동이 멤브레인(112, 122)에 의하여 분할된 크기(부피)가 서로 다를 수 있다. 예를 들어, 도 5를 참조하면, 제 1 공명기(110)의 공동이 분할된 크기와 제 2 공명기(120)의 공동이 분할된 크기가 서로 다를 수 있다(V1≠V1', V2≠V2').Meanwhile, the first resonator 110 and the second resonator 120 may have different resonance structures. That is, according to an embodiment of the present invention, the first resonator 110 and the second resonator 120 have the same volume of the cavity, length l of the neck portion, and diameter 2r of the hole, but the membrane 112, 122) may be different from each other. Accordingly, the first resonator 110 and the second resonator 120 may have different sizes (volumes) of the cavities divided by the membranes 112 and 122, respectively. For example, referring to FIG. 5 , the divided size of the cavity of the first resonator 110 and the divided size of the cavity of the second resonator 120 may be different (V 1 ≠V 1 ', V 2 ≠V 2 ').

이에 따라, 제 1 공명기(110)와 제 2 공명기(120)는 서로 다른 공명 구조로 구성될 수 있으며, 이에 따라, 제 1 공명기(110)에서 반사되는 음파와 제 2 공명기(120)에서 반사되는 음파가 서로 반대 위상이 되어, 제 1 공명기(110)와 제 2 공명기(120)로 구성된 도 2의 흡음 유닛(C)은 완벽 흡음을 구현할 수 있다.Accordingly, the first resonator 110 and the second resonator 120 may have different resonance structures, and thus, the sound wave reflected from the first resonator 110 and the sound wave reflected from the second resonator 120 Since the sound waves are out of phase with each other, the sound absorbing unit C of FIG. 2 composed of the first resonator 110 and the second resonator 120 can realize perfect sound absorption.

예를 들어, 도 3 내지 도 5를 참조하면, β1과 β2의 크기를 달리함으로써, 제 1 공명기(110)와 제 2 공명기(120) 간에 공동이 서로 비균등하게 분할될 수 있다. 이 때, β1과 β2의 크기를 적절히 설계함으로써, 제 1 공명기(110)에서 반사되는 음파와 제 2 공명기(120)에서 반사되는 음파가 서로 반대 위상이 되도록 조절할 수 있다. 이에 따라, 제 1 공명기(110)와 제 2 공명기(120)로 구성된 흡음 유닛(C)은 완벽 흡음을 구현할 수 있게 되어, 결국 그러한 흡음 유닛(C)으로 이루어진 흡음 장치(100)는 완벽 흡음을 구현할 수 있다.For example, referring to FIGS. 3 to 5 , cavities between the first resonator 110 and the second resonator 120 may be non-uniformly divided from each other by varying the sizes of β 1 and β 2 . At this time, by appropriately designing the magnitudes of β 1 and β 2 , the sound waves reflected from the first resonator 110 and the sound waves reflected from the second resonator 120 can be adjusted to have opposite phases to each other. Accordingly, the sound absorbing unit (C) composed of the first resonator 110 and the second resonator 120 can realize perfect sound absorption, and eventually the sound absorbing device 100 composed of such a sound absorbing unit (C) perfectly absorbs sound. can be implemented

도 6 내지 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 흡음 장치의 성능을 나타낸 그래프이다.6 to 8 are graphs showing the performance of a sound absorbing device according to an embodiment of the present invention.

도 6에서는 제 1 공명기(110) 만으로 배열된 흡음 장치를 '110'으로 도시하였고, 제 2 공명기(120) 만으로 배열된 흡음 장치를 '120'으로 도시하였으며, 제 1, 2 공명기가 주기적으로 배열된 본 발명의 일 실시예에 따른 흡음 장치를 '110+120'으로 도시하였다. 여기서, 제 1, 2 공명기(110, 120)의 구조는 a=24mm, b=35mm, l=4mm, r=2.5mm 이며, 두 개의 주파수에서 완벽 흡음 성능을 나타내도록 β1=0.5, β2=0.6 로 설계하였다.In FIG. 6, the sound absorbing device arranged with only the first resonator 110 is shown as '110', and the sound absorbing device arranged with only the second resonator 120 is shown as '120', and the first and second resonators are periodically arranged A sound absorbing device according to an embodiment of the present invention is shown as '110+120'. Here, the structure of the first and second resonators 110 and 120 is a = 24mm, b = 35mm, l = 4mm, r = 2.5mm, and β 1 =0.5, β 2 to exhibit perfect sound absorption performance at two frequencies. = 0.6.

