KR20220023621A - 흡음 장치 - Google Patents

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전원주
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한국과학기술원
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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 흡음 장치는, 곡면 상에 배열된 복수의 단위 셀을 포함하는 흡음 장치로서, 상기 복수의 단위 셀 각각은, 입사되는 음파에 나란한 평면 상에서, 상기 입사되는 음파가 상기 단위 셀 중심에서의 법선과 이루는 입사각이 서로 다르게 배열되고, 내부에 공간을 가지며 상기 입사되는 음파를 향하는 방향으로 상기 공간을 외부와 연통시키는 홀이 형성된 한 쌍의 헬름홀츠 공명기를 포함한다.

Description

흡음 장치 {SOUND ABSORBING APPARATUS}
본 발명은 흡음 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 곡면 상에 설치되는 흡음 장치에 관한 것이다.
흡음은 가전제품에서 각종 기계 및 전력 설비에 이르기까지 소음 완화를 위해 중요한 기술이다.
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.
최근, 두께가 파장에 비해 매우 얇으면서 소리를 완벽하게 흡수할 수 있는 음향 메타표면을 이용하는 흡음 기술이 활발히 연구되고 있다.
그러나, 기존 연구들은 대부분 평면 형태의 구조물을 고려한 것으로, 평면에 부착되는 흡음 구조물에 국한되는 한계가 있다. 따라서, 기존 연구들이 곡면 구조물에 적용될 시 높은 흡음률로 소음을 완벽하게 흡수하지 못한다.
따라서, 곡면 구조물에 적용이 가능하면서 높은 흡음률로 소음을 완벽하게 흡수할 수 있는 흡음 장치가 필요한 실정이다.
본 발명의 일 측면은 곡면 상에 설치되어 소음을 완벽하게 흡수할 수 있는 흡음 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 흡음 장치는, 곡면 상에 배열된 복수의 단위 셀을 포함하는 흡음 장치로서, 상기 복수의 단위 셀 각각은, 입사되는 음파에 나란한 평면 상에서, 상기 입사되는 음파가 상기 단위 셀 중심에서의 법선과 이루는 입사각이 서로 다르게 배열되고, 내부에 공간을 가지며 상기 입사되는 음파를 향하는 방향으로 상기 공간을 외부와 연통시키는 홀이 형성된 한 쌍의 헬름홀츠 공명기를 포함한다.
상기 한 쌍의 헬름홀츠 공명기는 상기 홀의 크기가 서로 다를 수 있다.
상기 한 쌍의 헬름홀츠 공명기는 상기 홀의 크기가 상대적으로 작은 제 1 공명기와 상기 홀의 크기가 상대적으로 큰 제 2 공명기로 구성되고, 상기 복수의 단위 셀 간에는 상기 제 1 공명기 및 상기 제 2 공명기의 홀의 크기가 서로 다를 수 있다.
상기 평면 상에서, 상기 제 1 공명기 및 상기 제 2 공명기가 교번하여 배열될 수 있다.
상기 복수의 단위 셀은 상기 입사각이 커질수록 상기 제 1 공명기 및 상기 제 2 공명기 간에 상기 홀의 크기의 차이가 커질 수 있다.
상기 한 쌍의 헬름홀츠 공명기는 상기 공간의 부피 및 상기 홀의 깊이가 동일할 수 있다.
상기 평면 상에서, 상기 복수의 단위 셀은 서로 중첩되지 않도록 일측으로 인접하게 배열될 수 있다.
상기 복수의 단위 셀 각각은, 상기 입사되는 음파를 향한 전방면이 평면 형상을 갖고, 인접한 단위 셀의 전방면 간에는 180도 미만의 각도가 형성될 수 있다.
상기 곡면은 상기 평면 상에서 곡률을 갖고, 상기 평면에 수직한 방향으로 곡률이 일정할 수 있다.
상기 한 쌍의 헬름홀츠 공명기에서 반사되는 음파 간의 위상이 반대일 수 있다.
