자동차는 본래 자체가 소음과 진동의 발생장치입니다. 엔진으로부터 발생하는 폭발 및 회전진동과 소음, 기어의 충돌회전음, 증속주행시 타이어와 지면과의 마찰에 의한 광대역 소음진동, 고속주행시 유속마찰에 의한 난류소음과 풍절음 등 만들려고 작정만 하면 얼마든지 더 심한 소음과 진동을 만들어 낼 수 있는 것이 자동차입니다. 그런데 최근에는 꽤나 조용하게 바뀌었습니다. 시동거는 것도 잘 모를 때가 있지요. 많은 노력이 있었겠네요. 특히 자동차영업사원도…..
비가오면 빗소리로 알아채고 변기를 내리면, 파도가 치면, 폭포에서도 물소리가 납니다. 졸졸졸… 때로는 콸콸콸… 종류도 다양한 이러한 물소리는 시원한 느낌도 있기는 하지만 소음으로 느낄 때도 있습니다. 엉뚱하지만 어디서 왜, 물소리가 나는지 생각해 볼까요?
사실 물소리는 없고 물로 인해 발생되는 소리는 있습니다. 물은 압력을 주어도 부피가 줄지 않는 비압축성유체입니다. 따라서 물에 압력을 가하면 압력이 약한 곳으로 터져 흐르며 부피당 질량이 있으므로 비중과 (‘비중’;물의 밀도와 비교하여 모든 물질을 표현함) 중력에 따라 위에서 아래로 흐르게 됩니다.
한편 물과 물사이에도 아파트처럼 층을 구분할 수 있는데 물 근처의 고체와 마찰이 있어야 하고 그 고체와의 마찰도 인해 마찰진동과 음이 발생하게 됩니다. 그리고 중력이나 흐름의 낙하와 운동에너지에 의한 충격과 진동, 음이 발생하지요. 이러한 마찰/충격진동은 고체의 고유진동수를 가진하여 2차로 고체로부터 공명음도 발생시킵니다. 여기서 또 소리가 발생하지요. 또 물이 낙하해서 다른 물과 충격할 때 공기에 압력변화를 형성시키면 소리가 발생하는 메커니즘도 있습니다. 또 다른 한편으로는 흐르는 유체와 마주친 고체의 후면에 압력저하가 발생하면 물이 기체(기포)로 변환한 다음 기포가 터지면서 진동과 소음도 발생합니다.
따라서 이러한 여러가지 물소리 발생원리를 통해 과연 물 자체에서 발생하는 물소리인가?를 다시 생각해 보면 그렇지 않다는 것을 이제 알 수 있겠습니다. 결국 물소리는 물과 물 또는 물과 고체의 충격이나 마찰, 공명으로 인해서 발생되는 것이지요?
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어떤 물체를 심하게 아주 빠르게 움직이게 되면 공기도 진동하게 되어 있다. 그때부터 소리가 나기 시작한다. 여기서 더 빠르게 움직이면(약 500Hz이상) 더이상 진동은 사람이 느끼지 못하고 소리만 나게된다. 그래서 진동이 고체소음을 잉태한다. 물론 진동은 없어지지 않는다.
음(Sound, Noise)이라는 것을 말하자면, 음원(Sound Source;연소, 배기,스피커,유체난류 등 )으로부터 음이 발생하여 음에너지가 공기라는 매질을 타고 이동하는 현상으로서 아래와 같이 변화량과 에너지의 양, 평균정도 등을 표현하는 여러 가지 방법들이 있다. 이는 음향학, 소음진동학의 기초단위로서 많이 사용되므로 확인해 본다. 그 다음부터는 " 어?, 소음이 '압력Pa은 아닌데..."라고 하는 기술자들이 절대로 나오지 않았으면 한다.
항 목
정의 및 설명
단위 및 관련공식
음 압
(Sound Pressure)
면적당 가해지는 음의 힘,
;음압레벨? 최소음압과 비교한 현지점의 음압
;소리란? 공기압력의 변화.
;소음? 시끄러운 소리
[Pa] = [N/㎡],
P=ρcv,
SPL(음압레벨)=20log(P/Pref),
Pref=10‾5[Pa], 최소가청음압
음향출력
(Sound Power)
음원에서 단위시간당 방사하는 음향에너지
;소리자체가 얼마나 큰가?의 개념
[W]=[J/s]=[Nm/s]
PWL(음향파워레벨)=10log(W/Wref),
Wref=10‾12[W]
음의세기
(Sound Intensity)
한 점에서 주어진 방향으로 단위시간에 단위면적을 통과하는 음에너지의 시간평균치
;단위면적당 에너지의 유동률.
[W/㎡],
I=W/S=Pv cosθ=P²/ρc,
SIL(음의세기레벨)=10log(I/Iref),
Iref=10‾12[W/s]
음에너지
(Sound Energy)
(운동에너지;입자의 질량, 운동)과 (위치에너지;탄성,압축,팽창)의 합
[J]=T+U=½(ρv²+ P²/ρc²)
음에너지 밀도
(Sound Energy Density)
음장내의 한 점에서의 단위부피당 음에너지
[J/m³] , δ=I/c= P²/ρc²
l 무지향성 점음원, 자유음장의 상태에서는 SPL=SIL의 조건이 성립됨.
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