도 6을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 흡음 장치(100)는 520Hz와 740Hz에서 소리 에너지를 완벽하게 흡수할 수 있음을 확인할 수 있다. 또한, 완벽 흡음 주파수 중 520Hz 기준으로, 흡음 장치(100)의 두께는 입사되는 파장의 1/17배로, 파장 대비 얇은 두께를 가지게 된다. 또한, 공동을 분할하는 멤브레인의 위치를 서로 달리한 제 1, 2 공명기(110, 120)를 주기적으로 배열한 본 발명의 일 실시예에 따른 흡음 장치(100: 도 6에서 110+120)는, 멤브레인의 위치가 동일한 공명기 만으로 이루어진 경우(110, 120)보다 높은 흡음 성능이 발휘됨을 확인할 수 있다. 이는 다른 공명 구조를 갖는 제 1, 2 공명기(110, 120) 간의 혼합 공명을 유도함으로써(제 1, 2 공명기(110, 120) 각각에서 반사되는 파장 간의 위상이 반대가 되도록 함으로써) 달성할 수 있다.Referring to FIG. 6 , it can be confirmed that the sound absorbing device 100 according to an embodiment of the present invention can perfectly absorb sound energy at 520 Hz and 740 Hz. In addition, based on 520 Hz of the perfect sound absorption frequency, the thickness of the sound absorption device 100 is 1/17 times the incident wavelength, and has a thin thickness compared to the wavelength. In addition, the sound absorbing device (100: 110+120 in FIG. 6) according to an embodiment of the present invention in which the first and second resonators 110 and 120 are periodically arranged in different positions of membranes dividing the cavity, It can be seen that a higher sound absorption performance is exhibited than when the membrane is made of only the resonators having the same position (110, 120). This can be achieved by inducing mixed resonance between the first and second resonators 110 and 120 having different resonance structures (by making the phases of the wavelengths reflected from the first and second resonators 110 and 120 reverse). .

도 7에서는 흡음 장치가 멤브레인이 포함되지 아니하나 홀의 직경이서로 다른(r1, r2) 두 종류의 공명기 만으로 이루어진 경우(A)와, 본 발명의 일 실시예에 따른 흡음 장치의 경우(B, 흡음 장치가 멤브레인의 위치가 서로 다른 두 종류의 공명기로 이루어진 경우)의 흡음 성능을 비교하였다. 도 7을 참조하면, 멤브레인이 포함되지 아니하나 홀의 직경이서로 다른(r1, r2) 두 종류의 공명기 만으로 이루어진 흡음 장치(A)가 하나의 주파수에서만 소음을 흡수하는 것과는 달리, 본 발명의 일 실시예에 따른 흡음 장치(B)가 두 개의 주파수에서 모두 높은 흡음 성능이 발휘됨을 확인할 수 있다.In FIG. 7, the sound absorbing device does not include a membrane, but the hole diameter is different from each other (r 1 , r 2 ) In the case of only two types of resonators (A) and in the case of the sound absorbing device according to an embodiment of the present invention (B , when the sound absorbing device is composed of two types of resonators with different membrane positions), the sound absorbing performance was compared. Referring to FIG. 7, unlike the sound absorbing device (A) consisting of only two types of resonators (r 1 , r 2 ) that do not include a membrane but have different hole diameters (r 1 , r 2 ) absorbs noise at only one frequency, the present invention It can be confirmed that the sound absorbing device B according to an embodiment exhibits high sound absorbing performance at both frequencies.

도 8에서는 흡음 장치가 멤브레인의 위치가 서로 동일한 공명기 만으로 이루어진 경우(A)와, 본 발명의 일 실시예에 따른 흡음 장치의 경우(B, 흡음 장치가 멤브레인의 위치가 서로 다른 두 종류의 공명기로 이루어진 경우)의 흡음 성능을 비교하였다. 도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 흡음 장치(B)가 멤브레인의 위치가 서로 동일한 공명기 만으로 이루어진 흡음 장치(A)의 흡음 성능을 크게 상회함을 확인할 수 있다.In FIG. 8, the case in which the sound absorbing device consists of only resonators having the same position of membranes (A) and the case of the sound absorbing device according to an embodiment of the present invention (B, the sound absorbing device consists of two types of resonators in which the positions of the membranes are different) If it was made), the sound absorption performance was compared. Referring to FIG. 8 , it can be confirmed that the sound absorbing device B according to an embodiment of the present invention greatly exceeds the sound absorbing performance of the sound absorbing device A composed of only resonators having the same membrane positions.

