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가영 함
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1 한국음향학회지제 37 권제 4 호 pp. 223~231 (2018) pissn : eissn : 터널내부도상블록형흡음재의고속철도차량내부소음에미치는영향에대한고찰 Investigation into influence of sound absorption block on interior noise of high speed train in tunnel 이상헌, 1 정철웅, 1 이송준, 1 김재환, 2 손동기, 3 심규철 3 (Sang-heon Lee, 1 Cheolung Cheong, 1 Song-June Lee, 1 Jae-Hwan Kim, 2 Dong-Gi Son, 3 and Gyu-Cheol Sim 3 ) 1 부산대학교, 2 현대로템, 3 ( 주 ) 지이티- 피씨 (Received April 23, 2018; revised June 18, 2018; accepted July 27, 2018) 초록 : 최근여러환경적인요인으로인해기존의자갈도상의터널에서콘크리트도상의터널로교체가되고있지만콘크리트도상터널의경우자갈도상의터널보다소음에악영향을미치고있어부수적으로소음에대한대책이필요한실정이다. 이러한대책중하나로흡음블록은설치의제약이적고쉽고빠르게설치가가능하기때문에많은철도에서시범적으로적용되고있다. 하지만실제환경과운영조건에서흡음블록의성능에대한검증이필요한실정이다. 본논문에서는터널내의흡음블록의성능을확인하기위해흡음블록의소음저감효과의예측뿐만아니라호남선의달성터널의일부구간에흡음블록설치전 후의 KTX 실내소음을측정하고그결과를비교, 분석하였다. ISO 3381를준용한측정장비, 측정방법을사용하여고속철도차량실내소음을측정하였으며, 터널내부운행시간동안에등가소음도를계산했다. 또한흡음블록의주파수별흡음특성과객실내부장치소음이영향을주는주파수영역의영향을고려하기위하여가청주파수영역전체에대한등가소음도뿐만아니라 1/3-octave band를기초로주파수영역대별영향도도함께분석하였다. 또한, 열차의운행속도와측정시의환경조건등을고려하여흡음블록의실내소음에대한영향을평가하기위하여달성터널전후에위치한터널내부소음측정값을사용하여보정하였다. 측정결과의분석을통하여흡음블록위에서주행할때최대 6.8 db(a) 저감량을나타내었다. 최종적으로열차실내소음에대한 1/3-octave band SPLs(Sound Pressure Levels) 예측값과실측값을비교하여흡음블록에의한소음저감메커니즘에대한이해를증진시켰다. 핵심용어 : 흡음블록 (Sound absorption block), 등가소음도 (Equivalent sound pressure level, ), 고속철도차량소음 (High-speed train noise), 공력소음 (Aeroacoustics) ABSTRACT: Recently, due to various environmental problems, blast tracks in tunnel are replaced with concrete tracks, but they have more adverse effects on noise than blast tracks so that additional noise measures are needed. Among these measures, sound-absorbing blocks start to be used due to its easy and quick installation. However, the performance of sound absorption blocks need to be verified under real environmental and operational conditions. In this paper, interior noise levels in KTX train cruising in Dalseong tunnel are measured before and after the installation of sound-absorbing blocks and the measured data are analyzed and compared. Additionally, noise reduction are estimated by modeling the high speed train, the tunnel and absorption blocks. Measurement devices and methods are used according to ISO 3381 and the equivalent sound pressure levels during the cruising time inside the tunnel are computed. In addition to overall SPLs(Sound Pressure Levels), 1/3-octave-band levels are also analyzed to account for the frequency characteristics of sound absorption and equipment noise in a cabin. In addition, to consider the effects of train cruising speeds and environmental conditions on the measurements, the measured data are corrected by using those measured during the train-passing through the tunnels located before and behind the Dalseong tunnel. Analysis of measured results showed that the maximum noise reduction of 6.8 db (A) can be achieved for the local region where Corresponding author: Cheolung Cheong (ccheong@pusan.ac.kr) School of Mechanical Engineering, Pusan National University, 2, Busandaehak-ro 63 beon-gil, Geumjeong-gu, Busan 46241, Republic of Korea (Tel: , Fax: ) 223

