KR20130068875A - 박막과 흡음재를 포함하는 헬름홀츠 공명기 흡음장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 저주파수, 중간주파수 대역 및 고주파수 소음을 흡수할 수 있는 박막과 흡음재를 포함하는 헬름홀츠 공명기 흡음장치를 개시(introduce)한다. 상기 박막과 흡음재를 포함하는 헬름홀츠 공명기 흡음장치는, 박막 필름, 헬름홀츠 공명기 및 상기 박막 필름 및 상기 헬름홀츠 공명기의 사이에 설치된 흡음재를 구비한다.
Description
본 발명은 흡음장치에 관한 것으로, 특히, 저주파수의 흡음을 위한 헬름홀츠 공명기, 고주파수의 흡음을 위한 흡음재 및 중대역 주파수의 흡음을 위한 박막 필름으로 구성되는 헬름홀츠 공명기 흡음장치에 관한 것이다.
소음을 제어하기 위한 흡음장치가 광범위하게 사용된다. 특정 주파수 대역에서의 소음만을 감소시키기 위해서는 해당 주파수 대역에 특성화된 흡음장치를 사용하면 된다. 그러나 다양한 주파수 대역에서의 소음이 문제되는 경우 해당 주파수 대역의 소음을 감소시키기 위해 각 주파수 대역에 특성화된 흡음장치를 복수 개 사용하여야 하는데, 이는 한정된 공간을 감안할 때 장점보다 단점이 더 많게 된다.
흡음장치는 사람이 활동하는 공간에 설치하여 활용하는 것은 물론, 항공기 내부 및 우주발사체의 경우에도 사용될 수 있다. 특히 항공기 및 우주발사체의 내부에 설치되어 사용되는 경우, 내부 청정 조건이 까다로우므로 흡음장치의 특성이 우수하더라도 흡음장치의 구성요소에 제약이 따른다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 저주파수, 중간주파수 대역 및 고주파수 소음을 흡수할 수 있는 박막과 흡음재를 포함하는 헬름홀츠 공명기 흡음장치를 제공하는 것에 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 예에 따른 박막과 흡음재를 포함하는 헬름홀츠 공명기 흡음장치는, 박막 필름, 헬름홀츠 공명기 및 상기 박막 필름 및 상기 헬름홀츠 공명기의 사이에 설치된 흡음재를 구비한다.
본 발명에 따른 박막과 흡음재를 포함하는 헬름홀츠 공명기 흡음장치는, 넓은 주파수 대역에서 소음제거의 효과가 있으며, 구성요소의 각각의 특성을 조정하여 원하는 주파수 대역으로의 설계가 용이하며, 동시에 사용되는 공간의 청정 조건도 만족시킬 수 있으므로, 일상 생활공간은 물론 우주발사체와 같은 특수한 목적으로 사용할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 박막과 흡음재를 포함하는 헬름홀츠 공명기 흡음장치의 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 박막과 흡음재를 포함하는 헬름홀츠 공명기 흡음장치의 분해도이다.
도 3은 본 발명에 따른 박막과 흡음재를 포함하는 헬름홀츠 공명기 흡음장치의 흡음률의 시험결과를 나타낸다.
도 2는 본 발명에 따른 박막과 흡음재를 포함하는 헬름홀츠 공명기 흡음장치의 분해도이다.
도 3은 본 발명에 따른 박막과 흡음재를 포함하는 헬름홀츠 공명기 흡음장치의 흡음률의 시험결과를 나타낸다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 예시적인 실시 예를 설명하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
스튜디오 설계에 필요한 베이스 트랩은 간단한 얇은 막의 흡수재(Membrane Absorber) 외에도 많은 종류의 베이스 트랩이 사용된다. 그중에서도 심한 정상파(Standing Waves)를 없애는 방법으로 헬름홀츠 공명기(Helmholtz resonator)를 이용하는 것이 좋다. 헬름홀츠 공명기는 조그만 구멍이나 주둥이를 가진 밀폐된 공간 모양으로 구성된 장치로써 스튜디오의 조정실(Control Room)에서 발생하는 매우 특별한 정상파가 가느다란 주둥이를 통해서 공명기 안으로 들어오면 해당 정상파의 파형(Waveform)에 대한 새로운 역상(Out of Phase)의 진동으로 변하여 공명기 밖으로 산출되어 나온다. 따라서 특정한 주파수에 대한 위상변이(Phase Cancellation)가 발생하여 조정실 안에서의 그러한 특정 정상파가 소멸하게 되는 원리이다.
본 발명에서는 상기 헬름홀츠 공명기를 이용하여 광대역의 소음을 제거할 수 있는 흡음장치를 제안한다.
도 1은 본 발명에 따른 박막과 흡음재를 포함하는 헬름홀츠 공명기 흡음장치의 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 박막과 흡음재를 포함하는 헬름홀츠 공명기 흡음장치의 분해도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 박막과 흡음재를 포함하는 헬름홀츠 공명기 흡음장치(이하 흡음장치)는 박막 필름(1), 헬름홀츠 공명기(3, 4) 및 흡음재(2)로 이루어진다.
헬름홀츠 공명기(3, 4)는, 목이 형성되어 있는 앞 판(3) 및 속이 비어 있는 공동(4)으로 이루어진다. 예를 들면 다공성 폼으로 대체할 수 있는 흡음재(2)는 헬름홀츠 공명기(3, 4)의 목이 형성되어 있는 앞 판(3)을 덮는다.