도 9는 도 2의 흡음 유닛을 구성하는 다른 형태의 공명기를 도시한 도면이다.FIG. 9 is a view showing another type of resonator constituting the sound absorption unit of FIG. 2 .

도 9를 참조하면, 흡음 유닛(C, 도 2 참조)은 전술한 형태와 다른 형태의 두 공명기(130, 140, 이하 제 3 공명기, 제 4 공명기라 지칭함)로 구성될 수 있다. 제 3 공명기(130) 및 제 4 공명기(140)는 각각 두 개의 멤브레인(132-1, 132-2 / 142-1, 142-2)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 9, the sound absorption unit (C, see FIG. 2) may be composed of two resonators (130 and 140, hereinafter referred to as a third resonator and a fourth resonator) having a different form from the above-described type. The third resonator 130 and the fourth resonator 140 may each include two membranes 132-1 and 132-2 / 142-1 and 142-2.

이 때, 제 3 공명기(130)의 두 개의 멤브레인(132-1, 132-2) 위치는 제 4 공명기(140)의 두 개의 멤브레인(142-1, 142-2) 위치와 서로 다를 수 있다. 이에 따라, 도 9를 참조하면, V1≠V1', V2≠V2', V3≠V3'일 수 있다.In this case, positions of the two membranes 132 - 1 and 132 - 2 of the third resonator 130 may be different from positions of the two membranes 142 - 1 and 142 - 2 of the fourth resonator 140 . Accordingly, referring to FIG. 9 , V 1 ≠V 1 ', V 2 ≠V 2 ', and V 3 ≠V 3 '.

또한, 제 3 공명기(130)의 두 개의 멤브레인(132-1, 132-2)의 두께, 및(또는) 제 4 공명기(140)의 두 개의 멤브레인(142-1, 142-2)의 두께는 서로 다를 수 있다.In addition, the thickness of the two membranes 132-1 and 132-2 of the third resonator 130 and/or the thickness of the two membranes 142-1 and 142-2 of the fourth resonator 140 can be different

도 10은 도 9의 공명기로 구성된 흡음 장치의 성능을 나타낸 그래프이다.10 is a graph showing the performance of the sound absorbing device configured with the resonator of FIG. 9 .

도 10에서는 a=24mm, b=35mm, l=4mm, r=2.5mm, β1-1=β1-2=0.25, β2-1=β2-2=0.3, tm1=tm2=0.28mm 인 제 3, 4 공명기(130, 140)로 이루어진 흡음 장치의 흡음 성능을 도시하였다. 도 10을 참조하면, 506Hz와 768Hz에서 소리 에너지를 완벽하게 흡수할 수 있음을 확인할 수 있고, 완벽 흡음 주파수 중 506Hz 기준으로, 흡음 장치의 두께는 입사 파장의 1/17배로, 파장 대비 얇은 두께를 가질 수 있다.In FIG. 10, a = 24 mm, b = 35 mm, l = 4 mm, r = 2.5 mm, β 1-1 =β 1-2 =0.25, β 2-1 =β 2-2 =0.3, t m1 =t m2 = The sound absorbing performance of the sound absorbing device including the third and fourth resonators 130 and 140 having a thickness of 0.28 mm is shown. Referring to FIG. 10, it can be confirmed that sound energy can be perfectly absorbed at 506 Hz and 768 Hz, and based on 506 Hz among the perfect sound absorption frequencies, the thickness of the sound absorbing device is 1/17 times the incident wavelength, and the thin thickness compared to the wavelength can have

도 11은 도 2의 흡음 유닛을 구성하는 다른 형태의 공명기를 도시한 도면이다.FIG. 11 is a view showing another type of resonator constituting the sound absorption unit of FIG. 2 .

도 11을 참조하면, 흡음 유닛(C, 도 2 참조)은 전술한 형태와 다른 형태의 두 공명기(210, 220, 이하 제 5 공명기, 제 6 공명기로 지칭함)로 구성될 수 있다. 제 5 공명기(210) 및 제 6 공명기(220)의 멤브레인(212, 222)은 흡음 유닛(C)이 배열된 평면과 수직한 방향으로 배열될 수 있다. Referring to FIG. 11, a sound absorption unit (C, see FIG. 2) may be composed of two resonators (210 and 220, hereinafter referred to as a fifth resonator and a sixth resonator) having a different form from the above-described type. The membranes 212 and 222 of the fifth resonator 210 and the sixth resonator 220 may be arranged in a direction perpendicular to the plane on which the sound absorbing unit C is arranged.

