VISOPE-진동소음변위-진단모니터링-한국CBM: 힘

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2026년 8월 25일 화요일

P10-공진

생진소시리즈 4-공진

진동과 소음을 구분할 수 있는 사람보다 공진에 대해 알고 있는 사람이 더 많다는 것을 최근에야 알았습니다. 그렇습니다. ‘공진’은 큰 진동입니다. 하지만 단순히 큰 진동만을 의미하는 것이 아닌, 전문 공학용어이기는 합니다. 과연 어떤 뜻이 숨어 있을까요? 왜 큰 진동이 발생하는지? 또 진동이 크다면 모두 공진일까요?

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2025년 1월 1일 수요일

질량에 가속도를 곱하면 힘(Force)가 된다. 힘은관성력, 탄성력, 부력,..등으로 달리 부르며 사용되는데 힘에 거리를 곱하면 운동이 되면서 에너지(일)가 된다. 그리고 시간당 투입되는 에너지가 바로 동력(Power)가 되는 것이다. 진동의 표현은 보통 힘으로 균형을 맞추지만에너지로 운동방정식을 표현할 때도 있으므로 적어도 진동을 공부하는 우리는 단어의 표현에 착오가 없어야 한다.

2019년 5월 25일 토요일

가진과 감쇠

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현실 속 자연계에서 진동을 지속성으로 설명한다면 두 가지 종류가 있다. 진동이 한 번 발생하는 것과 계속 발생되는 것이다. 진동이 한 번만 발생한다는 것은 해머를 치는 것 등으로 표현할 수 있고 결국 이 진동은 어떠한? 힘으로 소멸된다. 반면에 공장에서 가동하고 있는 기계설비의 진동은 사실 대부분 ‘계속 발생되는 것’인데 이 진동은 줄지 않고 계속 지속된다. 너무나 당연한 설명이지만 여기에 중요한 사실이 있다. 즉, 힘-가진력(Exciting force)을 계속 가하지 않으면 진동은 ‘감쇠(Damped)’하여 소멸된다는 것이다.

가진(Exciting)과 감쇠(Damping)

진동을 일으키도록 작용하는 외력을 가진력이라 하고 갑작스런 일시적인 가진을 ‘과도(Transient)’라 하며 이 것은 망치로 내리칠 때나 폭발, 프레스 진동과 같은 파형이 갑작스럽고 뾰족한 Impact pulse의 형태를 가진다. 반면에 지속적인 가진은 모터나 터빈을 통해서 발생하는 원심력에 의한 회전운동일 경우가 많은데 ‘연속(Continuous)’이라 하여 Rotating과 Rectilinear(직선운동)과 통한다. 다시 말하지만 이러한 가진으로 계속 똑 같은 진동이 발생하고 줄지 않는다. 아무튼 가진을 하지 않으면 진동이 발생하지 않으며 또 한 번만 가진을 한다면 진동이 지속되지도 않는다. 그 이유는 이상계와 달리 자연계에는 감쇠(Damping)라는 것이 존재하여 진동을 줄이게 하기 때문이다.

감쇠는 에너지의 소실/변환과정으로 대체적으로 운동에너지를 열에너지로 변환하는 과정이며 운동을 점차적으로 감소시키는 것을 의미한다.

감쇠의 단위는 속도(v)에 대한 저항성(F)을 의미하므로 [Ns/m]를 사용한다. 그리고 다음의 세가지 종류로 메커니즘을 구분할 수 있는데 유체의 점성에 의한 감쇠(Viscous), 고체와 고체의 면사이의 마찰에 의한 마찰감쇠(Coulomb), 그리고 고체의 내부변형시 내부조직의 마찰이나 히스테리시스력(재료)에 의한 이력감쇠(Hysteretic)가 있다. 각 감쇠의 수식표현과 등가감쇠계수 등에 관한 자세한 내용은 감쇠에 관한 추가자료를 참조하기 바란다.

자연현상에서 감쇠는 항상 존재하지만 이상적인 운동으로 생략하여 질량과 강성만으로도 진동을 설명할 수도 있다. 그리고 가진력도 수학적으로 생략하여 자유진동(Free vibration)으로 표현할 수 있다. 그런데 만약 가진이 없으면 실제로 아무런 현상도 발생하지 않을 것이고, 따라서 감쇠가 없다면 지구는 지금 당장이라도 곧 파괴되지 않을까?

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2018년 6월 2일 토요일

진동을 위한 기본단위

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진동을 표기하고 방법은 어떠한 단위가 사용되며 힘의 단위, 질량의 단위, 진폭의 단위, 탄성의 단위 등은 기본단위와 혼합단위로 구성된다. 또한 힘과 에너지 그리고 파워의 구분을 할 수 있어야 하며 주파수와 진폭의 종류는 반드시 알고 있어야 한다. 진동이 어렵다고 하는 것은 진폭의 표기가 여러 개로 나뉘고 있기 때문이라고 해도 맞다. 이를 모두 파악하기 위해서는 우선 질량으로 파생된 단위를 살펴보고 그 다음에는 그래프에 표기되는 X축과 Y축의 표현에는 어떠한 것이 있는지를 아는 것이 중요하다.

Force, Energy, Power의 구분

질량에 가속도를 곱하면 힘(Force)가 된다. 힘은 관성력, 탄성력, 부력,.. 등으로 달리 부르며 사용되는데 힘에 거리를 곱하면 운동이 되면서 에너지(일)가 된다. 그리고 시간당 투입되는 에너지가 바로 동력(Power)가 되는 것이다. 진동의 표현은 보통 힘으로 균형을 맞추지만 에너지로 운동방정식을 표현할 때도 있으므로 적어도 진동을 공부하는 우리는 단어의 표현에 착오가 없어야 한다.

구분	질량(Mass)	힘(Force)	일(Energy)	동력(Power)
수식	m	F	E	P
단위	kg	N(SI단위=kgm/s²) , Kgf(공학단위=9.8N)	J (Nm)	W(Nm/s, J/s) HP(0.746w)
물리적의미	질량	F=ma, (질량으로 인한 관성력, 질량과 가속도의 곱)	운동과 진동의 움직임, 힘과 거리의 곱(운동과 위치, 탄성)	초당 발휘할 수 있는 에너지
용도	물체의 질량	운동방정식, 관성력, 탄성력, 감쇠력, 가진력, 원심력, 부력, …	에너지방법 운동방정식, 운동에너지, 위치에너지	엔진의 동력표기, 산업기계 및 가전기기 등 모든 기기의 소비동력표기