상기 한 쌍의 헬름홀츠 공명기 각각은 동일한 크기의 사각 기둥 형상을 갖고, 상기 단위 셀은, 상기 사각 기둥 형상을 갖는 한 쌍의 헬름홀츠 공명기가 일 측면을 접하여 서로 나란하게 배열된 형태를 가질 수 있다.
상기 한 쌍의 헬름홀츠 공명기 각각의 한변의 길이는 상기 입사되는 음파의 파장보다 작을 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 얇은 두께를 갖고 곡면 상에 설치될 수 있다.
또한, 곡면 구조물에 설치되어 소음을 완벽하게 흡수할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 흡음 장치가 설치된 모습을 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 흡음 장치의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 흡음 장치의 단위 셀의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 흡음 장치의 단위 셀의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 흡음 장치에서 입사각에 따른 단위 셀의 형태와의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 6은 인접한 단위 셀 간의 결합 관계를 도시한 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 흡음 장치에서 단위 셀 간의 결합 관계의 다양한 형태를 도시한 도면이다.
도 8은 도 7의 다양한 형태에 대한 흡음 성능을 비교한 그래프이다.
도 9 내지 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 흡음 장치의 설계 예시 및 성능을 설명하기 위한 도면이다.
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.
도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
또한, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
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.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 흡음 장치가 설치된 모습을 도시한 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 흡음 장치의 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 흡음 장치(100)는 곡면 상에 배열된 복수의 단위 셀(U)을 포함한다. 전체적으로 곡면을 덮는 얇은 두께의 패널(panel) 형태를 가지며, 곡면을 갖는 구조물(T)의 표면(곡면)에 부착되어 소음을 완벽하게 흡수하는 음향 메타 표면(Metasurface)으로 기능할 수 있다. 본 발명의 일 실시예에 따른 흡음 장치(100)는 입사되는 음파의 1/24의 두께를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 흡음 장치(100)는 입사되는 음파(W)에 나란한 평면(x-y 평면) 상에서 곡률을 갖고, 전술한 평면(x-y 평면)에 수직한 방향으로(z축 방향으로) 곡률이 일정한 곡면 상에 복수의 단위 셀(U)이 배열된 형태를 가질 수 있다. 여기서, 입사되는 음파에 나란한 평면이란, 입사되는 음파의 파수 벡터(wave vector, 파동의 진행을 묘사하는 벡터)를 포함하는 면을 의미한다.
이 때, x-y 평면 상에서, 복수의 단위 셀(U)은 서로 중첩되지 않도록 일측으로 인접하게 배열될 수 있다. 즉, x-y 평면의 곡면을 따라 단위 셀(U)들은 국부적으로 다른 입사각을 갖는 반면에, z축을 따라서는 입사각이 동일하게 유지된다. 따라서, z축에 대해 한 층의 흡음 구조를 설계한 뒤 동일한 구조를 z축 방향으로 반복 배열하여 본 발명의 일 실시예에 따른 흡음 장치(100)를 구성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 흡음 장치(100)는, x-y 평면 상에서, 각 단위 셀(U)에 대한 음파(W)의 입사각(θ)이 서로 다르게 배열될 수 있다. 이 때, 입사각(θ)은 각 단위 셀(U)의 중심을 기준으로 x-y 평면 상에서 정의되는데, 입사되는 음파(W)가 각 단위 셀(U)의 중심에서의 법선(N, 도 4 참조)과 이루는 각도를 입사각으로 정의한다. 여기서 각도를 반시계 방향을 +, 시계 방향을 -로 정의하면, 각 단위 셀(U)의 입사각(θ)은 -90°< θ < 90°범위일 수 있다.
흡음 장치(100)를 구성하는 단위 셀(U)들은 입사되는 음파(W)를 향하는 방향으로 홀이 형성될 수 있으며, 홀은 단위 셀(U)의 외부와 내부 공간을 연통시키도록 단위 셀(U)의 전방면을 관통할 수 있다. 즉, 단위 셀(U)은 헬름홀츠 공명기(Helmholtz Resonator)와 같은 역할을 수행할 수 있는데, 이하 단위 셀(U)의 상세한 구조를 설명한다.