2 224 이상헌, 정철웅, 이송준, 김재환, 손동기, 심규철 the sound-absorbing blocks are installed. Finally, through the comparison of predicted 1/3-octave band SPLs for the KTX interior noise with the measurements, the understanding of noise reduction mechanism due to sound-absorbing blocks is enhanced. Keywords: Sound absorption block, Equivalent sound pressure level,, High-speed train noise, Aeroacoustics PACS numbers: Vx, Hr I. 서론 고속철도차량의발전과함께철도차량은우리나라에서중요한대중교통수단이되었다. 이에따라국내의철도차량관련기술도꾸준히성장하여현재는 400 km/h 급의고속철도차량이등장하였다. 하지만이러한운행속도의증가는전통적인철도차량바퀴와철로사이의구름소음뿐만아니라공력소음또한증가시키고있다. 차량에서발생하는소음은차량의천장과바닥또는옆벽을통하여내부로전파되고이러한소음으로인해철도차량을이용하는승객은불편함을겪을수있다. 고속철도차량운행시발생하는소음은개활지보다터널운행에서더높은소음을발생시키는데, 이는고속철도차량에서발생하는소음이터널외부로빠져나가지못하고터널내부에서잔향음장을형성하기때문이다. 또한최근도상의유지관리및천연골재고갈등환경문제로인해자갈도상의터널이콘크리트도상의터널로교체가되고있는추세인데콘크리트도상은자갈도상보다소음적인측면에서악영향을끼쳐부수적인소음에대한대책이필요한실정이다. 이러한콘크리트도상의단점을보완하기위해여러가지소음저감장치가개발되어왔다. 레일웹댐퍼는철도에설치하여철도차량의휠과레일상에서발생하는전동소음을저감시킬수있고, 도유기설치는커브구간에서휠의플렌지면과철도사이에간헐적으로발생하는고주파의스퀼소음을저감시킬수있다. 또한흡음블록은터널에서발생한소음의에너지를흡수함으로써터널내소음의크기를감소시킬수있다. 이중흡음블록은다른소음저감장치에비해설치의큰제약이없고, 쉽고빠르게설치가가능하여일부구간에서시범적으로적용되고있지만고속철도차량의실제운영환경에서그성능의 검증이이루어지지않고있다. 흡음블록의성능에대한연구는이미활발하게진행중이다. Lee et al. [1] 은흡음블록의성능을높이기위하여흡음블록성분의 14 개의배합비를조절하여잔향시간을측정하고흡음률을계산했다. Park et al. [2] 은흡음블록의형상에따라흡음률의변화를확인하였다. 또한 Hong et al. [3] 은흡음재를도시철도에설치하여도시철도실내에서소음도를측정평가하였다. 이상과같이다소주행속도가느린도시철도에대한흡음블록효과는일부연구가진행되었지만 KTX와같이고속으로주행하는철도차량에대한흡음블록의효과에대한연구가진행되지않았다. 특히 KTX과같은고속철도차량의경우구름소음과같은진동소음과더불어공력소음이소음원으로중요하게작용하여흡음블록의효과에대한정량적인평가가필요한실정이다. 본연구에서는실제운행중인 KTX 차량과호남선에위치한달성터널의일부구간을대상으로흡음블록설치전 후에실내소음을측정함으로써흡음블록의실내소음에미치는영향을정량적으로평가하였다. 실내소음의정량적인평가를위해등가소음도를사용하였다. 흡음블록이설치된터널전체의등가소음도뿐만아니라흡음블록설치위치에있을때의등가소음도를계산하여비교를실시하였다. 또한흡음블록의주파수별흡음특성과객실내부장치소음이영향을주는주파수영역의영향을고려하기위하여가청주파수영역대에서의 1/3-octave band level 분석도추가로수행하였다. 측정시의열차운행조건과객차, 환경요인들에의한영향을고려하기위하여달성터널앞뒤에위치한터널내실내소음측정결과를보정하여흡음블록에의한영향을최대한객관적으로평가하고자하였다. 마지막으로잔향실에서의실험을통하여측정한흡음블록의흡음율을입력값으로터널내에서 KTX 열차의터널내부진행 한국음향학회지제 37 권제 4 호 (2018)

터널내부도상블록형흡음재의고속철도차량내부소음에미치는영향에대한고찰 225 시내부소음을예측하고측정값과비교하였다. II. 현장측정실험 측정은흡음블록부설전 후각각상행 3회하행 3 회로총 6회의측정을실시하였다. 실제차량에탑승한승객이실제경험할수있는소음의정도를측정하기위해광주 정읍사이를오가는 KTX에서승객이동승한상태에서측정을실시하였다. Fig.

