회전기 적용 흡음재의 음향물성 식별 및 FEM 음향해석 적용 연구

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확장요약문

전동기와 발전기 등의 회전기는 산업설비의 구동 및 전력 생산에 사용되며, 운전 중 전자기력, 기계적 진동 및 냉각 유동 등에 의해 소음이 발생한다. 이러한 소음 수준을 저감하기 위해 흡음재가 적용되고 있으며, 흡음재의 영향을 해석적으로 평가하기 위해서는 측정된 음향특성을 해석 모델에 적절히 반영할 필요가 있다. 본 연구에서는 임피던스 측정값을 활용하여 회전기 적용 흡음재의 음향물성을 식별하고 전동기 방사음향해석에 적용하는 절차를 검토하였다.

회전기에 사용하는 두께 20mm 와 50mm 의 흡음재를 대상으로 임피던스 튜브를 이용하여 주파수별 수직입사 흡음률과 복소 표면 임피던스를 측정하였다. 측정 데이터를 바탕으로 Johnson-Champoux-Allard (JCA) 모델의 매개변수를 역추정하고, 해당 매개변수를 반영한 유한요소법(FEM) 기반 해석으로 흡음률을 계산하였다. 계산된 흡음률을 측정값과 비교하여 모델의 재현성을 평가한 결과, 평균 오차는 약 8%로 나타났다.

식별된 음향 물성을 COMSOL Multiphysics 기반의 전동기 FEM 음향해석 모델에 반영하였고, 560Fr 및 800Fr 전동기를 대상으로 흡음재 적용 유무에 따른 방사소음 변화를 수치적으로 비교하였다. 이를 통해 흡음재의 음향물성 식별과 전동기 방사음향해석을 연계하는 적용 절차를 제시하였다. 다만 예측된 소음 저감량의 타당성을 평가하기 위해 해석 조건의 추가 검토와 실험적 검증이 필요하다.