한편, 본 명세서에서는 입사되는 음파를 향하는 방향을 전방, 그 반대 방향을 후방으로 정의한다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 흡음 장치의 단위 셀의 사시도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 흡음 장치의 단위 셀의 단면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 단위 셀(U) 각각은 한 쌍의 헬름홀츠 공명기(110, 120)를 포함할 수 있다.
헬름홀츠 공명기 각각은, 내부에 소정 부피를 갖는 공간(S)을 가지며 입사되는 음파를 향하는 방향(전방)으로 공간(S)을 외부와 연통시키는 홀(115, 125)이 형성된다. 또한, 홀(115, 125)은 각각 서로 다른 크기를 갖는데, 예를 들어, r1, r2의 반지름을 가질 수 있다. 또한, 홀(115, 125)은 헬름홀츠 공명기의 외부와 내부의 공간(S)을 관통시키도록 연장되는 홀의 깊이(l)를 갖는다. 본 명세서에서는 단위 셀(U)를 구성하는 홀의 크기가 서로 다른 한 쌍의 헬름홀츠 공명기를 제 1 공명기(110) 및 제 2 공명기(120)로 정의하는데, 홀의 크기가 상대적으로 작은(예컨대, 홀의 반지름이 r1) 헬름홀츠 공명기를 제 1 공명기, 홀의 크기가 상대적으로 큰(예컨대, 홀의 반지름이 r2) 헬름홀츠 공명기를 제 2 공명기로 정의한다. 즉, r1 < r2 이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 제 1 공명기(110) 및 제 2 공명기(120)는 공간(S)의 부피, 홀의 깊이(l)는 서로 동일할 수 있다. 따라서, 제 1 공명기(110)와 제 2 공명기(120)는 홀의 크기가 서로 다름에 따라 서로 다른 흡음 주파수를 갖게 된다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제 1 공명기(110)와 제 2 공명기(120)의 홀의 크기, 예를 들어 임의의 입사각(θ)이 주어질 때, 홀의 반지름 만을 조절하여, 목표 주파수에서 각 공명기에서 반대 위상의 음파가 반사되게 할 수 있다. 이에 따라, 단위 셀(U)에서 완벽한 흡음 효과를 발휘할 수 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 제 1 공명기(110)와 제 2 공명기(120)는 사각 기둥 형상을 가질 수 있다. 다만 이는 예시적인 형상이며, 사각 기둥 외에도 원기둥, 다각 기둥 등 다양한 형태를 가질 수 있다. 다만, 본 발명의 일 실시예에 따른 흡음 장치(100)는 단위 셀(U)을 구성하는 제 1 공명기(110)와 제 2 공명기(120)가 각각 동일한 크기의 사각 기둥 형상을 갖는 형태를 예시적으로 설명한다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 단위 셀(U)은, 사각 기둥(예를 들어, 직사각 기둥) 형상을 갖는 제 1 공명기(110)와 제 2 공명기(120)가 일 측면을 접하여 서로 나란하게 배열된 구조를 가질 수 있다. 따라서, 단위 셀(U)의 전방면이 평면 형상을 가질 수 있다.
