설비보전기사 소음방지 대책 — 흡음·차음·소음기

흡음과 차음은 지표부터 다르다. 흡음률은 흡수된 음향 에너지를 입사 음향 에너지로 나눈 비율이고, 차음 성능은 음향이 벽을 투과할 때 줄어드는 정도인 투과 손실로 평가한다. 투과율은 흡수된 에너지의 비율이 아니라 투과된 에너지의 비율이다.

흡음재는 높은 소리인 고주파에는 잘 흡수하지만 낮은 소리인 저주파에는 성능이 떨어진다. 흡음재를 벽면에 바로 붙이지 않고 일정한 공기층을 두고 설치하면, 공기층이 스프링처럼 작용해 저주파 흡음 특성을 향상시킨다. 흡음재가 손상될 때는 유공판으로 보호한다. 소음원에 가까울수록 직접음이 커지고, 거리가 2배 멀어지면 소음 레벨은 약 6dB 감소한다.

차음은 질량 법칙을 따른다. 벽의 면질량이 커지면 고주파의 투과 손실이 커져 차음 효과가 좋아진다. 그러나 저주파는 무게만으로 막기 어렵고, 벽의 공진이나 공기층의 공명이 더 큰 영향을 준다. 그래서 저주파 차음에서는 질량보다 구조와 공진 주파수를 함께 봐야 한다.

소음기는 관로를 지나는 소리를 줄이는 장치다. 단순팽창형 소음기는 관의 단면적이 갑자기 넓어지는 팽창실에서 소리가 반사되게 하여 감쇠한다. 팽창실의 길이가 파장의 1/4, 3/4 등 홀수 배일 때 투과 손실이 최대가 되고, 짝수 배일 때는 투과 손실이 0에 가까워져 소리가 잘 통과한다.

발생원 자체를 줄이는 방법도 있다. 송풍기나 공기압축기 같은 공기동력기계는 회전 속도가 빠를수록 소음이 커지고, 날개 통과 주파수는 날개 수와 회전 속도의 곱으로 정해진다. 날개 간격을 불균일하게 만들면 특정 주파수에 소음이 집중되는 것을 분산할 수 있지만, 동적 균형이 나빠지고 날개를 하나씩 다르게 가공해야 하므로 제작비가 오히려 늘어난다. 베어링 소음은 내륜 결함 주파수처럼 볼 개수, 회전수, 내·외륜 반경 비율로 결정되는 특성 주파수를 파악해 원인을 좁힌다.