KR20210152652A - 가변 주파수 영역을 갖는 공진기 - Google Patents

가변 주파수 영역을 갖는 공진기 Download PDF

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Abstract

본 발명은 가변 주파수 영역을 갖는 공진기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 플라즈마 액츄에이터를 사용하여 오존을 발생시켜 공진기 내부의 음향학적 특성을 변화시키는 가변 주파수 영역을 갖는 공진기에 관한 것이다.

Description

가변 주파수 영역을 갖는 공진기{Resonator with variable frequency domain}
본 발명은 가변 주파수 영역을 갖는 공진기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 플라즈마 액츄에이터를 사용하여 오존을 발생시켜 공진기 내부의 음향학적 특성을 변화시키는 가변 주파수 영역을 갖는 공진기에 관한 것이다.
일반적으로 플라즈마는 국부적으로 전기적인 극성을 갖는 이온화된 기체가 존재하는 상태를 말하며, 고체, 액체, 기체 상태와 구분되기 때문에 플라즈마를 제 4의 상태라고 부르고 있다.
자연현상에서 관찰되는 플라즈마는 번개, 오로라, 태양 등이 있으며, 인공적인 방법으로는 방전(Discharge)을 통해 플라즈마를 발생시킬 수 있다.
방전 형태와 특성에 따라 다양한 플라즈마를 발생시킬 수 있는데, 압력조건에 따라 진공 및 상압 플라즈마가 있고, 전원장치종류에 따라 직류(DC), 교류(AC), RF, Microwave 플라즈마가 있으며, 100K 내외의 가스온도를 기준으로 고온 및 저온 플라즈마로 분류된다.
아크(Arc)와 같이 가스 및 전자온도가 동시에 높은 플라즈마를 고온 플라즈마로 분류하고, 글로우(Glow) 방전과 같이 가스온도는 낮으나 전자온도는 높은 경우를 저온 플라즈마로 분류하고 있다.
플라즈마는 이온(Ion), 라디칼(Radical), 들뜬 분자(excited molecule) 등을 발생시켜 매우 빠른 화학반응을 가능케 하기 때문에 가스처리, 연료 개질에 주로 활용되고 있다.
최근에는 가속된 플라즈마 입자와 가스와의 충돌을 통해 유동을 제어할 수 있는 기법이 개발되어 경계층제어, 표면 마찰저감 등에 플라즈마를 이용하기 위한 노력들이 활발히 진행되고 있다.
플라즈마 유동제어의 기본적인 원리는 플라즈마가 발생되면 양이온은 전기장의 방향으로 전자는 전기장의 반대방향으로 가속한다. 이때 전자는 중성입자와 충돌하면서 드리프트(Drift)함으로써 플라즈마 내에서 전류가 흐르는데, 이와 같은 전기장 드리프트에서 전하 e를 갖는 이온의 운동량을 이용하여 유동의 운동량을 변화시킬 수 있다.
즉, 플라즈마를 발생시키면 전극사이에서 이동하는 이온과 가스분자와의 충돌로 인해 물체력(Body force)이 발생되고, 이로 인해 유발되는 유동을 전기바람(Electric wind) 또는 이온바람(Ionic wind)이라고 부른다.
이러한 전기바람을 이용하여 경계층 천이지연, 와류생성, 표면마찰저감 등에 이용할 수 있다.
일반적으로 이와 같은 플라즈마의 원리를 이용한 전기바람 발생장치를 플라즈마 액츄에이터라고 부른다.
이러한 플라즈마 액추에이터(Plasma Actuator)는 본격적인 연구가 시작된 지 약 10년 정도밖에 되지 않은 유동제어 분야의 최첨단 기술이다.
기존의 유동제어 방법들과 비교하여 많은 장점을 가지는 효율적인 시스템으로써 앞으로 발전 가능성이 많다.
플라즈마 액추에이터는 기본적으로 간격이 있는 두 개의 전극에 고전압이 공급될 때 방전에 의해 전극 사이에 생성되는 플라즈마와 주변 유동 사이의 상호작용을 이용하는 장치이다.