보다 상세히, 제 1 공명기(110)와 제 2 공명기(120)는 a*d*b의 사각기둥 부피를 갖는 공간(S), 홀의 깊이는 l일 수 있다. 즉, 홀의 반지름을 제외하고 동일한 구조를 가질 수 있다. 이에 따라, 단위 셀(U)은 제 1 공명기(110)와 제 2 공명기(120)를 합친 사각 기둥 형태(D1*D2*H)를 가질 수 있고, 전방면에는 두 개의 홀(115, 125)이 배열될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 복수의 단위 셀(U) 서로 간에는 제 1 공명기(110) 및 제 2 공명기(120)의 홀의 크기가 서로 다를 수 있다. 즉, 일 단위 셀을 구성하는 제 1 공명기(110) 및 제 2 공명기(120)의 홀(115, 125)의 반지름이 각각 r1, r2 이면, 다른 단위 셀을 구성하는 제 1 공명기(110) 및 제 2 공명기(120)의 홀(115, 125)의 반지름이 각각 r1, r2 와는 다른 r1', r2' 일 수 있다. 다시 말해, 단위 셀(U) 각각을 구성하는 제 1 공명기(110) 및 제 2 공명기(120) 서로 간 홀의 크기가 각각 r1 및 r2 로 서로 다르고, 복수의 단위 셀(U)들 서로 간 제 1 공명기(110)의 홀(115)의 크기(r1) 및 제 2 공명기(120)의 홀의 크기(r2)가 서로 다를 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제 1 공명기(110) 및 제 2 공명기(120) 각각의 한변의 길이는 입사되는 음파(W)의 파장보다 작을 수 있다. 예를 들어, D1 = λ/10, D2 = λ/18, H = λ/24, a = λ/22, b = λ/34, d = λ/22, l = λ/86 일 수 있다(도 4 참조, λ: 음파의 파장). 즉, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 제 1 공명기(110) 및 제 2 공명기(120) 각각의 한변의 길이는 입사되는 음파(W)의 파장보다 매우 작은 크기를 가질 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 흡음 장치에서 입사각에 따른 단위 셀의 형태와의 관계를 나타낸 그래프이다.
도 5는 목표 주파수가 1000 Hz인 경우, 완벽 흡음(99% 이상)이 이루어지는 본 발명의 일 실시예에 따른 흡음 장치(100)가 0°≤θ < 90°의 입사각 θ 가 10° 간격으로 바뀔 때 각 입사각에 대한 단위 셀(U) 내 제 1, 2 공명기(110, 120)의 홀 반지름(r1, r2) 설계 결과이다. 여기서, D1 = λ/10, D2 = λ/18, H = λ/24, a = λ/22, b = λ/34, d = λ/22, l = λ/86 로 설계하였다.
도 5를 참조하면, 입사각(θ)에 따라 단위 셀(U) 내 제 1, 2 공명기(110, 120)의 홀 반지름(r1, r2)이 달라지며, 단위 셀(U)의 입사각(θ)이 커질수록 단위 셀(U) 내 제 1 공명기 및 제 2 공명기 간에 홀의 크기의 차이가 커짐을 확인할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 복수의 단위 셀(U)은 입사각(θ)이 커질수록 제 1 공명기(110) 및 제 2 공명기(120) 간에 홀의 크기의 차이가 커질 수 있다.
도 6은 인접한 단위 셀 간의 결합 관계를 도시한 도면이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 흡음 장치에서 단위 셀 간의 결합 관계의 다양한 형태를 도시한 도면이다. 또한, 도 8은 도 7의 다양한 형태에 대한 흡음 성능을 비교한 그래프이다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 전방면이 평면 형태인 복수의 단위 셀(U)들이 곡면 상에 배열되기 때문에, 인접한 단위 셀(U1, U2)의 전방면(MS1, MS2) 간에는 결합각(θj)을 형성할 수 있다. 평면을 따라 복수의 단위 셀을 배열하는 경우에는 단위 셀 간의 결합각이 180°로 평평하며, 각 단위 셀의 국부적인 입사각이 모두 동일하게 된다. 그러나 이와는 달리, 도 6 및 도 7을 참조하면, 곡면을 따라 복수의 단위 셀을 배열하면 인접한 단위 셀 간에 서로 다른 결합각(θj)을 형성한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 인접한 단위 셀 간에 결합각(θj)은 180°미만일 수 있다. 설명의 편의를 위해, 도 6에서 인접한 단위 셀을 각각 제 1 단위 셀(U1) 및 제 2 단위 셀(U2)라 하고, θ1 와 θ2는 각각 제 1, 2 단위 셀의 입사각이라 하면, 결합각(θj)은 180°-(θ1 - θ2)로 설정될 수 있다.
