기하상사법을 이용한 대형 소음기의 전달손실 평가 방법에 관한 연구

양준혁 계명대학교 대학원 2010 국내석사

본 논문에서는 플랜트 및 선박 엔진에 사용되는 대형 소음기의 성능 시험에 기하상사법을 도입하였다. 축소모형의 시험을 통하여 대형 소음기 개발비용을 절감하고 개발기간을 단축할 수 있다. 일반적으로 대형 소음기는 공명기, 확장관, 흡음 스플리터로 구성되며, 소음기의 성능은 전달손실 곡선에서 두 가지의 매개변수 즉 제어주파수와 주파수 대역폭에 의해 결정된다. 기하상사 변수를 구하기 위해서 공명형과 단순 확장관형 소음기를 이론적인 방법과 음향해석 방법으로 분석하였다. 여기서 축소모형의 제어주파수와 주파수 대역폭은 원형모형에 대한 축소비만큼 반비례적으로 증가하고, 전달손실 값의 레벨은 변화가 없음을 확인하였다. 이러한 기하상사 변수의 분석으로부터 축소모형의 시험결과를 이용하여 원형모형의 전달손실을 평가하는 방법을 제안하였다. 공명기와 확장관으로 구성된 두 개의 실제 대형 소음기를 축소형 모형으로부터 예측된 결과와 실제 소음기의 해석결과를 비교하였다. 결론적으로 제안한 방법은 축소모형의 결과를 이용하여 원형모형의 성능을 효과적으로 예측함을 알 수 있었다. In this work, a geometric similarity law is introduced to the performance test of a large-sized silencer used in ship engine or plant system. A test of scale-down model enables to yield the cost and time reduction in developing large-sized silencer considerably. Usually the large-sized silencer consists of resonator, expansion chamber and absorbent splitter. The performance of silencer can be characterized by two parameters, the control frequency and the bandwidth of frequency in the curve of transmission loss. Two types of silencer, resonator and expansion chamber, were analyzed by a theoretical method and an acoustical FEM(finite element method) in order to obtain geometric similarity variables. From the results, it is confirmed that both of control frequency and bandwidth of frequency of scale-down model increase proportionally to the scale-down ratio compared to those of prototype(full-scale) model without the change of transmission loss. A method is proposed to estimate the transmission loss of prototype model using the test results of scale-down model. Two actual large-sized silencer, which consist of resonator and expansion chamber, were tested by an acoustical FE analysis. Consequently, the proposed method predicts effectively the performance of prototype silencer using that of scale-down model.

고분자 전해질 연료전지의 물질 전달 손실 개선을 위한 가스확산층 패턴 영향 연구

민경원 단국대학교 2026 국내석사

본 연구는 사형(serpentine) 유로를 갖는 고분자전해질연료전지(PEMFC)에서 선택적 패터닝 GDL의 설계가 산소 전달 한계와 국소 플러딩을 어떻게 완화 하는지 규명하는 데 목적이 있다. 사형 유로의 저차압 리브 하부에 국소 패 턴을 부여해 기체의 직통 경로와 배수 경로를 확장하고, 물질전달 손실을 감 소시키는 전략을 채택하였다. 추가로, 체결압이 GDL/MPL에 미치는 영향을 고려하기 위해 대표 체결압 0.5 MPa를 모델에 반영하였다. 방법론적으로, 총 패턴 길이를 고정한 상태에서 패턴 폭 W와 간격 G을 먼 저 최적화하고, 도출된 최적 패턴을 바탕으로 배치와 면적 효과를 비교하였 다. 시뮬레이션은 Ansys Fluent를 통해 진행하였다. 평가 지표는 산소 몰분 율, 고체 전위, 액체 포화도, 막 수함량, j–V 및 전력밀도이다. 본 연구는 폭–간격–배치–면적으로 구성된 선택적 패터닝의 설계 원리를 j– V 응답과 다상장 지표로 연결해 체계화하였으며, 관련 실용 가이드라인을 제 시한다. 이는 사형 유로 PEMFC의 저전압 고부하 성능을 구조적으로 향상시 키고, 다양한 운전조건 변화에 대한 강건한 설계 기반을 제공한다.