플라즈마 액추에이터는 전극 두 개로 구성되어있어서 구조적으로 매우 간단하여 쉽게 원하는 위치에 설치 할 수 있다.
또한 크기가 작아서 경계층 내의 유동제어에 손쉽게 응용 할 수 있다. 사용되는 에너지의 측면에서도 소비 전력이 기존 시스템과 비교하여 크지 않으며 빠른 응답 특성을 통해 실시간 제어가 가능하다. 더욱이 수학적 모델링을 통해 시뮬레이션도 가능하다.
플라즈마 액추에이터는 공급되는 전압의 종류(AC / DC)와 전극의 모양과 배치에 따라 분류되고 각각의 종류마다 유동제어의 방법과 사용 환경이 달라진다. 크게 저속 유동에서의 유전체 장벽(Dielectric Barrier Discharge) 방식과 고속 유동에서의 DC 방전 방식으로 구분되어 진다.
한편 헬름홀츠 공명기는 목의 크기, 목의 길이, 및 내부 공간의 부피에 따라 공명 주파수가 달라지므로, 흡음 셀을 구성하는 복수의 헬름홀츠 공명기 각각은, 인접한 헬름홀츠 공명기와 홀의 크기, 목부의 두께, 및 내부 공간의 부피 중 적어도 하나가 서로 다르게 배열될 수 있다.
즉, 인접한 헬름홀츠 공명기 간에 홀의 크기, 목부의 두께, 및 내부 공간의 부피 중 적어도 하나를 서로 다르게 배열함으로써, 반사되는 음파의 위상이 반대가 되도록 조절할 수 있다.
예를 들어, 흡음 셀을 구성하는 네 개의 헬름홀츠 공명기(120-1, 120-2, 120-3, 120-4)는 각각 홀(125-1, 125-2, 125-3, 125-4)의 크기가 서로 다를 수 있고, 내부 공간의 부피와 목부의 두께는 서로 동일할 수 있다. 즉, 흡음 셀을 구성하는 네 개의 헬름홀츠 공명기(120-1, 120-2, 120-3, 120-4)의 홀의 크기를 조절함으로써, 복수의 특정 주파수를 높은 흡음률로 흡음할 수 있다.
따라서 종래에는 평면 상에 배열된 복수의 헬름홀츠 공명기 각각은, 인접한 헬름홀츠 공명기와 서로 다른 공명 주파수를 가지도록 배열될 수 있다. 즉, 인접한 헬름홀츠 공명기에서 반사되는 음파의 위상이 목표하는 흡음 주파수에서 서로 달라 상쇄 간섭을 일으키는 원리를 이용하여 흡음 효과를 발휘할 수 있다.
예를 들어, 서로 인접한 헬름홀츠 공명기에서 반사되는 음파의 위상이 반대가 되면 이론적으로 100%의 흡음률을 가질 수 있다.
그러나 복수의 헬름홀츠 공명기 각각을 구비하기도 어렵고, 특정 주파수가 변경될 경우 상기 복수의 헬름홀츠 공명기 각각 교체하기는 더 어려운 문제가 있었다.
한국공개특허 제1995-0033312호 한국공개특허 제2020-0030413호 일본공개특허 제2002-2220817호 일본공개특허 제2010-0007278호 일본공개특허 제2011-221283호
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 플라즈마 액츄에이터의 특징들 중의 하나인 오존 발생 기능을 이용하여 특정 공간의 음향학적 특성을 변화시켜 공진 주파수를 조절할 수 있는 가변 주파수 영역을 갖는 공진기를 제공하는 데 목적이 있다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 좁은 넥(neck) 공간과 넓은 챔버 공간으로 나뉘어 상기 챔버 공간의 내부 공간에 포함된 오존 발생용 플라즈마 액츄에이터를 통해 공진기 내부의 음향학적 특성을 변화시켜 필터링 주파수 대역의 변경이 가능하도록 하여 목표 주파수 대역의 음향을 흡수한다.