이 때, 제 5 공명기(210)의 멤브레인(212)과 제 6 공명기(220)의 멤브레인(222)은 서로 위치가 다를 수 있다. 이에 따라, 제 5 공명기(210) 및 제 6 공명기(220)는 다른 공명 구조를 가질 수 있으며, 제 5 공명기(210)에서 반사되는 파장과 제 6 공명기(220)에서 반사되는 파장이 반대 위상을 가질 수 있다.At this time, the positions of the membrane 212 of the fifth resonator 210 and the membrane 222 of the sixth resonator 220 may be different from each other. Accordingly, the fifth resonator 210 and the sixth resonator 220 may have different resonance structures, and the wavelength reflected from the fifth resonator 210 and the wavelength reflected from the sixth resonator 220 are in opposite phases. can have

도 12는 도 11의 공명기로 구성된 흡음 장치의 성능을 나타낸 그래프이다.12 is a graph showing the performance of the sound absorbing device configured with the resonator of FIG. 11 .

도 12는 a=25mm, b=25mm, l=2mm, r=2mm, β1=0.3, β2=0.4 인 제 5 공명기(210) 및 제 6 공명기(220)로 이루어진 흡음 장치의 경우를 도시하였으며, 두 개의 주파수에서 높은 흡음 효과를 발휘함을 확인할 수 있다.12 shows a case of a sound absorbing device composed of a fifth resonator 210 and a sixth resonator 220 with a = 25 mm, b = 25 mm, l = 2 mm, r = 2 mm, β 1 =0.3, β 2 =0.4 It can be confirmed that it exhibits a high sound absorption effect at two frequencies.

도 13은 도 2의 흡음 유닛을 구성하는 다른 형태의 공명기를 도시한 도면이다.FIG. 13 is a view showing another type of resonator constituting the sound absorption unit of FIG. 2 .

도 13을 참조하면, 흡음 유닛(C, 도 2 참조)은 전술한 형태와 다른 형태의 두 공명기(230, 240, 이하 제 7 공명기, 제 8 공명기라 지칭함)로 구성될 수 있다. 제 7 공명기(230) 및 제 8 공명기(240)는 각각 두 개의 멤브레인(232-1, 232-2 / 242-1, 242-2)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 13, a sound absorption unit (C, see FIG. 2) may be composed of two resonators (230 and 240, hereinafter referred to as a seventh resonator and an eighth resonator) having a different form from the above-described form. The seventh resonator 230 and the eighth resonator 240 may include two membranes 232-1 and 232-2 / 242-1 and 242-2, respectively.

이 때, 제 7 공명기(230)의 두 개의 멤브레인(232-1, 232-2) 위치는 제 8 공명기(240)의 두 개의 멤브레인(242-1, 242-2) 위치와 서로 다를 수 있다. 이에 따라, 도 13을 참조하면, V1≠V1', V2≠V2', V3≠V3'일 수 있다.In this case, positions of the two membranes 232 - 1 and 232 - 2 of the seventh resonator 230 may be different from positions of the two membranes 242 - 1 and 242 - 2 of the eighth resonator 240 . Accordingly, referring to FIG. 13 , V 1 ≠V 1 ', V 2 ≠V 2 ', and V 3 ≠V 3 '.

또한, 제 7 공명기(230)의 두 개의 멤브레인(232-1, 232-2)의 두께, 및(또는) 제 8 공명기(140)의 두 개의 멤브레인(242-1, 242-2)의 두께는 서로 다를 수 있다.In addition, the thickness of the two membranes 232-1 and 232-2 of the seventh resonator 230 and/or the thickness of the two membranes 242-1 and 242-2 of the eighth resonator 140 are can be different

도 14는 도 13의 공명기로 구성된 흡음 장치의 성능을 나타낸 그래프이다.FIG. 14 is a graph showing the performance of the sound absorbing device configured with the resonator of FIG. 13 .

도 14에서는 a=25mm, b=25mm, l=2mm, r=1.68mm, β1=0.3, β2=0.4, tm1=0.3mm, tm2=0.4mm 인 제 7, 8 공명기(230, 240)로 이루어진 흡음 장치의 흡음 성능을 도시하였다. 도 14를 참조하면, 세 개의 주파수, 즉 538Hz에서 소리 에너지의 80%를, 707Hz와 813Hz에서 소리 에너지의 90% 이상을 흡수할 수 있음을 확인할 수 있다.In FIG . 14, the seventh and eighth resonators ( 230 , 240) shows the sound absorption performance of the sound absorption device. Referring to FIG. 14 , it can be seen that 80% of sound energy can be absorbed at three frequencies, that is, 538 Hz, and more than 90% of sound energy can be absorbed at 707 Hz and 813 Hz.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited thereto, and it is possible to make various modifications and practice within the scope of the claims and the detailed description of the invention and the accompanying drawings, and this is also the present invention. It goes without saying that it falls within the scope of the invention.