측정구간은광주정읍사이에위치한달성터널을포함한연속된 3개의터널에서측정을하였는데, 달성터널을제외한 2개의터널을측정한이유는운행마다소음에영향을줄수있는 환경오차 ( 운행속도, 날씨, 운전자의습관, 승객, 차량상태등 ) 를고려하여추후보정값을계산하기위한것이다. 흡음블록이설치된구간은익산 광주방향으로달성터널을 500 m 진입후 400 m의길이로설치되었다.

3 터널내부도상블록형흡음재의고속철도차량내부소음에미치는영향에대한고찰 225 시내부소음을예측하고측정값과비교하였다. II. 현장측정실험 측정은흡음블록부설전 후각각상행 3회하행 3 회로총 6회의측정을실시하였다. 실제차량에탑승한승객이실제경험할수있는소음의정도를측정하기위해광주 정읍사이를오가는 KTX에서승객이동승한상태에서측정을실시하였다. Fig. 1의위성사진에서볼수있듯이광주와정읍사이에위치한달성터널은앞뒤로 2개의터널이설치되어있고, Table 1에서는각터널의길이와달성터널의위치를확인할수있다. 달성터널과터널3 사이의거리는약 1.64 km, 달성터널과터널1 사이의거리는약 0.36 km 이다. 측정구간은광주정읍사이에위치한달성터널을포함한연속된 3개의터널에서측정을하였는데, 달성터널을제외한 2개의터널을측정한이유는운행마다소음에영향을줄수있는 환경오차 ( 운행속도, 날씨, 운전자의습관, 승객, 차량상태등 ) 를고려하여추후보정값을계산하기위한것이다. 흡음블록이설치된구간은익산 광주방향으로달성터널을 500 m 진입후 400 m의길이로설치되었다. Table 2에서측정에사용한장비를나타내었다. 측정위치는 Fig. 2와같이열차의객실중앙에설치하였고, 4인가족석에서측정을실시하였다. 열차의평상운행시승객이경험할수있는소음을측정하기위해 HVAC(Heating, Ventilation, Air Conditioning) 이작동하고객실의양쪽문은폐쇄된상태에서측정을하였다. Fig. 3은실제가족석에설치한마이크로폰을차량외부에서찍은사진이다. 그림에서의마이크로폰의 Table 2. Measurement equipments. Type Model microphone B&K 4189 pre-amplifier B&K 2674 recoder LMS scadas mobile SCM02 laptop hp 8570p calibrator B&K 4231 Fig. 2. Location of microphone in a KTX cabin. Fig. 1. Satellite view of tunnel location (top direction: north, bottom direction : south). Table 1. Detail information of three tunnels. mark tunnel length tunnel km Dalseong tunnel 1.36 km tunnel km Dalseong tunnel : 330-2, Dalseong-ri, Bugi-myeon, Jangseong-gun, Jeollanam-do Fig. 3. Installation of microphone and tripod at family seats in KTX.