본 발명은 일정 길이의 덕트; 상기 덕트에서 수직으로 연장 형성되어 부피를 갖는 좁은 윗 공간과 넓은 아랫 공간으로 나뉘는 헬름홀츠 공진기; 제1 전극; 상기 제1 전극과 일정 간격을 두고 수직으로 이격되어, 상기 제1 전극의 표면과 평행하게 배치되는 제2 전극; 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 형성되는 유전체;를 포함하는 플라즈마 액츄에이터;이다.
상기 플라즈마 액추에이터는 알루미늄, 니켈, 또는 구리 전극으로 이루어진다.
상기와 같이 이루어지는 본 발명은 음향을 높은 흡음률로 흡수하는 데 있어, 오존 발생량을 제어하는 플라즈마 액츄에이터를 이용하여 손쉽게 공진주파수가 변경되어 목표 주파수 대역에 따라 음향을 효과적으로 흡수할 수 있다.
또한 본 발명은 플라즈마 액츄에이터의 오존 생성 기능을 이용하여 헬름홀츠 공명기 내의 음향학적 등가유전율을 변경시켜 공진 주파수를 용이하게 조절할 수 있다.
또한 본 발명은 목표하는 필터링 주파수가 변경될 경우 복수의 헬름홀츠 공명기 각각 교체할 필요 없이 플라즈마 액츄에이터의 오존생성량을 조절함으로써 공명기 내의 음향학적 특성을 변화시켜 목표 대역의 주파수를 필터링시킬 수 있다.
또한 본 발명은 플라즈마 액츄에이터가 두 개의 전극으로 구성되어 있기 때문에 구조적으로 단순하여 가변 공진 주파수 제어부에 설치하는 과정에 있어 용이성을 가지고, 장치의 소형화가 가능하다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 가변 주파수 영역을 갖는 공진기의 가변 공진 주파수 제어부의 부피가 일정치 이하인 형상을 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 가변 주파수 영역을 갖는 공진기의 가변 공진 주파수 제어부의 부피가 일정치 이상인 형상을 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 가변 주파수 영역을 갖는 공진기의 세부적인 구조를 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따라 만들어진 가상 접촉면이 직선인 경우의 플라즈마 액추에이터를 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따라 만들어진 가상 접촉면이 톱니 모양인 경우의 플라즈마 액추에이터를 보여주는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 하프브리지 컨버터 회로를 보여주는 도면이다.
도 7과 도 8은 각각 도 4와 도 5의 실제 모습을 보여주는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 하프브리지 컨버터의 실제 모습을 보여주는 도면이다.
본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 기술은 생략된다.
도 1과 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 가변 주파수 영역을 갖는 공진기(200)는 헬름홀츠 공명기 등과 같은 가변 공진 주파수 제어부(204)와 그 내부에 플라즈마 액츄에이터(206) 등을 포함하여, 오존의 발생량을 변화시키는 플라즈마 액츄에이터(206)를 이용하여 손쉽게 공명기의 공진주파수가 변화되어 목표 주파수 대역의 음향을 효과적으로 흡수할 수 있다.
일실시예로서 도 1의 경우 도 2 보다 가변 공진 주파수 제어부(204)의 부피가 적어 더 높은 주파수 대역의 음향을 효과적으로 흡수할 수 있다.
그리고 플라즈마 액츄에이터(206)를 통해서도 특정 주파수 대역의 음향을 효과적으로 흡수할 수 있도록 할 수 있다.
상기 가변 공진 주파수 제어부(204)는 내구성 있는 재질로 이루어져, 좁은 넥(neck) 공간과 넓은 챔버 공간으로 나뉘어 상기 아랫 공간의 내부 공기에 포함된 오존에 의한 음향학적 특성 변화가 가능하다.
도 3에 도시된 바와 같이 상기 복수의 챔버 공간이 일정 방향으로 연속적으로 인접하게 배열되어, 복수의 흡음 셀 각각의 가변 공진 주파수는 음향학적 등가화 또는 전기적 등가화가 가능하다.