본 발명에 따른 흡음장치의 흡음특성은 공명기의 목이 형성되어 있는 앞 판(3)의 두께, 다공성 폼(2)의 밀도, 다공성 폼(2)의 두께 및 박막 필름(1)의 두께를 조절함으로써 변화시킬 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 흡음장치의 동작 메커니즘에 대하여 설명한다.
헬름홀츠 공명기(3, 4)는 좁은 목과 공동으로 이루어진 음향기구로써 공명 주파수에서 높은 흡음률을 가진다. 형상비에 의해 저주파수로도 설계 가능하기 때문에 주로 저주파수 소음 제어를 목적으로 사용된다. 다만, 해당 공명주파수에서는 높은 흡음률을 가지지만 그 대역폭이 좁다는 한계점을 지니고 있다.
얇은 판(3)과 공동(4)이 존재하므로, 판(3)과 공동(4)에 의한 공진모드로 인하여 추가적인 흡음률을 얻을 수 있으나 헬름홀츠 공명주파수와 공진주파수가 비슷한 경우 흡음률의 대역폭이 나누어져 매우 좁아지는 역효과가 발생하기 때문에, 헬름홀츠 공명주파수와 공진주파수의 간격이 벌어지도록 설계해야 하는데 이 경우 두 주파수 사이의 중대역 주파수에서의 공백이 발생하게 된다.
본 발명에서는 헬름헬츠 공명기(3, 4)에 박막(1)과 다공성 폼(2)을 추가하여, 중대역 주파수에서의 공백을 보완하여 결국 대역폭이 넓은 흡음 특성을 얻을 수 있는 흡음장치를 제안한다.
사람이 활동하는 공간 또는 항공기 및 우주발사체의 경우 내부 청정조건이 까다로운데, 이러한 경우에도 박막(1)으로 다양한 필름을 활용할 수 있기 때문에 차폐를 통하여 분진 및 미세가루로부터 청정도를 유지할 수 있을 뿐만 아니라 옥외용으로도 사용이 가능하다.
헬름홀츠 공명기 앞 판(2)을 가벼우면서도 강성이 높은 복합재료로 제작할 시에 전체적으로 매우 가볍게 제작할 수 있으므로 경량화에도 유리하다.
헬름홀츠 공명기의 공명주파수, 공명기의 앞 판(3)의 두께를 조절함으로써 얻을 수 있는 공진모드의 변화와 다공성 폼(2)의 밀도, 다공성 폼(2)의 두께 및 박막 필름(1)의 두께를 조절함으로 흡음특성을 변화시킬 수 있기 때문에 목적에 맞는 최적의 흡음장치를 설계할 수 있다.
도 3은 본 발명에 따른 박막과 흡음재를 포함하는 헬름홀츠 공명기 흡음장치의 흡음률의 시험결과를 나타낸다.
도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 흡음장치의 흡음율은, 박막과 다공성 폼에 의한 중대역 주파수(f2)에서는 거의 100%(1)이고, 헬름홀츠 공명기의 앞 판과 공동에 의한 고주파(f3)에서는 약 95%(0.95)이며, 헬름홀츠 공명기의 공명주파수(f1)에서는 약 78%(0.78)이다.
도 3을 참조하면, 모든 대역에서 높은 흡음율를 가진다는 것을 실험결과를 통해 알 수 있다.
이상에서는 본 발명에 대한 기술사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 이라면 누구나 본 발명의 기술적 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방 가능함은 명백한 사실이다.
1: 박막 필름 2: 흡음재
3: 공명기 앞 판 4: 공명기 공동
3: 공명기 앞 판 4: 공명기 공동
Claims (4)
- 박막 필름;
헬름홀츠 공명기; 및
상기 박막 필름 및 상기 헬름홀츠 공명기의 사이에 설치된 흡음재;를
구비하는 것을 특징으로 하는 헬름홀츠 공명기 흡음장치. - 제1항에 있어서, 상기 헬름홀츠 공명기는,
목이 형성되어 있는 부분을 제외한 나머지 부분이 밀폐되어 있으며,
상기 흡음재는 상기 헬름홀츠 공명기의 목이 형성되어 있는 부분을 덮는 것을 특징으로 하는 헬름홀츠 공명기 흡음장치. - 제2항에 있어서, 상기 흡음재는,
다공성 폼인 것을 특징으로 하는 헬름홀츠 공명기 흡음장치. - 제3항에 있어서, 상기 흡음장치의 흡음특성은,
상기 공명기의 목이 형성되어 있는 부분의 두께, 상기 다공성 폼의 밀도, 상기 다공성 폼의 두께 및 상기 박막 필름의 두께를 조절함으로써 변화시키는 것을 특징으로 하는 헬름홀츠 공명기 흡음장치.
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| KR (1) | KR20130068875A (ko) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20160085671A (ko) | 2015-01-08 | 2016-07-18 | 대우조선해양 주식회사 | 디젤엔진 배기소음 감쇠를 위한 능동형 소음기 |
| CN109379670A (zh) * | 2018-11-29 | 2019-02-22 | 南京航空航天大学 | 一种薄膜型亥姆霍兹消声器 |
| CN113129860A (zh) * | 2021-04-09 | 2021-07-16 | 西安建筑科技大学 | 泡沫铝耦合亥姆霍兹共振器的声学超材料及其制备方法 |
| KR102618252B1 (ko) * | 2023-09-21 | 2023-12-27 | 한국항공우주연구원 | 음향하중 저감장치 |
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2011
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