4 226 이상헌, 정철웅, 이송준, 김재환, 손동기, 심규철 Table 3. Speed of trains for each measurement. install turn before after Up stream (km/h) tunnel 1 tunnel 3 Down stream (km/h) tunnel 1 Dalseong Dalseong tunnel X X X 3 X X X X X X X X Fig. 4. Laptop and recoder on family seat table. 측정높이는객차바닥에서 120 cm로 ISO 3381 [4] 를준용한높이이고이는의자에탑승한승객의귀높이에해당한다. 마이크로폰의측정방향은천장을향해설치하였고, 삼각대및 BNC 케이블의흔들림으로인한노이즈를줄이기위해테이프를이용하여고정하였다. Fig. 4에서계측기및노트북으로측정상태를확인하는사진을나타내었다. 노트북및계측기의전원은 KTX내부에설치된콘센트를이용하였다. 계측기와마이크로폰을연결하는 BNC 커넥터는운행시발생하는진동에의한노이즈를방지하기위해테이프로고정을하였다. 계측기의 sampling rate 는 51,200 Hz 이지만노트북으로계측상태를확인할때는 0.1 s의로깅주기로모니터링을하며계측의이상여부를확인하였다. 측정당시차량의터널진 출입시간은창문밖을동영상 (29 frame/s) 으로촬영을통해확인하였다. 흡음블록의위치는철도차량이일정한속도로터널을주행한다는가정하에촬영한동영상의시간과터널의길이를바탕으로평균속력을구하여흡음블록위에서주행하는시간을계산했다. III. 측정결과 흡음블록설치전 후의비교를위해소음이큰폭으로변화하고불규칙적인특성을가질때일반적인소음의평가량으로사용하는등가소음도를사용하였다. 시간-주파수분석을위해 hanning window를사 용하였고, 청감곡선은 A-weighting을적용하였다. 계산주파수영역은사람의귀가인지할수있는 20 Hz ~ 20,000 Hz 사이의가청주파수대역이며, 평균 (averaging) 을한주기는 0.5 s이며 overlap 은 50 % 로하여계산을실시하였다. 열차는터널구간에서일정한속도로운행한다고가정하고열차의평균속력을계산후흡음블록위를달리는시간을계산하였다. 열차의평균속도는 Table 3과같다. Table 3에서부설전 표시는일반 KTX 열차가아닌 KTX-산천차량이며소음도계산을실시하지않았다. 그이유는 KTX -산천차량의경우기존의 20량인 KTX 와비교하여 10량으로길이가짧고, 부착된장비의차이가있으며 KTX 차량과다른선두부를가지고있어서소음발생메카니즘의차이가있을거라판단되었기때문이다. 부설후의 2회차의 표시는측정중탑승객또는승무원이지나가거나, 전화통화와같은소음으로인해오염된신호라고판단하여측정값에대한분석을실시하지않았다. Fig. 5는측정시실시간으로모니터링한음압의시변그래프이며양쪽끝의 2개의막대는측정차량의호차가터널을진입및진출할때를나타내고, 안쪽의 2개의막대는등속도운동을한다고가정하여계산한흡음블록위에서주행을할때의구간을나타낸다. Fig. 5에서위의그래프는부설전하행의운행시의결과이고아래그래프는부설후 2차하행의결과이다. Fig. 5에서확인할수있듯이등속도운동을한다고가정하여차량이터널에진출입했을때, 흡음블록위를지나갈때, 각각음압레벨이증가, 감소하는경향을명확히보이고있다는것을확인할수있다. 한국음향학회지제 37 권제 4 호 (2018)

5 터널내부도상블록형흡음재의고속철도차량내부소음에미치는영향에대한고찰 227 Table 4에서측정결과를바탕으로흡음블록설치전 후의등가소음도의변화를나타내었다. 등가소음도는측정한음압레벨을에너지평균하여얻었다. 표에서 tunnel 은등가소음도를흡음블록이설치된터널전체를기차가통과할때걸린시간을고려하여계산한것이며탑승한차량의호차가터널을진 Fig. 5. Time variation of sound pressure level measured in a cabin of KTX train running in open field and in Dalseong tunnel [top : before installation, down : after installation, x axial : time (s), y axial : sound pressure level {db(a)}]. Table 4. Equivalent sound pressure level at tunnel and sound absorption block. Direction type change Up train Down train change (with correction) tunnel block tunnel block 입하는시간부터터널에서이탈하는시간까지를터널구간으로정의하였다. block 은측정위치가터널진입후흡음블록위를달리기시작할때부터흡음블록위를이탈하는시간까지를고려한경우를나타낸다. 터널전체를계산하였을때상행이 1.8 db(a) 감소하며, 하행은 1.0 db(a) 증가하였다. 철도차량이터널의흡음블록위를지나갈때는상행이 1.9 db(a) 가감소하고하행은변화가없었다. 보정값계산은달성터널바로전 후에위치한 2개의터널에서측정한값을사용하여측정시열차운행조건, 객차상태, 주변환경에의한원인을고려하기위하여계산을실시하였다. 계산은터널1과터널3 에대하여흡음블록설치전 후에측정한값을각각음압평균하고, 평균값의차이를평균하여계산하였다. 이렇게계산한보정값은상행에서는 db(a), 하행에서는 -2.0 db(a) 이다. 달성터널외의 2개의터널의보정값을달성터널에적용시킬수있었던이유는 3개의터널을포함한거리가약 10 km로운행속도에비해다소거리가짧고연속적으로위치해있어서운행속도, 날씨, 차량의노후상태, 철도의상태등의환경적인요인이모든터널에동일하게적용한다고볼수있기때문이다. 사용한데이터의측정차량은모두일반적인 KTX이며 KTX- 산천의데이터는사용하지않았고, 운행시승객에의한소음중전화소리, 사람이지나가는소리등과같은심한소음은오염된데이터로판단하여사용하지않았다. 결과적으로사용한데이터는상행은부설전 후각각 2회의데이터를사용하였고, 하행은부설전 후각각 1, 2회데이터를사용하였다. KTX의소음측정시 HVAC뿐만아니라, 모터와같은기기장치의소음이상당히발생하지만이러한장치소음은흡음블록을거치지않고객실로바로전파되기때문에흡음블록의영향을거의받지않는성분이다. 또한이러한기기소음은기차의종류나노후화에따라소음성능에큰차이를보이게된다. 따라서, 이러한장치소음의영향을가늠하기위하여 1/3-octave band 스펙트럼분석을통하여흡음블록의설치전 후의소음레벨을주파수대역별로비교해보았다. Fig. 6에서상행열차의흡음블럭부설전 후흡음