즉, 공진 주파수 f0 는 아래 수학식 1과 같다.
Figure pat00001
일 실시예로서, 본 발명을 구성하는 가변 공진 주파수 제어부(204)로서 사용되는 정사각기둥 형태의 헬름홀츠 공명기의 구조를 예시적으로 설명하면, 소정 두께의 홀이 관통된 목부와 내부 공간을 가지는 챔버부가 일체로 형성될 수 있다.
상기 홀은 일정한 크기의 원형 단면을 가지고, 헬름홀츠 공명기의 외부와 내부 공간을 서로 연결하도록 길게 연장되며, 소정의 직경 또는 단면적(A)을 가질 수 있다.
헬름홀츠 공명기의 내부 공간(V)은 홀을 통해 외부와 연통되도록 홀의 후단에 연결되며, 챔버부는 일정 두께를 가지는 박스 형태일 수 있으므로, 내부 공간은 챔버부의 형상에 대응되도록 정사각기둥 형상일 수 있다.
상기 공간 내부에는 오존의 두께(hc)를 변형시키는 플라즈마 액츄에이터(206)가 포함된다.
상기 플라즈마 액츄에이터(206)는 덕트 프레임(202)에서 외부로 직각으로 연장 형성되어 부피를 갖는 좁은 윗 공간과 넓은 아랫 공간으로 나뉘는 헬름홀츠 공진기 공간 내부에서 간격이 있는 두 개의 전극에 고전압이 공급될 때 방전에 의해 전극 사이에 생성되는 오존을 생성한다.
따라서 교류전압원의 전압 주파수를 변경하여 상기 오존의 두께를 변형시킬 수도 있다.
예를 들어 상기 가변 공진 주파수 제어부(204)는 공진 주파수를 변형할 수 있는 공명기로서, 전기적 등가화에 의한 유전율 특성 변형으로 상기 수학식 1의 L 또는 C를 축소시키거나 높여, 유입 주파수가 높아지거나 낮아지는 경우에 따라 흡음 주파수를 다양화할 수 있다.
상기 주파수(Frequency)를 가변(可變)하여 인접한 서로 다른 크기의 헬름홀츠 공진기는 아래 수학식 2와 같이 서로 다른 공명 주파수를 갖는다.
Figure pat00002
(f는 공명 주파수, v는 음파의 속도, A는 좁은 윗 공간의 단면적, V는 넓은 아랫 공간의 부피, l은 좁은 윗 공간의 길이)
따라서 상기 수학식 1에 따라 일정 공간 내의 등가유전율을 변경시켜 헬름홀츠 공명기의 공진 주파수를 용이하게 조절할 수 있다.
이러한 특징으로 인해 헬름홀츠 공명기의 크기를 조절해서 공진 주파수를 조절하던 종래 발명 보다 단순하면서도 효과적이다.
본 발명에 따른 가변 주파수 영역을 갖는 공진기는 일정 주파수 대역을 흡음할 수 있다.
도 4와 도 5에 도시된 바와 같이 상기 플라즈마 액츄에이터(206)는, 상기 제1 전극(206-1)과 제2 전극(206-2)과 전기적으로 연결되는 교류부(AC; 400)에 의해 전원을 공급받는다.
상기 교류부(400)는 정류용 브리지 다이오드를 통해 얻은 전파 정류된 전압파형을 고주파 캐패시터로 분압한 다음 하프 브리지 컨버터 회로를 통해 입력전압과 동일한 출력전압 파형을 얻는 하프브리지 컨버터에 연결되어 상기 플라즈마 액츄에이터(206)에 교류 전압을 공급한다.
도 7과 도 8에 도시된 바와 같이 상기 플라즈마 액츄에이터(206)는 일측면 형상이 각각 직사각형 형상(Rectangular shape) 또는 톱니 형상(Sawtooth shape)을 갖는다.