군집분석을 적용한 수중환경에서의 효율적인 탐지거리 예측에 관한 연구

임현성 연세대학교 공학대학원 2015 국내석사

In this thesis, the effective method to estimate and analyze the detection range in the underwater environment using the cluster analysis is proposed with the analysis of the transmission characteristics of the underwater acoustic wave varying the parameters of SONAR system such as the depths of the sound source and receiver and the operating frequency. To do this, west sea of Baegnyeong island near the southwest (37.40N, 124.03E)) is selected as a target sea area and the water depth and the seasonal sound velocity structures (February for winter and August for summer) are considered as the environmental factors. For SONAR system parameters, the depth ranges of the sound source and the receiver are from 10 m to 70 m separated by 10 m intervals, and the range of the operating frequency is from 100 Hz to 1,000 Hz separated by 100 Hz intervals. Using BELLHOP Ray model with the SONAR system parameters, 490 transmission loss curves for each season of winter and summer, respectively, are obtained. After applying the cluster analysis with respect to the Euclidian distance, 5 and 7 representative transmission curves for winter(February) and summer(August), respectively, are represented for the minimum numbers of cluster. With these representative transmission loss curves the transmission loss characteristics in the underwater environment of the target sea area can be easily analyzed and the detection range can also be quickly and efficiently predicted. As results of the analysis for the target sea area, the detection ranges are 4.0∼ 8.0 km in the winter(February) season and 3.2∼6.2 km in the summer(August) season, respectively. The detection range in the winter is longer than in the summer by 22.5%. In addition, in the winter season the detection range increases with the higher operating frequency. And as increasing the depth of the source and receiver, the detection range increases and decreases again after some depth. However, since the variation of the underwater environment in the summer is more complex than in the winter season, the detection range characteristics are not consistent with the variation of the SONAR system parameters. Therefore, the proposed method to predict the detection range efficiently with the cluster analysis can be effectively applied to the simulations for the performance prediction of SONAR system or the underwater detection system. And even if the range of the SONAR system parameters is changed, the results of the detection range can be quickly obtained. 본 논문은 임의의 대상 해역에서 소나 시스템 변수인 음원과 수신기의 수심 및 주파수를 변화하여 얻은 수중 음파전달 특성을 분석한 후 통계적 처리방법인 군집분석(cluster analysis)을 적용하여 효율적으로 탐지거리를 예측하고 분석하기 위한 방법을 제안하였다. 이를 위해 서해 백령도 서남방(37.40N, 124.03E)을 대상 해역으로 선택하였고 수심과 동계(2월) 및 하계(8월)의 음속구조를 환경적 요인으로 고려하였다. 소나의 시스템 변수로는 음원 및 수신기 수심의 대역을 각각 10∼70 m로 설정하였으며 10 m 간격으로 구분하였다. 음원의 주파수는 100∼1,000 Hz로 설정하였으며 100 Hz 간격으로 구분하였다. BELLHOP 음선모델을 이용하여 제시된 시스템 변수에 대해 전달손실 곡선을 산출한 결과 동계(2월) 및 하계(8월) 각 490 개의 전달손실 곡선을 얻었다. 이에 유클리디안 거리에 따른 군집분석을 적용한 결과 동계(2월)는 최소 5 개, 하계(8월)는 최소 7개의 전달손실 곡선으로 대상 해역의 전달손실을 대표할 수 있게 된다. 이를 통해 대상 해역의 전달손실 특성을 쉽고 간단하게 분석할 수 있고 탐지거리도 빠르고 효율적으로 예측할 수 있게 되었다. 대상해역의 계절별 탐지거리를 분석하면 동계(2월)는 4.0∼8.0 km이고 하계(8월)는 3.2∼6.2 km이다. 동계(2월)가 하계(8월)보다 약 22.5% 멀리 전달된다. 소나 시스템 변수에 대한 탐지거리 특징을 보면 동계(2월)는 음원 주파수가 높아질수록 탐지거리도 증가한다. 그리고 음원의 수심 및 수신기의 수심이 깊어질수록 탐지거리가 증가하다가 다시 감소하는 양상으로 나타난다. 그러나 하계(8월)는 동계(2월)보다 수중환경 변화가 복잡한 양상으로 나타나서 음원의 수심과 수신기의 수심 및 음원의 주파수에 따른 탐지거리 변화가 일정치 않다. 이에 따라 소나 시스템의 성능 예측이나 수중탐지를 위한 모의 시뮬레이션 구현 시 군집분석 방법을 적용한다면 적은 자원을 투입하여도 현실과 유사하게 결과가 산출될 것이다. 그리고 동일한 환경 조건에서 소나 시스템 변수의 범위를 조정하더라도 탐지거리 대한 결과가 소나 시스템에서 빠르게 산출될 것이다.