6 228 이상헌, 정철웅, 이송준, 김재환, 손동기, 심규철 Table 5. Equivalent sound pressure level at tunnel and sound absorption block considering 500 Hz ~ 20,000 Hz. Fig. 6. 1/3-octave band spectrum of noise measured in cabin for up train before and after installation of sound-absorbing blocks. Fig. 7. 1/3-octave band spectrum of noise measured in cabin for down train before and after installation of sound-absorbing blocks. 블록위에서주행할때의 1/3-octave band 스펙트럼을비교하였다. 첫번째측정의경우흡음블록부설후 500 Hz ~ 4000 Hz 사이의주파수밴드에서는감소하나그보다저주파수대나고주파수대에서는큰차이가없거나오히려증가하는영역도확인된다. 두번째, 세번째측정의경우에는 40 Hz 이하영역대를제외하고모든주파수밴드영역에서일정한감소값을나타낸다. 이러한차이는앞에서언급한장치기기소음과더불어고속철도차량의운행속도에따라공력소음과구조진동소음의상대적기여도차이에의한것으로판단된다. 이러한상대적기여도의차이는다음절의예측결과와측정결과의비교에서추가적으로기술하였다. Fig. 7은하행열차의흡음블록부설전 후흡음블록위를주행할때의 1/3-octave band 스펙트럼을비교하였다. 하행의첫번째측정결과는상행의첫번째측정결과비교와유사하게 400 Hz ~ 4000 Hz 영역대에서는흡음블록부설후감소하였지만다른주파수밴드에는변화가없거나증가하였다. 두번째측정결과도저주파수영역대에서 change Direction Type change (with correction) Upward tunnel train block Downward tunnel train block 는같은경향을나타낸다. KTX 의경우 500 Hz 이하에서는차량에설치된장치소음에많은영향을받는것으로알려져있다. [5] 특히 250 Hz의주파수를가지는장치에서큰소음이발생하는것을알수있다. 따라서, 500 Hz 대역이하에서의소음은부설전 후의큰차이를보이지않거나오히려증가하는것은객실주변의장치소음에의한소음으로흡음블록의효과를받지않고객실로바로전파되기때문이고측정열차의특성이많이반영된것으로판단된다. 500 Hz ~ 20,000 Hz대역은전동소음및스퀼소음, 공력소음이주요하게발생하는주파수대역이다. [6,7] 그중전동소음은 1,000 Hz 부근에서발생한다고알려져있으며, 흡음블록부설전의값이부설후의값보다큰것을확인할수있다. 여기서전동소음이흡음블록의효과를받아소음이저감된다는것을알수있다. 그외의고주파영역에서는다소차이를보이지않는데이는스퀼소음의주파수대역으로스퀼소음이커브구간에서발생하는것을고려하면직선구간인달성터널에서는스퀼소음보다공력소음이보다큰영향을주는것으로판단된다. Table 5는흡음블록의효과를받지않는장치소음을제외한 500 Hz ~ 20,000 Hz의영역에서계산한등가소음도의변화량이다. 장치소음을제외하면흡음블록의효과로인해터널전체에서는상 하행각각 2.8 db(a), 0.7 db(a) 이감소한것을확인할수있고, 흡음블록의위를지나갈때에는각각 3.8 db(a), 6.8dB(A) 이감소한것을확인할수있다. IV. 예측값과측정값비교 앞절에서실제운행중인 KTX 의실내소음을측 한국음향학회지제 37 권제 4 호 (2018)

터널내부도상블록형흡음재의고속철도차량내부소음에미치는영향에대한고찰 229 정하여터널내부에설치된흡음블록의효과를분석하였다. 앞절에서기술한바와같이측정값은여러환경적인요인을포함하여흡음블록의실질적인효과를가늠할수있는반면에제어할수없는여러요인으로인하여설계자의입장에서는흡음블록의물리적인효과를정확하게가늠하기에미흡한면이있다.