상기 플라즈마 액츄에이터(206)는 DBD(Dielectric Barrier Discharge) 플라즈마 작동기로서, 유전체 상부에 설치된 제1 전극은 상기 내부 공간에 노출된 상태로 설치되어 있는 노출전극이고, 제2 전극은 유전체 하부에 설치된 전극은 공기와의 접촉을 차단하여 설치되는 잠입전극임이 바람직하다.
구체적으로, 일실시예로서 본 발명에 따른 플라즈마 액츄에이터(206)는 일측면이 직사각형 형상(Rectangular shape), 큰 톱니 형상(Large Sawtooth shape), 작은 톱니 형상(Small Sawtooth shape), 샤프 형상(Sharped Water wave shape), 라운드 웨이브 형상(Rounded Water wave shapes) 등으로 이루어진다.
예를 들어 상기 작은 톱니 형상은 큰 톱니 형상과 비교했을 때 산의 높이와 너비가 1/2 배인 형상이며, 날카로운 물결 형상은 둥근 물결 형상을 뒤집어 놓은 형상이다. 이 때 각 형상은 순서대로 플라즈마 액츄에이터(206) 성능이 증가하는 것으로 나타난다.
도 6과 도 9에 도시된 바와 같이 상기 하프브리지 컨버터는, 상호 직렬 연결된 제1 전압(V1) 및 제2 전압(V2) 및 상호 직렬 연결된 제1 스위치(S1) 및 제2 스위치(S2)를 포함한다.
일실시예로서 상호 직렬 연결된 제1 공진 콘덴서(C1) 및 제2 공진 콘덴서(C2), 상호 직렬 연결된 제1 스위치(S1) 및 제2 스위치(S2)를 포함하며, 상기 트랜스의 1차측 일단은 상기 제1 공진 콘덴서(C1) 및 상기 제2 공진 콘덴서(C2) 사이에 병렬연결되고, 상기 트랜스의 1차측 타단은 상기 제1 스위치(S1) 및 상기 제2 스위치(S2) 사이에 병렬연결된 컨버터를 사용할 수도 있다.
상기 플라즈마 액츄에이터(206)에 전압의 세기와 주파수를 조절하여, 일정 방향으로 이동하는 플라즈마와 중성의 음파의 매질 입자(공기 입자)와의 충돌률을 일정치 이상으로 증가시켜 흡음 제어하는 원리이다.
상기 플라즈마 액츄에이터(206)의 전기적 변수는 전압과 주파수, 또는 파형의 형태를 변형하는 것이고, 상기 유전체의 변수는 두께 또는 재료를 변경하거나, 상기 전극의 변수는 전극의 두께, 크기, 또는 재료 중 하나를 변경하는 것이다.
또한 플라즈마 액츄에이터(206)의 전극의 두께가 얇을수록 빠른 공기의 유동 속도 분포를 보이며 더 넓은 영역까지 유동을 만들 수 있다.
상기 플라즈마에서 생성된 전자는 중성입자와 충돌하면서 드리프트(Drift)함으로써 플라즈마 내에서 전류가 흐르는데, 이와 같은 전기장 드리프트에서 전하 e를 갖는 이온의 운동량을 이용하여 유동의 운동량을 변화시킬 수 있다.
본 발명의 일실시예로서 플라즈마 액츄에이터(206)의 한 개의 전극을 공기 중에 노출, 다른 전극을 유전체 내부에 삽입하여 비대칭적으로 배치하고 수 십 kV의 교류 전원을 공급하고, 유전체에 삽입되어 절연된 전극 위쪽에 플라즈마가 발생하고 노출된 전극에서 절연된 전극의 방향으로 유동이 용이하게 발생하게 하기 위해 상기 유전체는 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA, poly methyl methacrylate)와 폴리아크릴로나이트릴(polyacrylonitrile), 폴리아크릴산(polyacrylic acid) 중 하나를 이용할 수 있다.
