한국방진방음

소음이론

방음대책

방음대책의 방법

1) 음원대책

발생원 제거, 소음기 설치, 방진재 설치 밎 밀폐 등

2) 전파경로대책

흡음, 차음, 방음벽, 거리감쇠, 지향성 등

3) 수음자 대책

개인보호구 착용, 이중창, 마스킹 효과

흡음대책

1) 평균흡음률

$ \frac{}{a}=\frac{\sum S_{i}a_{i}}{\sum S_{i}}$

$S_{i}$ : 실내 각 부의 면적 (m²)
$a_{i}$ : 실내 각 부의 흡음률

$ \frac{}{a}=\frac{0.161\,V}{ST}$

$V$ : 실의 체적 (m³)
$S$ : 실내 표면적 (m²)
$T$ : 잔향시간(sec)

2) 감음 계수 (Noise Reduction Coefficient : NRC)

1/3 옥타브 대역으로 측정한 중심주파수 250, 500, 1000, 2000 Hz에서의 흡음률의 산술평균치

$ NRC=\frac{a_{250}+a_{500}+a_{1000}+a_{2000}}{4}$

차음대책

1) 단일벽의 투과손실(질량법칙)

수직입사

$TL=20\,\,\textrm{log}(m\cdot f)-43\,\,(dB)$

난입사

$TL=18\,\,\textrm{log}(m\cdot f)-44\,\,(dB)$

$m$ : 벽체의 면밀도 (kg/m²)
$f$ : 입사되는 주파수(Hz)

2) 이중벽 투과손실

두 벽체 사이에 공기층을 둔 이중벽의 투과손실은 단일벽에 2배에 달하고 공기층 내부에 암면유리 섬유를 충진시키면 3~10dB정도 투과손실이 개선된다.

$TL=10\,\textrm{log}\left [ 1+\left ( \frac{ \omega m}{ \rho c}\right )^{2}\cdot \left ( \textrm{cos}kd - \frac{1}{2}\cdot \frac{ \omega m}{ \rho c}\cdot \textrm{sin}kd \right )^{2} \right ](dB)$

$ \omega $ : 2$\pi f$
$m$ : 벽의 면밀도 (kg/m²)
$ \rho $ : 공기의 밀도 (kg/m³)
$c$ : 공기중의 음속 (m/s)
$d$ : 공기층의 두께 (m)
$k$ : (2$\pi f/c$)

3) 총합투과손실($\overline{TL}$)

두 벽체 사이에 공기층을 둔 이중벽의 투과손실은 단일벽에 2배에 달하고 공기층 내부에 암면유리 섬유를 충진시키면 3~10dB정도 투과손실이 개선된다.

$\overline{TL}=10\,\,\textrm{log} \left ( \frac{1}{\overline{\tau}} \right )dB$

$ \overline{\tau}=\frac{\sum S_{i}\tau_{i}}{\sum S_{i}}=\frac{S_{1}\tau_{1}+S_{2}\tau_{2}+\cdots }{S_{1}+S_{2}+\cdots }$

$\overline{TL}=10\,\,\textrm{log} \times \left (\frac{\sum S_{i}}{\sum S_{i}\tau_{i}} \right ) dB$

$S_{i}$ : 벽체 각 구성부의 면적 $\left ( m^{2} \right )$
$\tau _{i}$ : 당해 벽체의 투과율

벽체 각 구성부의 투과손실 $TL_{i}$을 알면 투과율 $\tau _{i}$는 아래의 계산식이 된다.

$\tau_{i}=10^{-TL_{i}/10}$

실내 음의 전달

$SPL=PWL+10\,\,\textrm{log}\left ( \frac{Q}{4\pi r^{2}}+\frac{4}{R} \right )$

$R=\frac{S\,\bar{a}}{1-\bar{a}}$

$Q$ : 지향계수
$S$ : 실내의 표면적 (m²)
$R$ : 실정수 (m²)
$\bar{a}$ : 평균흡음률

소음제어를 위한 자재류의 기능 및 특성

폴리우레탄 흡음재

폴리에스터

제진재

차음재

차진재

공조용 소음기

AD 소음기

소음루버

방음시창

방음터널, 방음벽

1) 흡음재

① 성상 : 경량의 다공성 자재이며, 차음재로는 바람직하지 않다.