실제 KTX는철도가상선, 하선으로나뉘어져있어서운행시터널의한쪽으로붙어서운행을하지만, 해석에서는편의상터널의중간에서실시하였다. Fig. 9는차량내실제측정위치와동일한위치의 cavity 에서해석결과가반영되었음을나타낸다. Fig. 8의터널의바닥전체에흡음블록을설치하였고, 터널의벽면에는흡음블록을적용하지않았다.

7 터널내부도상블록형흡음재의고속철도차량내부소음에미치는영향에대한고찰 229 정하여터널내부에설치된흡음블록의효과를분석하였다. 앞절에서기술한바와같이측정값은여러환경적인요인을포함하여흡음블록의실질적인효과를가늠할수있는반면에제어할수없는여러요인으로인하여설계자의입장에서는흡음블록의물리적인효과를정확하게가늠하기에미흡한면이있다. 따라서본절에서는흡음블록에의한 KTX 실내소음예측값을측정값과비교함으로써물리적인저감메커니즘을규명하고자한다. 잔향실에서측정한흡음블록의주파수별흡음율을이용하여터널내부를운행중인 KTX열차의실내소음변화를예측하였다. 소음예측은통계적에너지해석기법이적용된 ESI사의 VA-one 을이용하였다. Fig. 8은객차모델의터널내위치와터널의공간이다. 실제 KTX는철도가상선, 하선으로나뉘어져있어서운행시터널의한쪽으로붙어서운행을하지만, 해석에서는편의상터널의중간에서실시하였다. Fig. 9는차량내실제측정위치와동일한위치의 cavity 에서해석결과가반영되었음을나타낸다. Fig. 8의터널의바닥전체에흡음블록을설치하였고, 터널의벽면에는흡음블록을적용하지않았다. 또한터널에서는 airborne noise 가지배적이므로 airborne noise 모델링만으로소음저감예측을실시하였다. [8] 대상차량이중간객차이므로구동장치소음의영향은거의없고, 차륜- 레일의전동음과공력소음이지배적이다. 따라서예측에서는관절형대차위치에차륜- 레일소음원을위치시키고, 차량의차체주변에공력소음원을배치하여예측값이부설전측정값에근접하도록공력소음원의음향파워레벨을조정하였다. 차량의흡음특성, 터널외벽의흡음율, 차륜- 레일의추정음향파워레벨, 차량각부위의음향투과손실등은현대로템의데이터베이스를활용하였다. 즉, SEA(Statistical Energy Analysis) 해석에서흡음블록설치전 후의차이만정량적으로분석하기위하여 loss factor 에대항하는각 sub-system 의 TL(Transmission Loss) 만반영하여해석하였다. Fig. 10에서해석에적용한흡음블록의흡음율과각구조물의음향투과손실값을제시하였다. 예측시터널내열차외부의음향파워를예측해야하는난점을해결하기위하여부설전실내측정값을 이용하여외부의공력소음원에서의음향파워레벨을예측하였고, 이때차륜 - 레일의소음도는 115 db(a) / axle로예측되었다. 이후예측한외부음향파워레벨과터널바닥면에설치된흡음블록의흡음율을적용 Fig. 8. Computational domain of train model in tunnel. Fig. 9. Position of sensor in train model. Fig. 10. Sound-absorption coefficients of sound-absorbing blocks (upper) and transmission loss of train s sub-system (lower).

230 이상헌, 정철웅, 이송준, 김재환, 손동기, 심규철 V. 결론 Fig. 11. Position of point sound sources. Fig. 12. 1/3-octave band for simulation and measurement results before and after installation. 하여부설후의열차객실내부소음을예측하였다.