또한 본 발명의 다른 실시예로서 상기 유전체의 조성물은 적어도 Bi, Na, Sr 및 Ti를 함유하는 페로브스카이트 결정 구조를 갖고, La, Ce, Pr, Nd, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Yb, Ba, Ca, Mg 및 Zn 중에서 선택되는 적어도 하나를 포함한다.
구체적으로 페로브스카이트 결정 구조를 갖는 유전체 조성물은 주상(main phase)으로서, 일반식 ABO3로 표현되는 페로브스카이트 화합물을 포함하는 다결정 재료이며, 여기서 A는 Bi, Na 및 Sr로부터 선택되는 적어도 하나를 포함하고, B는 적어도 Ti를 포함한다.
상기 A의 전체가 100 중량%로 취해지면, A에 함유되는 Bi, Na, Sr의 비율은 총 적어도 80 중량%인 것이 바람직하다.
더욱이, B의 전체가 100 중량%로 취해지면, B에 함유되는 Ti의 비율은 적어도 80 중량%인 것이 바람직하다.
상기 플라즈마 액츄에이터(206)은 상용 교류전압원으로부터 정류용 브리지 다이오드를 통해 얻은 전파 정류된 전압파형을 고주파 캐패시터로 분압한 다음 하프 브리지 컨버터회로를 통해 입력전압과 동일한 출력전압 파형을 얻는 하프브리지 컨버터에 연결되어 전압을 공급받는다.
200 : 가변 주파수 영역을 갖는 공진기
202 : 덕트 프레임
204 : 가변 공진 주파수 제어부
206 : 플라즈마 액츄에이터
206-1, 206-2 : 전극
400 : 교류부
401, 402, V1, V2 : 전압
411, 412, S1, S2 : 스위치
420 : 트랜스포머
A : 단면적
V : 부피(공간)

Claims (5)

  1. 좁은 넥(neck) 공간과 넓은 챔버 공간으로 나뉘어 상기 챔버 공간의 내부 공간에 포함된 오존 발생용 플라즈마 액츄에이터를 통해 공진기 내부의 음향학적 특성을 변화시켜 필터링 주파수 대역의 변경이 가능하도록 하여 목표 주파수 대역의 음향을 흡수하는 것을 특징으로 하는 가변 주파수 영역을 갖는 공진기.
  2. 일정 길이의 덕트;
    상기 덕트에서 수직으로 연장 형성되어 부피를 갖는 좁은 윗 공간과 넓은 아랫 공간으로 나뉘는 헬름홀츠 공진기;
    제1 전극; 상기 제1 전극과 일정 간격을 두고 수직으로 이격되어, 상기 제1 전극의 표면과 평행하게 배치되는 제2 전극; 상기 제1 전극과 제2 전극 사이에 형성되는 유전체;를 포함하는 플라즈마 액츄에이터;로 구성되며,
    상기 덕트의 길이 방향으로 연속적으로 인접하게 배열되어, 상기 각각의 가변 공진 주파수 f0 는 아래 수학식 1과 같은 것을 특징으로 하는 가변 주파수 영역을 갖는 공진기.
    [수학식 1]
    Figure pat00003
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 챔버 공간 내부에 적층되는 오존의 두께를 변형시키는 플라즈마 액추에이터로 이루어진 가변 공진 주파수 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가변 주파수 영역을 갖는 공진기.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 플라즈마 액추에이터는 알루미늄, 니켈, 또는 구리 전극으로 이루어진 것을 특징으로 하는 가변 주파수 영역을 갖는 공진기.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 인접한 헬름홀츠 공진기는 서로 다른 공명 주파수를 갖도록 상기 주파수(Frequency)를 아래 수학식 2와 같이 가변(可變)하는 것을 특징으로 하는 가변 주파수 영역을 갖는 공진기.
    [수학식 2]
    Figure pat00004

    (f는 공명 주파수, v는 음파의 속도, A는 좁은 윗 공간의 단면적, V는 넓은 아랫 공간의 부피, l은 좁은 윗 공간의 길이)
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