② 기능 : 음에너지를 열에너지로 변환시킨다.

③ 용도 : 잔향음의 에너지 저감, 소음기의 스프리터.

2) 차음재

① 성상 : 고밀도이며 기공이 없고 흡음재로는 바람직하지 않다.

② 기능 : 음에너지를 감쇠시킨다.

③ 용도 : 음의 투과율을 저감시키는 데 사용된다.

3) 제진재

① 성상 : 상대적으로 큰 내부손실을 가진 신축성 있는 자재이다.

② 기능 : 자재의 점성흐름 손실이나 내부마찰에 의해 열에너지로 변환 되는 것을 의미한다.

③ 용도 : 판재의 진동으로 발생하는 음에너지의 저감에 사용한다.

4) 차진재

① 성상 : 방진고무, 금속스프링 및 공기스프링, Floating Floor System

② 기능 : 구조적 진동과 진동전달력을 저감시켜 진동에너지를 감소시킨다.

③ 용도 : 일반 회전기계류의 전달률 저감, 구조체 전달음 저감.

5) 소음기

① 성상 : 반사작용이나 형태를 직렬 또는 병렬로 조합한 구조이며 감음방식에 다라 흡음덕트형, 팽창형, 간섭형, 공명형 등이 있다.

② 기능 : 기체의 정상흐름 상태에서 음에너지의 전환으로 감소시킨다.

③ 용도 : 덕트소음, 엔진의 흡·배기음, 송풍기, 터빈등의 회전기계류에 사용된다.

공조용 소음기 설계

Fan Sound Power Level 계산방법(ASHRAE DATA 기준)

$L_{w}=K_{w}+10\,\,\textrm{log}\frac{Q}{Q_{1}}+20\,\,\textrm{log}\frac{P}{P_{1}}+C+BFI (dB)$

$L_{w}$ : 송풍기의 PWL(음향 파워 레벨)
$K_{w}$ : 송풍기의 기준발생소음
$Q$ : 송풍기의 풍량 (CMH)
$Q_{1}$ : 1CFM=1.7CMH
$P$ : 송풍기의 정압(mmAq)
$P_{1}$ : 1 in. wq.= 25.4 mmAq
$C$ : 송풍기의 효율저하에 의한 보정치
$BFI$ : 송풍기의 발생 주파수밴드 보정치

※ $K_{w}$ : Specific Sound Power Level

		Octave Band Center Frequency. Hz
Fan type	Wheel Size	63	125	250	500	1000	2000	4000	BFI
Centrifugal	-	-	-	-	-	-	-	-	-
Airfoil, backward - curved, - Backward - inclined	Over 36 in.(900 mm)	40	40	39	34	30	23	19	17
	Under 36 in.(900 mm)	45	45	43	39	34	28	24	19
	-	-	-	-	-	-	-	-	-
	inclined	All	47	43	39	33	28	25	23	2
Forward curved	Over 40 in.(1000 mm)	45	39	42	39	37	32	30	8
Radial blade	40 in.(1000 mm) to 20 in.(500 mm)	55	48	48	45	45	40	38	8
Pressure blower	Under 40 in.(500 mm)	63	57	58	50	44	39	38	8
Vane axial	Over 40 in.(1000 mm)	39	36	38	39	37	34	32	6
Vane axial	Under 40 in.(1000 mm)	37	39	43	43	43	41	28	6
Tube axial	Over 40 in.(1000 mm)	41	39	43	41	39	39	34	5
Tube axial	Under 40 in.(1000 mm)	40	41	47	46	44	43	37	5
Propeller cooling tower	All	48	51	58	56	55	52	46	5

※ Fan 효율저하에 의한 보정치

Static Efficiency % of Peak	Correction Factor dB
90 to 100	0
85 to 89	3
75 to 84	6
65 to 74	9
55 to 64	12
50 to 54	15

※ BFI : (Blade Frequency Increment)

Fan type	Octave Band in Which BFI Occurs
Centrifugal Airfoil, backward curved, backward inclined	250 Hz