8 230 이상헌, 정철웅, 이송준, 김재환, 손동기, 심규철 V. 결론 Fig. 11. Position of point sound sources. Fig /3-octave band for simulation and measurement results before and after installation. 하여부설후의열차객실내부소음을예측하였다. 차체주변의공력소음원은점음원으로모델링하였으며위치및개수는 Fig. 11과같다. 비교대상측정값은부설전상행 2차와부설후상행 3차를선정하였다. Fig. 12는부설전후의측정값과부설전의데이터를이용하여흡음블록이설치되지않았을때의터널내소음도와부설후의터널내소음도값을 1/3-octave band로예측값을비교하여나타낸그래프이다. Fig. 12에서살펴볼수있듯이, 전주파수대역에서부설후측정값과예측값이잘일치하는경향을나타내고있음을확인할수있다. 모두 250 Hz에서의높은소음도값을확인할수있는데이는 KTX의차량의기기장치의소음으로대게 500 Hz 이하의주파수대역에서확인할수있다. 기기장치에의한주파수대역을제외한 500 Hz 이상에서의상대적으로그래프는경향성을보다비슷하게나타나는것을확인할수있고, 부설후의측정값과예측값이보다일치하는경향을보이는것을확인할수있다. 예측을통한흡음블록의저감효과는 4 db(a) 으로나타났다. 본연구에서는호남선의달성터널에흡음블록설치전 후의 KTX 객차실내소음측정및예측을통하여흡음블록의효과를정량적으로확인하였다. 공력소음만을고려한흡음블록의소음저감량예측에서는 4 db(a) 의저감효과가나타나는것을확인할수있었다. 하지만측정결과는사람의가청주파수영역을고려했을때최대 1.8 db(a) 의감소를보였으며차량이흡음블록위를지날때는최대 1.9 db(a) 가감소하였다. 또한매측정마다발생하는환경오차를적용하면터널전체에서는최대 1.7 db(a) 가감소하며, 흡음블록위를지날때는최대 2.0 db(a) 가감소되는것을알수있다. 또한흡음블록을거치지않고객차로바로전파되는차량의장치소음을고려하여 500 Hz ~ 20,000 Hz 대역에서의소음도를계산해보면터널전체에서는최대 2.8 db(a), 흡음블록위에서는최대 4.8 db(a) 가감소하며보정값을적용하면최대 6.8 db(a) 가감소한것을확인할수있다. 예측과실측이차이는장치소음과예측에서구조진동에의한원인을고려하지않았기때문인것으로판단된다. 본연구에서는흡음블록의저감효과를실제열차작동조건에서측정하여제시함으로써향후소음대책에실용적인도움이될것으로기대한다. 또한예측모델의검증을위한자료로도활용하여이후설계단계에서소음을고려할수있는기본정보로도활용할수있을것으로판단된다. 향후연구에서는보다정밀한흡음블록의영향을가늠하기위해서기차의객차에따른영향을최대한줄일수있는 HEMU-430X 를대상으로실험평가를진행할예정이다. 감사의글 본논문은국토교통과학기술진흥원에서지원하는 호남고속철도테스트베드를활용한인프라통합모니터링시스템구축및소음저감장치고도화 연구단과제의연구성과임을밝히며, 이에감사드린다. 이논문은 2016년도정부 ( 교육부 ) 의재원으로한국연구재단의지원을받아수행된기초연구사업임 (No. 2016R1D1A1A ). 한국음향학회지제 37 권제 4 호 (2018)

터널내부도상블록형흡음재의고속철도차량내부소음에미치는영향에대한고찰 231 References 1. H. -J. Lee, S. -T. Oh, and D. -J. Lee, An optimal mix design of sound absorbing blokc on concrete ballast in urban train tunnel (in Korean), J.

Chang, The effect of shape on the absorption coefficient of noise absorbing block for hi-speed railway (in Korean), Trans. KSNVE, 2012, 323-324 (2012). 3. C. -K. Hong, Jeong R. T. Jeong, and B. -H.

KS ISO 3381 : 2014, Acoustics-measurement of noise inside railbound vehicles. 5. D. J. Kang, I. R. Chung, S. K. Jang, C. Y. Seo, J. C. Park, Y. C. Kim, and J. K. Hong.

Jang, Comparison of track vibration characteristics for domestic railway tracks in the aspect of rolling noise (in Korean), J. the Korean Society for Railway, 16, 85-92 (2013). 7. I. -K. Na and B. -C.

