소형 가솔린 엔진의 소음저감을 위한 근접 차음상자의 설계 방법 및 적용 예

Abstract

소형 가솔린 엔진은 연료를 태울 때 발생하는 폭발에 의해 발생한 진동으로 인해 소음을 발생시킨다. 엔진에서 발생된 소음은 매우 높아서 사람들에게 불쾌감을 초래하므로 <MIL-STD> 또는 <소음진동관리법>과 같은 규제로 소음 레벨의 제한을 두고 있다. 소형 가솔린 엔진의 소음을 저감하기 위해 차음상자를 설치할 수 있다. 하지만 소형 가솔린 엔진은 이동의 용이성을 고려하여 무게와 크기의 제한이 있다. 따라서 제한조건 내에서 목표하는 소음레벨을 만족하기 위하여 차음상자의 설계가 필요하다. 그러므로 본 논문에서는 소형 가솔린 엔진의 소음 저감을 위해 차음상자를 설계하는 방법을 제시하고자 한다. 먼저 소형 가솔린 엔진의 구조 및 구동 원리를 살펴보고 소형 가솔린 엔진 소음의 원인 및 주파수 특성에 대해 살펴볼 필요성이 있다. 그 결과 소형 가솔린 엔진 소음은 흡기 소음, 배기 소음, 엔진 표면 소음과 팬 소음으로 분류할 수 있었으며, 이를 dB(A), 1/3 옥타브 밴드로 살펴보았을 때 저주파에 비해 중,고주파수에서 높은 소음레벨을 나타냄을 확인할 수 있었다. 두 번째로 관심 주파수 대역인 중, 고주파수에서 차음상자의 성능을 예측하기 위한 수식을 살펴보았다. 먼저 차음상자를 소형, 중형, 대형 차음상자로 분류하는 기준에 대해 살펴보았으며, 각 영역에서 수식을 결정하였다. 또한 이 수식이 실제 차음상자의 성능과 어떤 차이가 있는 지 실험을 통하여 살펴보았다. 세 번째로 설계 변수를 결정하고, 결정된 설계변수와 차음상자의 성능간에 관계에 대해 살펴보았다. 이를 위해 차음상자의 성능에 영향을 미치는 요소들을 고려하여 설계변수를 결정하였으며, 수식을 이용하여 설계변수와 차음상자 간의 관계를 살펴보았다. 마지막으로 위의 내용을 고려하여 설계 방법을 제시하고, 이를 실제 소형가솔린 엔진에 적용하여 보았다. 그 결과 제한조건 내에서 목표하는 소음레벨 이하로 소음을 저감할 수 있었다.