다구찌 기법을 이용한 배기계의 저소음화에 대한 연구

임희곤 경기대학교 일반대학원 2010 국내석사

교통수단의 하나로서 자동차는 많은 편리를 제공한다. 하지만 자동차에서 발생하는 소음은 주변 환경과 인체에 영향을 미칠 수 있는 문제점을 가지고 있다. 소음 저감 대책에 대한 많은 연구들이 활발히 이루어지고 있으며 많은 기법들이 개발되고 있다. 모델링 기법으로서 유한요소법, 경계요소법, 최적화기법으로서 다구찌 기법과 하이브리드법 등이 그 예라 할 수 있다. 이러한 연구들은 초기개념설계 단계에서 많은 시간과 비용 그리고 전문 지식을 필요로 하기 때문에 상당히 비효율적이라 할 수 있다. 초기 단계에서 발생하는 문제를 해소하기 위하여 전달행렬법이 제안되고 있다. 전달행렬법은 해석이 쉬운 장점이 있어 많이 이용되고 있는 실정이다. 이러한 기법들은 주로 주파수 영역에서 해석이 이루어졌다. 주파수 영역의 해석은 특정 주파수 또는 주파수 대역에 대하여 소음 저감효과를 기대하는 것으로 사람이 실시간으로 느끼는 소음과는 차이가 있다. 본 연구에서는 배기계를 단순화하여 측정된 음원으로부터 배기계를 거쳐 토출되는 음압을 예측하고 등가소음도를 적용하여 시간 영역에 대한 해석 방법을 제안하였다. 또한 다구찌 기법을 이용하여 배기계의 최적화를 이루어 소음 저감에 대한 효과를 높였다. Human communication has become more and more convenience and continuously improved by the existence of modern transportation technology. However, the noise produced from the exhaust system creates an annoying environment. Thus, there are many studies conducted to reduce the generated noise by using a number of approaches such as FEM (Finite Element Method) and BEM (Boundary Element Method). Optimization technique (Taguchi method and the Hybrid method) is then used to propose design model which is expected can reduce the generated noise. However, above mentioned technique seems to be not an effective way during the Pre-Conceptual Design, which involve lots of time, cost and technical knowledge. As simpler method, Transfer matrix method is suggested. It has a strong point to simplify the analysis. The Analysis in frequency domain result which is expected to reduce noise is different from the noise that human feels. This study shows how to conduct analysis for noise reduction purpose in time domain by using and optimizes exhaust system for remarkable noise reduction using Taguchi method.

전달손실 모델의 벤치마크에 관한 연구

차경희 한국해양대학교 대학원 2000 국내석사

A Study on Benchmark of Wave Propagation Model A sound wave in the water is playing an important part in the industrial and the military division. Particularly transmission loss which is used to estimate the detection range of the target is very important. Numerical models of transmission loss using numerical techniques were developed to interpret the sound wave passed by various forms in the ocean. Models ensured for benchmark are OASES of wave number integration method, KRAKENC of normal mode method and RAM of parabolic equation, and found out usable extent of frequency by the method of intermodel comparison in the range independent environment and used comparison method of benchmark ocean to evaluate KRAKENC model in the range dependence environment.