Park, Advanced transfer path analysis of interior noise for the electric multiple unit (in Korean), J. KSNVE, 27, 2017, 389-396 (2017).

9 터널내부도상블록형흡음재의고속철도차량내부소음에미치는영향에대한고찰 231 References 1. H. -J. Lee, S. -T. Oh, and D. -J. Lee, An optimal mix design of sound absorbing blokc on concrete ballast in urban train tunnel (in Korean), J. Korean Tunnelling Underground Space Association, 18, (2016). 2. T. H. Park, J. H. Ko, K. M. Lee, D. K. Son, and S. I. Chang, The effect of shape on the absorption coefficient of noise absorbing block for hi-speed railway (in Korean), Trans. KSNVE, 2012, (2012). 3. C. -K. Hong, Jeong R. T. Jeong, and B. -H. Kim, A study on an analysis of noise reduction effects using the tentatively installed sound-absorbing materials in metro tunnel (in Korean), Koeran Society for Railway, , (2008). 4. KS ISO 3381 : 2014, Acoustics-measurement of noise inside railbound vehicles. 5. D. J. Kang, I. R. Chung, S. K. Jang, C. Y. Seo, J. C. Park, Y. C. Kim, and J. K. Hong. Characteristic of high speed railway noise (in Korean), National Institute of Environmental Research (2001). 6. J. S. Ryue and S. H. Jang, Comparison of track vibration characteristics for domestic railway tracks in the aspect of rolling noise (in Korean), J. the Korean Society for Railway, 16, (2013). 7. I. -K. Na and B. -C. Goo, Frequency band of the squeal noise of KTX trains (in Korean), J. the Koreans Society for Railway, 2013, (2013). 8. H. S. Lim, H. S. Jang, J. H. Kim, B. H. Kim, and K. -B. Park, Advanced transfer path analysis of interior noise for the electric multiple unit (in Korean), J. KSNVE, 27, 2017, (2017). 저자약력 이상헌 (Sang heon Lee) 2018 년 8 월 : 부산대기계공학부학사 2018 년 9 월 ~ 현재 : 부산대기계공학부석사과정 정철웅 (Cheolung Cheong) 이송준 (Song June Lee) 김재환 (Jae Hwan Kim) 손동기 (Dong-Gi Son) 1997 년 2 월 : 서울대학교항공우주학사 1999 년 2 월 : 서울대학교항공우주석사 2003 년 2 월 : 서울대학교기계항공박사 2003 년 3 월 ~ 2004 년 8 월 : 서울대학교기계항공 BK21 박사후연구원 2004 년 9 월 ~ 2005 년 5 월 : ISVR, University of Southampton, Post-Doctoral Research Associate 2005 년 6 월 ~ 2006 년 2 월 : 한국표준과학연구원선임연구원 2006 년 3 월 ~ 현재 : 부산대학교기계공학부교수 2010 년 2 월 : 부산대학교기계공학학사 2016 년 2 월 : 부산대학교기계공학석사 2016 년 3 월 ~ 현재 : 부산대학교기계공학박사과정 2003 년 2 월 : 부산대학교기계공학학사 2005 년 2 월 : 서울대학교기계항공석사 2010 년 8 월 : 서울대학교기계항공박사 2010 년 9 월 ~ 2011 년 8 월 : 서울대학교환경소음진동연구센터박사후연구원 2011 년 8 월 ~ 2012 년 12 월 : 현대로템기술연구소연구원 2013 년 1 월 ~ 2015 년 1 월 : 서울대학교환경소음진동연구센터연구팀장 2015 년 2 월 ~ 2015 년 8 월 : 대우조선행양선박해양연구팀연구원 2015 년 8 월 ~ 현재 : 현대로템기술연구소연구원 2001 년 2 월 : 부산대학교건축공학학사 2001 년 3 월 ~ 현재 : ( 주 ) 지이티 - 피씨연구소장 심규철 (Gyu Cheol Sim) 2005 년 2 월 : 부산대학교기계공학학사 2005 년 3 월 ~ 현재 : ( 주 ) 지이티 - 피씨차장

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DBPIA-NURIMEDIA 한국소음진동공학회 2015추계학술대회논문집년 Study of Noise Pattern and Psycho-acoustics Characteristic of Household Refrigerator * * ** ** Kyung-Soo Kong, Dae-Sik Shin, Weui-Bong Jeong, Tae-Hoon Kim and Se-Jin Ahn Key Words