선박용 HVAC 시스템의 소음저감성능 평가 논문자료

선박용 HVAC 시스템의 소음저감성능 평가
Evaluation of Noise Reduction Performance of HVAC System for Ships

본 논문은 여객선용 HVAC 시스템 목업을 구축하여 HVAC 요소의 성능평가를 수행한 결과를 다루었다. 측정은 룸 유니트 (Room Unit), 소음기 등 6가지 종류에 대해 이루어졌으며 여러 유량에 대해 삽입손실을 측정하였다. 소음기 직경이 작고 유량이 클수록 유동소음이 커져서 소음저감효과를 방해하지만, 직경이 커질수록 유동소음의 효과는 작아지고 삽입손실은 최대 25 dB까지 나타남을 확인하였다. 디퓨저 형태의 룸 유니트는 대체로 삽입손실이 0 - 10 dB 이지만 노즐 형태는 삽입손실이 최대 -15 dB 까지 소음이 커질 수 있음을 확인하였다. 또한 덕트 배열에 따라 최대 2 dB 까지 실내소음이 차이날 수 있음을 보였으며 각 룸 유니트에 동일한 유량이 배출하도록 조절하는 것이 보다 낮은 소음레벨을 얻을 수 있음을 확인하였다.

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연구 주제

 

1. 문제 정의

본 논문은 크루즈선과 같은 호화여객선용 저소음 HVAC 시스템 설계와 관련하여 HVAC 요소의 성능평가 시스템 (Mock-up) 구축과 이를 이용하여 6개 종류의 HVAC 요소에 대해 측정한 결과를 기술하였다.

 

연구 방법

 

1. 제안 방법

팬 (fan)에서 발생한 소음이 직경 250 mm 원형 덕트를 거쳐 엘보우 (Elbow), 리듀서 (Reducer) 등을 거쳐 최종적으로 직경 80 mm와 100 mm 관으로 분리되어 잔향실로 토출되도록 설계하였다.

즉, HVAC 요소가 없는 경우 설치된 경우 격실에 해당하는 잔향실 (체적: 125 m3)내의 소음레벨 SPL의 차로 성능을 평가하였다.

소음원으로 팬 (fan)과 스피커를 선택적으로 사용할 수 있도록 하였으며 덕트는 원형 스파이럴 (spiral) 형태로 외부소음투과와 덕트 자체진동을 줄이기 위해 외부를 암면으로 처리한 덕트 (pre-insulated duct)를 사용하였다.

측정은 엘보우 2종, 댐퍼 2종, T-브랜치 및 T-연결 (junction) 2종, 룸 유니트 6종, 소음기 6종에 대해 이루어졌으며 유량은 100 CMH 부터 350 CMH까지 변화하였는데 소음기의 경우는 최대 800 CMH까지 측정하였다.

룸 유니트 (모델: MS35-C01)의 사진을 보였는데 가장 기본적인 모델로 내부에는 댐퍼가 달려있어서 유량을 조절할 수 있으며 또한 흡음재가 설치되어 있어서 소음감소효과를 보이는데 본 논문에서는 댐퍼를 모두 열고 측정하였다.

3가지 종류의 룸 유니트에 대한 삽입손실 측정결과를 그림 18-20에 나타냈는데 기본 모델 (MS-C type), 난방용 열선이 있는 모델 (RS-C type), 출구가 노즐로 된 모델 (MS-P type)을 측정하였다.

HVAC 덕트 배열 (layout)에 따른 소음레벨 변화를 관찰하기 위하여 MS35-C01 룸 유니트 2개를 이용한 4가지 종류의 배열에 대하여 HVAC 소음을 측정하였다.

HVAC 목업을 설계/제작하여 크루즈선 객실용으로 개발하고자 하는 주요 HVAC 요소 6개 종류에 대해 삽입손실을 측정하였다.

2. 데이터 처리

유량별 소음측정결과를 제시하였으며 스피커를 소음원으로 사용한 결과와 비교하였다.

3. 이론/모형

소음기 (silencer), 룸 유니트 (room unit) 등과 같은 HVAC 요소에 대해 KS A ISO 7235 [9]에 따라 성능계측을 하였는데 성능지표로는 식 (1)과 같이 정의되는 삽입손실 (Insertion Loss)을 측정하였다.

 

연구 결과

 

1. 성능/효과

스피커는 유량이 가장 작은 결과에 해당하지만 룸 유니트의 경우에는 유량이 있는 경우에 비해 삽입손실이 지나치게 과장되는 결과를 얻었는데 HVAC 요소의 성능평가시 스피커를 사용한 결과는 실용적으로 거의 의미가 없음을 보여준다.

본 논문에서 측정한 객실용 소용량 룸 유니트는 대체로 삽입손실이 10 dB 이내이지만 노즐 형태는 오히려 소음이 15 dB 까지 커질 수 있음을 확인하였다.

본 논문에서는 덕트 배열에 따라 최대 2 dB 까지 실내소음이 차이날 수 있음을 보였으며 주어진 팬 용량에 대해 각 룸 유니트에 동일한 유량이 배출하도록 조절하는 것이 보다 낮은 소음레벨을 얻을 수 있음을 알 수 있었다.

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▼출처 및 바로가기 : 
https://scienceon.kisti.re.kr/srch/selectPORSrchArticle.do?cn=JAKO201016450105187

[논문]선박용 HVAC 시스템의 소음저감성능 평가