한편, 전술하였듯이, 단위 셀(U)은 상대적으로 작은 홀 크기를 갖는 제 1 공명기(110) 및 제 1 공명기에 비해 큰 홀 크기를 갖는 제 2 공명기(120)로 구성되는데, 인접한 단위 셀(U) 간에 제 1 공명기(110) 및 제 2 공명기(120)의 배열에 따라 흡음 효과가 달라질 수 있다
도 7을 참조하면, 단위 셀(U) 내 제 1, 2 공명기(110, 120)의 배열 순서에 따라 인접한 제 1, 2 단위 셀(U1, U2) 간 세 가지 배열이 가능하다, 즉, 도 7의 (A)과 같은 (제 1 공명기, 제 2 공명기, 제 1' 공명기, 제 2' 공명기), 도 7의 (B)와 같은 (제 1 공명기, 제 2 공명기, 제 2' 공명기, 제 1' 공명기), 도 7의 (C)와 같은 (제 2 공명기, 제 1 공명기, 제 1' 공명기, 제 2' 공명기)의 배열이 가능하다. 전술하였듯이, 제 1, 2 단위 셀(U1, U2)은 서로 입사각이 다르므로, 제 1 공명기와 제 1' 공명기(또는 제 2 공명기와 제 2' 공명기)는 홀의 크기가 서로 다르다.
도 8에서는 도 7에 도시한 세 가지의 인접 단위 셀 내 제 1, 2 공명기(110, 120)의 배열에 대해 θ1과 θ2의 입사각 조합에 따른 1000 Hz에서의 흡음 계수를 계산하여 θ1 -θ2 평면 위에 도시하였다.
도 8을 참조하면, 인접 단위 셀 내 공명기의 배열이 (제 1 공명기, 제 2 공명기, 제 1' 공명기, 제 2' 공명기)인 경우에는 모든 입사각 조합에 대해 완벽 흡음이 달성된다. 반면에, 나머지 배열 (제 1 공명기, 제 2 공명기, 제 2' 공명기, 제 1' 공명기), (제 2 공명기, 제 1 공명기, 제 1' 공명기, 제 2' 공명기)의 경우 인접한 두 단위 셀의 입사각 차이가 커짐에 따라 일부 입사각 조합에서 0.99보다 작은 흡음 계수를 보인다. 즉, 인접한 두 단위 셀 간의 결합각(θj)이 90°에 가까울수록 흡음 성능은 떨어진다. 그러나, 인접한 단위 셀(U1, U2)의 공명기 배열이 제 1 공명기, 제 2 공명기, 제 1' 공명기, 제 2' 공명기)인 경우, 즉, 인접한 단위 셀(U1, U2) 간에 제 1 공명기(110)와 제 2 공명기(120)가 교번 배열을 하게 되면 인접한 단위 셀(U1, U2) 간의 결합각(θj) 크기와 관계없이 모든 결합각에 대해 완벽 흡음을 달성함을 확인할 수 있다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 흡음 장치(100)는, x-y 평면 상에서, 일측 방향으로 제 1 공명기(110) 및 제 2 공명기(120)가 교번하여 배열될 수 있다.
이하, 전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 흡음 장치(100)를 곡면이 아닌 평면 상에 배열되는 평면 형태의 흡음 장치와 비교하여 흡음 성능을 비교한다.
도 9 내지 도 12는 본 발명의 일 실시예에 따른 흡음 장치의 설계 예시 및 성능을 설명하기 위한 도면이다.
도 9에서는, 10개의 단위 셀(Ui)로 구성된 반경 R = 119mm의 일부 원형(또는 호형) 흡음 장치(100)의 모습을 도시하였다(i=1, 2, 3,??, 10). 도 9에 도시한 본 발명의 일 실시예에 따른 흡음 장치(100)는, 각 단위 셀(Ui)에 대하여 각각 다른 입사각(θi)을 갖는다. 여기서, 각 단위 셀(Ui)은 각 입사각(θi)에 따라 완벽 흡음을 달성하도록 설계되며, 곡면을 따라 제 1, 2 공명기(110, 120, 도 7 등 참조)의 배열 순서는 교번하여 배열된다. 도 10은 10개의 단위 셀(Ui)에 대하여 각각의 입사각(θi)을 나타낸 그래프이다. (i=1, 2, 3,??, 10)
도 11에서는, 도 9에 도시된 본 발명의 일 실시예에 따른 흡음 장치(100)가 완벽 흡음을 달성하도록 설계된, 10개의 단위 셀(Ui) 각각을 구성하는 제 1, 2 공명기의 홀 반지름(r1, r2) 쌍을 r1- r2 평면 위에 도시(2)하였다. 도 11에서는, 비교를 위해, 평면 상에서 완벽한 흡음이 가능하도록 (r1, r2)가 설계된 단위 셀을 복수 개로 곡면 상에 배열한 흡음 장치(이하, 입사각 미고려 흡음 장치)의 경우(1)도 함께 표시하였다. 입사각 미고려 흡음 장치(1)의 경우에는 곡면을 따라 다른 입사각 조건을 고려하지 않기 때문에 10개의 단위 셀이 모두 동일한 홀 반지름(r1, r2)을 갖는다.