100 흡음 장치
110 제 1 공명기, 120 제 2 공명기
130 제 3 공명기, 140 제 4 공명기
210 제 5 공명기, 220 제 6 공명기
230 제 7 공명기, 240 제 8 공명기
C 흡음 유닛100 sound absorber
110 1st resonator, 120 2nd resonator
130 3rd resonator, 140 4th resonator
210 5th resonator, 220 6th resonator
230 7th resonator, 240 8th resonator
C sound absorption unit

Claims (12)

평면 상에 복수 개의 흡음 유닛이 서로 인접하게 배열된 흡음 장치로서,
상기 복수 개의 흡음 유닛 각각은,
내부에 공동을 가지고, 외부와 상기 공동을 연통시키는 홀이 관통된 목부가 음파가 입사되는 전방에 구비되며, 상기 공동을 분할하는 적어도 하나의 멤브레인이 포함된 공명기;
를 포함하고,
상기 복수 개의 흡음 유닛 각각은,
상기 공명기가 복수로 배열되어 이루어지며, 적어도 일 방향으로 인접한 공명기 간에는 상기 적어도 하나의 멤브레인의 위치가 다르며,
상기 적어도 일 방향으로 인접한 공명기 간에는 각각의 멤브레인에 의해 분할된 부피의 비율이 서로 다르며,
특정 주파수에서 상기 인접한 공명기 각각에서 반사되는 음파의 위상이 서로 반대이며,
상기 공명기는 두께가 다른 두 개의 멤브레인을 포함하고,
상기 두 개의 멤브레인은 상기 평면과 수직한 방향으로 배열되는, 흡음 장치.A sound absorbing device in which a plurality of sound absorbing units are arranged adjacent to each other on a plane,
Each of the plurality of sound absorption units,
a resonator having a cavity inside, a neck portion through which a hole for communicating the cavity with the outside is provided in front of the sound wave incident, and including at least one membrane dividing the cavity;
including,
Each of the plurality of sound absorption units,
The resonators are arranged in plurality, and the position of the at least one membrane is different between adjacent resonators in at least one direction,
The ratio of the volume divided by each membrane is different between the resonators adjacent in the at least one direction,
At a specific frequency, the phases of sound waves reflected from each of the adjacent resonators are opposite to each other,
The resonator includes two membranes having different thicknesses,
The sound absorbing device, wherein the two membranes are arranged in a direction perpendicular to the plane. 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 복수 개의 흡음 유닛 각각은,
4개의 상기 공명기가 격자 형태로 배열되며,
상기 4개의 공명기는 대각 방향으로 상기 적어도 하나의 멤브레인의 위치가 동일한, 흡음 장치.According to claim 1,
Each of the plurality of sound absorption units,
The four resonators are arranged in a lattice form,
Wherein the four resonators have the same position of the at least one membrane in a diagonal direction. 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 공명기는 상기 전방을 향한 전방면을 하나의 밑면으로 하는 기둥 형상을 갖는, 흡음 장치.According to claim 1,
The sound absorbing device, wherein the resonator has a columnar shape having a front surface facing the front as one bottom surface. 제 6 항에 있어서,
상기 기둥 형상의 높이는 상기 음파의 파장보다 작은, 흡음 장치.According to claim 6,
The sound absorbing device, wherein the height of the pillar shape is smaller than the wavelength of the sound wave. 제 6 항에 있어서,
상기 공명기는 정사각기둥 형상을 갖는, 흡음 장치.According to claim 6,
The resonator has a square prism shape, the sound absorbing device. 제 1 항에 있어서,
상기 복수 개의 흡음 유닛 각각을 구성하는 상기 복수의 공명기는 상기 공동의 부피, 상기 목부의 길이, 상기 홀의 크기가 동일한, 흡음 장치.According to claim 1,
The plurality of resonators constituting each of the plurality of sound absorbing units have the same volume of the cavity, the length of the neck portion, and the size of the hole, the sound absorbing device. 삭제delete 삭제delete 제 1 항에 있어서,
상기 흡음 유닛은 흡음 주파수가 복수 개인, 흡음 장치.According to claim 1,
The sound absorbing unit is a sound absorbing device having a plurality of sound absorption frequencies.
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