소음이론

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NOISE

소음이론

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1. 소음 (Noise)
환경 보전법에 명시된 소음의 정의는 원하지 않는 소리나 기계음 같은 높은 소리라고 정의한다. 소음은 주관적 또는 심리적인 요인으로 그 느끼는 점에 있어 차이가 크므로 감각적인 공해의 일종이다.

2. 주파수(Frequency)
탄성 매질의 입자에 음압이 작용하면 그 방향에 따라 탄성 매질의 입자가 운동 한 후 제 자리로 돌아가 평형 상태가 된다.
이때의 운동을 진동이라 하며 단위 시간에 발생하는 진동수를 주파수 라고 하고 단위를 CPS 또는 Hz를 사용 한다.
주 기 : T = 1 / f ( sec )
파 장 : γ = c / f = c T ( m )
음 속 : c = 20.06 ( m )

3. 음의세기 (Sound Intensity)
진동체에 의해 전파되는 음파가 탄성 매질을 통과 할 때 에너지로 변환되며 이때 매질중의 분자들은 진동하기 시작 한다.
이때 단위 시간에 단위 면적의 매질을 통과하는 에너지 량을 음의 세기 라고 한다.
점 음원으로부터 거리 r 인 곳의 음의 세기 I 는
              I = W / S = W / 4πr2                         W : 음향 POWER

       음의 세기 레벨   ( SIL : Sound Intensity Level )  
             SIL = 10 log ( I / I0 )    dB            여기서  I0 = 10-12 (W/m2) 
       음향 파워 레벨   ( P.W.L : Power Level ) 
              PWL = 10 log ( W / W0 ) = SIL + 10log S
 
4. 음압도 ( SPL : Sound Pressure Level )
SPL = 10 log ( P / P0 )2
여기서 P0 = 2 * 10-5 ( N/m2 )
= SIL

5. 소음의 합과차  
소음의 합   :      SPLT = 10 log (10 L1/10+10 L2/10 … )
소음의 차   :      SPLS = 10 log (10 L1/10-10 L2/10 … )
평     균   :             10 log ( 1/n       10Li/10 )

6. 흡 음
음파의 운동 에너지를 열에너지로 변환 시켜 소리를 감음 하는 것으로 재료에 입사된 음의 에너지와 반사된 음의 에너지와의 비로 나타내며 흡음 율 α로 표시한다.  
            흡음율: α=(Ii-Ir)/Ii = 1- (Ir/Ii)=(Ia+It)/Ii   
            평균 흡음율 : 반사음 (ΣSiㆍai) / (ΣSi)= (S1ㆍa1 + S2ㆍa2 + S3ㆍA3 … ) / (S1+S2+S3 … )

7. 차 음
 7-1. 투과 손실 (T.L= Transmission Loss)
τ= It / Ii       τ : 투과율 TL = 10 log(Ii/It)? Ii It
 7-2. 벽면 투과 손실
수직 입사  :  TL0 = 20 log(m.f) - 43      m : 면밀도  kg/m2
난 입 사 : 00 -900  : TLm = TL0 - 10 log(0.23 TL0)  ------  난 입사 질량법칙
           00 - 750  : TLm = TL0 - 5  ------  음장 입사의 질량 법칙실용적으로는 다음 식을 사용한다. 
TL = 18 log (mf) - 44 차음 벽을 설계 할 경우 충분히 큰 벽면에 대해서는 질량 법칙이 성립하고 벽면의 밀도, 두께 또는 주파수가 2배로 되면 차음 효과는 약 5dB 증가한다. 

8. 일치 효과 ( Coincidence )
질량 법칙은 벽면이 PISTON 운동을 한다고 할 때 성립하는 법칙이다.
실제로는 벽면이 굴곡 운동을 한다.
만약 입사파와 벽면의 굴곡 파의 파장이 일치하면 입사파의 진폭과 동일하게 진동하여 차음 성능이 현저히 저하 되는 현상을 말한다. 
                                     c2
일치 주파수 :     fc = ----------- ㆍ                         
                               2πhㆍsinθ       

  c : 음속
  h : 판 두께
  E : 종 탄성 계수
  γ : 밀도
  δ : Poison's ratio 

9. 잔 향 ( Reverberation )
음원에서 방사되는 음이 경계면에서 딱딱한 벽, 마루, 천장으로 된 실내에 음원이 있으면 음 에너지는 흡수되기 전에 여러 번 반사하여 매우 큰 값으로 증가한다.
  9-1. 잔향 시간 ( Reverberation time )
  음장 내에서의 에너지 밀도가 그것의 정상상태 값에서 60dB 저감되는데 소요 되는 시간을 말하며 다음식으로 나타낸다.  
  T = 0.161 (V/A) (sec) -------- Sabine 식 
        ＞ 0.3 일 경우에는


                          V
  T = 0.161 ----------------
                 -2.3 S log (1-α)


                     V
  = 0.161 -------------- (sec) --- Erying 식
             S [ - ln (1-α) ]

V : 실 체적 (>m3)
A : 실 표면적 (>m2)
α : 실의 평균 흡음 율 
잔향 시간은 500Hz - 2000Hz 음에 대해서 균일한 값을 가져야 하나 저주파인 125 Hz에서는 30- 50% 까지 길어지는 것이 좋으며 고음은 약간 짧아져도 무방하다.

10. 실 정수 ( Room Constant )
       S · α
R = -------- ( >m2 )
        1- α
α : 평균 흡음 율
S : 실의 전 표면적

11. 실내의 음압 및 파워 레벨
SPL = PWL + 10log (Q/4πr2 + 4/R)
PWL : 음향 파워 레벨
Q : 음의 지향 계수
r : 측정점 까지의 거리 (m)
R : 실정수

12. 실내 흡음에 의한 음압 레벨 저감
                              R1            α2 (1- α1 )
          NR = 10log -----  =  10log ----------
                              R2            α1 (1- α2 )

13. 음향 투과 등급 ( Sound Transmission Class : STC )
기존 STC 곡선에서 주파수 별 Data의 평균이 2dB 이내가 되어야 하며 단 하나의 Data도 8 dB 이하가 되어서는 안 되며 500Hz의 투과 손실이 STC 값이다.
       
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