Forward curved	500 Hz
Radial blade, pressure blower	125 Hz
Vane axial	125 Hz
Tube axial	63 Hz
Cooling Tower Propeller	63 Hz
Cooling Tower Propeller	63 Hz

※ 공조용 소음기 설계 계산서

내용	1/1 OCTAVE BAND CENTER FREQUENCY(Hz)							비고
내용	63	125	250	500	1000	2000	4000	비고
송풍기 발생 소음(PWL)	99.3	99.3	100.3	93.3	88.3	82.3	78.3	AIR FOIL
자연감쇠량
1) DUCT에 의한 감음량:
- DUCT(1) ATTENUATION	2.7	0.9	0.9	0.9	0.9	0.9	0.9	-
- DUCT(2) ATTENUATION	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	-
- DUCT(3) ATTENUATION	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	-
2) ELBOW에 의한 감음량:
- ELBOW	1.0	5.0	7.0	5.0	3.0	3.0	3.0	-
- ACOUSTIC ELBOW	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	-
3) CHAMBER에 의한 감음량	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	-
4) ACOUSTIC CHAMBER에 의한 감음량	1.6	2.8	8.6	9.4	8.8	8.4	8.4	-
5) 분기에 의한 감음량	16.8	16.8	16.8	16.8	16.8	16.8	16.8	Kb = 10log f / F
6) 개방단의 단말반사 감음량	14.0	9.0	5.0	2.0	1.0	0.0	0.0	ASHRAE
7) 합계 : 1)+2)+3)+4)+5)+6)	36.1	34.5	38.3	34.1	30.5	29.1	29.1	-
덕트 반송 소음(PWL)	63.2	64.8	62.0	59.2	57.8	53.2	49.2	1-(2의 합계)
실내 허용 소음레벨(SPL)	57.0	48.0	41.0	35.0	31.0	29.0	28.0	NC-30
취출구 음압에 의한 보정	4.8	4.8	4.8	4.8	4.8	4.8	4.8	-10 log ne + 10 log ni
방사계수(Kr)	-4.9	-4.9	-4.9	-4.9	-4.9	-4.9	-4.9	K_r=10 log(Q/4πr²+4/R)
취출구 허용소음(PWL)	56.9	50.4	43.4	37.4	33.4	31.4	30.4	4+5+6
필요 감음량	6.3	14.4	18.6	21.8	24.4	21.8	18.8	3-7
소음기 감음량 및 선정모델	SELECTED MODEL - 1300 × 750 × 2700L (mm)							가로 × 세로 × 길이
* 소음기 풍속 : 8.1 m/s	7	11	19	28	38	29	19	2100L : N.G
* 정압손실 : 1.3 mmAq	8	13	22	31	42	32	21	2400L : N.G
SELECT	9	15	24	34	34	35	23	2700L : O.K

※ 공조라인의 소음전달 경로

방음벽의 설계

1) 경로차 계산

$\delta$ = 회절음의 경로 - 직접음의 경로 $\,= (A+B)-d$

2) Frensel Number (N)

$N= \frac{2\delta }{\lambda }= \frac{\delta \cdot f}{170}$

3) 방음벽에 의한 회절 감쇠치와 삽입 손실치

① 회절감쇠치 방음벽의 투과 손실이 회절감쇠치보다 10dB이상 큰 경우

$\Delta L_{d}=-10\,\,\textrm{log}\left ( 10^{-\frac{L_{d}}{10}}+10^{-\frac{L_{d'}}{10}} \right )$

$L_{d}$ : 직접음에 의한 회절감쇠치 (dB)
$L_{d'}$ : 반사음에 의한 회절감쇠치 (dB)

② 삽입손실치 방음벽의 투과 손실이 회절감쇠치의 10dB 이내일 경우

$\Delta L_{I}=-10\,\,\textrm{log}\left ( 10^{-\frac{\Delta L_{d}}{10}}+10^{-\frac{TL}{10}} \right )$

$\Delta L_{d}$ : 회절음 감쇠치 (dB)
$TL$ : 방음벽의 투과손실 (dB)

4) 방음벽 설계 및 설치시 유의점