도 12에서는, 도 9에 도시한 본 발명의 일 실시예에 따른 흡음 장치(100)의 완벽 흡음 성능을 수치 시뮬레이션을 통해 계산한 결과를 나타내었다. 도 12에서는 도 11과 같이 입사각 미고려 흡음 장치와의 비교를 위해, 입사각 미고려 흡음 장치의 흡음 성능의 결과(1)를 함께 나타냈다. 도 12를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 흡음 장치(100)는 목표 주파수 1000Hz 에서 0.99의 흡음률(α)을 나타냄(2)을 확인할 수 있다.
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.
100 흡음 장치
110 제 1 공명기
120 제 2 공명기
115, 125 홀
U 단위 셀

Claims (12)

  1. 곡면 상에 배열된 복수의 단위 셀을 포함하는 흡음 장치로서,
    상기 복수의 단위 셀 각각은,
    입사되는 음파에 나란한 평면 상에서, 상기 입사되는 음파가 상기 단위 셀 중심에서의 법선과 이루는 입사각이 서로 다르게 배열되고,
    내부에 공간을 가지며 상기 입사되는 음파를 향하는 방향으로 상기 공간을 외부와 연통시키는 홀이 형성된 한 쌍의 헬름홀츠 공명기를 포함하는, 흡음 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 헬름홀츠 공명기는 상기 홀의 크기가 서로 다른, 흡음 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 헬름홀츠 공명기는 상기 홀의 크기가 상대적으로 작은 제 1 공명기와 상기 홀의 크기가 상대적으로 큰 제 2 공명기로 구성되고,
    상기 복수의 단위 셀 간에는 상기 제 1 공명기 및 상기 제 2 공명기의 홀의 크기가 서로 다른, 흡음 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 평면 상에서, 상기 제 1 공명기 및 상기 제 2 공명기가 교번하여 배열되는, 흡음 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 복수의 단위 셀은
    상기 입사각이 커질수록 상기 제 1 공명기 및 상기 제 2 공명기 간에 상기 홀의 크기의 차이가 커지는, 흡음 장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 헬름홀츠 공명기는 상기 공간의 부피 및 상기 홀의 깊이가 동일한, 흡음 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 평면 상에서, 상기 복수의 단위 셀은 서로 중첩되지 않도록 일측으로 인접하게 배열된, 흡음 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 단위 셀 각각은, 상기 입사되는 음파를 향한 전방면이 평면 형상을 갖고,
    인접한 단위 셀의 전방면 간에는 180도 미만의 각도가 형성되는, 흡음 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 곡면은
    상기 평면 상에서 곡률을 갖고, 상기 평면에 수직한 방향으로 곡률이 일정한, 흡음 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 헬름홀츠 공명기에서 반사되는 음파 간의 위상이 반대인, 흡음 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 헬름홀츠 공명기 각각은 동일한 크기의 사각 기둥 형상을 갖고,
    상기 단위 셀은, 상기 사각 기둥 형상을 갖는 한 쌍의 헬름홀츠 공명기가 일 측면을 접하여 서로 나란하게 배열된 형태를 갖는, 흡음 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 한 쌍의 헬름홀츠 공명기 각각의 한변의 길이는 상기 입사되는 음파의 파장보다 작은, 흡음 장치.
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