자동차정비소, 자동차학과, 자동차정비기사 등 자동차정비사업 요점정리 8. 리프트 관리 6

8. 리프트 관리 6

다) 소음기(silencer)

소음기는 덕트(duct) 소음이나 배기소음을 방지하기 위해서 사용되는 장치이다. 소
음기는 기본적으로 흡음식 소음기와 반사(reactive) 소음기로 나눌 수 있다. 아래
에 이들의 특성과 용도에 대해 차례로 논술하고자 한다.

1) 흡음식 소음기

흡음식 소음기는 소음기내에 설치된 파이버 글라스(fiber glass)와 암면 등 섬유성 재료의 흡음력을 이용해서 소음을 감소시키는 장치이다. 일반적으로 섬유
성 흡음재와 흡음능력은 두께 증가에 따라서 커지기 때문에 흡음식 소음기의 소
음감소 능력을 증가시키기 위해서는 (특히 저주파 소음에 대해서) 두꺼운 흡음
재의 사용을 필요로 한다. 이러한 종류의 소음장치는 넓은 주파수폭을 갖는 소
음감소에 효과적이어서 실내 냉난방 덕트 소음제어에 흔히 이용된다. 덕트 내의
공기의 흐름이 빠르거나 높은 온도를 갖는 경우에는 흡음재료를 보호하기 위해
서 보호처리가 필요하다. 흡음식 소음장치의 가장 간단한 구조는 덕트 내면을
흡음재로서 라이닝(lining)하는 것이다. [그림 1-63]은 덕트 벽면에 대한 단순
한 라이닝을 보완하는 몇 가지 가능성을 보여준다. 특히 그림 [1-63의 (b)]와 같
이 덕트 입구와 출구의 시야를 막도록 흡음재를 설치하는 경우에 1kHz이상 주
파수 범위의 소음흡수를 크게 증대시킬 수 있다.

 

<흡음식 소음장치내의 흡음재 설치 예>

이상 논술한 흡음식 소음기는 공기의 성분이 비교적 깨끗하고 흐름이 완만한
경우에 효과적으로 이용할 수 있으나, 내연기관 배기소음이나 집진시설의 송풍
기 소음 같은 경우에는 내부의 흡음재가 손상된 우려가 있기 때문에 사용이 힘들
다. 이러한 경우에는 다음과 같은 반사(reactive)소음기의 사용이 바람직하다.

2) 반사(Reactive) 소음기

반사 소음기는 내부에 형성되어 있는 하나 혹은 그 이상의 체임버(chamber)
에 의해서 입사소음 에너지를 반사하여 소멸시키는 장치이다. 반사 소음기는
흡음식 소음기가 사용되기 힘든 나쁜 상태의 가스를 처리하는 덕트 소음제어
에 효과적으로 이용될 수 있다. 반면에 넓은 주파수폭을 갖는 흡음식 소음기와
는 달리 반사 소음기는 일반적으로 좁은 주파수폭 소음에 대해서 높은 효과를
갖는다. 반사 소음기와는 흔하게 쓰이는 원리로서는 팽창식 체임버(expansion
chamber)원리와 공명기 원리를 들 수 있다. [그림 1-64]는 간단한 팽창식 체임
버의 구조를 보여준다.

팽창식 체임버 소음기는 체임버의 길이 L에 의해서 결정되는 주파수 부근의
소음흡수에 효과적이어서 순수음(pure tone) 성분을 갖는 덕트 소음제어에 이
용될 수 있다. 주요 소음성분이 넓은 주파수폭을 갖는 경우에는 이 주파수폭을
적당한 구간으로 나누어 각 구간에 대응하도록 조절된 여러 개의 체임버들을 연
결하여 사용할 수 있다. 팽창식 체임버의 소음흡수 능력을 결정하는 기본 요소
는 다음과 같이 정의되는 면적비 m이다.

주어진 m과 L에 대해서 팽창식 체임버에 의한 소음투과 손실은 다음 식으로
계산할 수 있다.

팽창식 챔버에 의한 소음 투과

수록 흡음효과가 증가함을 볼 수 있다. [그림 1-65]는 반사 소음장치의 또 다
른 원리인 공명식 원리에 의한 덕트 소음흡음장치를 보여준다. 이 장치는 근본
적으로 헬름홀츠(Helmholtz) 공명기로서, 사이드 브랜치(side branch) 공명기
라고도 부른다.
이 같은 구조의 공명기는 다음과 같이 정의되는 공진주파수를 갖는다.

이 공진 주파수에서 공명기는 입사소음과 180°위상 차이를 갖는 소음을 발생
시켜 덕트를 되돌려 보냄으로써 입사소음을 상쇄시킨다. 따라서 Helmholtz 공
명 장치는 그 공진주파수 부근의 소음 흡수에 대단히 효과적이다.
공명기 내부를 흡음성 재로서 채우면 공진주파수에서의 흡음효과가 감소되는
대신에 공명기의 흡음대역이 넓어지는 효과를 얻을 수 있다. Helmholtz 공명기
를 이용한 소음장치는 덕트뿐만 아니라 엔진실과 같은 시끄러운 작업장 내부 소
음감소에도 흔히 이용된다. 이러한 경우에 이용되는 공명 장치는 [그림 1-67]
과 같은 형태의 콘크리트 블록으로 건물벽을 쌓음으로써 쉽게 얻을 수 있다.

콘크리트 블록에 의한 공명 장치