Optimal sequencing of one-dimensional acoustical system for sound transmission loss maximization using topology optimization method

김은일 서울대학교 대학원 2007 국내석사

동해 극전선역에서의 음전달 특성

유건희 서울대학교 대학원 2006 국내석사

배관용 소음기의 흡음재 물성치에 다른 음향성능 연구

이용범 서울대학교 대학원 2021 국내석사

함정에 탑재되는 장비의 대형화로 탑재되는 냉각계통이 증가하게되고, 그로 인해 배관소음이 증가함에 따라 함내소음 및 수중방사소음이 증가하게 된다. 본 연구에서는 이런 배관소음을 줄이기 위해 크기 대비 성능이 우수한 흡음형 소음기의 음향성능을 수치해석 방법을 이용하여 예측 및 분석하였다. 이를 위해 단일확장형 소음기의 성능을 실험 및 수치해석 방법을 이용하여 검증하였다. 또한 기존 실험 방법의 문제점을 파악하여 새로운 실험 방법을 제안하였다. 소음기의 음향성능은 자체 성능을 나타내는 지표인 투과손실(Transmission loss)을 이용하여 나타내었고, 실험은 배관 끝단 임피던스를 바꿔서 측정하는 Two-load 방법을 사용하여 결과를 도출하였다. 수치해석 방법은 범용 유한요소해석 프로그램을 사용하였고, 흡음재의 흐름저항성(Flow resistivity)을 입력 매개변수로 하는 Delany-Bazley-Miki 모델을 적용하였다. 최종적으로, 단순확장형 및 흡음형 소음기 음향성능 각각에 대해 실험·모의 결과를 비교하여 결과의 일치성을 확인하였고, 흡음재 물성치에 따른 4가지 분류에 대한 모의결과를 예측 및 분석하였다. As the size of equipment mounted on the ship is enlarged, the cooling system to be mounted increases. So as the pipe noise increases, the noise inside the ship and underwater radiation noise(URN) increase. In this study, the acoustic performance of a dissipative silencer with excellent performace for size was predicted and analyzed using a numerical analysis method to reduce the pipe noise. To this end, the performance of the single expansion chamber silencer was verified using experimental and numerical analysis methods. In addition, a new experimental method was proposed by identifying the problems of the existing experimental method. The acoustic performance of the silencer was expressed using the transmission loss(TL), an indicator of its own performance, and the result was derived using the two-load method, which measured by changing the impedance at the end of the pipe. For the numerical analysis method, a general-purpose finite element analysis program was used, and the Delany-Bazley-Miki model with the flow resistivity of the sound absorbing material as an input parameter was applied. Finally, we compared the experimental and simulated results for each of the acoustic performances of the simple expansion type and the dissipative silencer to confirm the consistency of the results, and predicted and analyzed the simulation results for four classifications according to the properties of the sound absorbing material.

피탐지확률을 최소화하는 표적 깊이에 관한 연구

유진수 한국해양대학교 해양개발공학과 수중음향연구실 2006 국내석사

In the detection of underwater target, there exists an optimal depth for the sonar systems where the detection probability is maximized. In contrast, for the targets, there is a target depth where the detection probability by the sonar system is minimized. In this paper, we address this question from the view point of the target, that is to find the target depth where the detection probability of the target by sonar systems is minimized. The detection probability of the target is dependent on the depths of target and sonar, the submarine topography, the sound speed profile and the generated frequency of the target. In this paper, the detection probability of the target is calculated by the depth for the slope direction of the submarine slope based on the information about the sound speed profile and the submarine topography in the ocean.

Optimization of multilayered acoustical system having foam and panel structure for sound transmission loss maximization

김용진 서울대학교 대학원 2009 국내석사