플랙시블 멀티보디 모델을 활용한 기어박스의 소음해석 프로세스   기어는 자동차의 변속기 등 기계 구동을 비롯해 많은 산업 분야에서 사용되고 있다. 최근 자동차 산업에서는 친환경차 확산 및 디젤엔진의 성능 개선 등에 따라 기계류 부품들의 소음, 특히 엔진 소음에 비해 상대적으로 적은 소음 특성을 가졌던 기어박스에서의 소음문제가 주목을 받고 있다. 이번 호에서는 시뮬리아(SIMULIA)를 활용해 더욱 실제적인 기어박스의 소음 특성을 해석할 수 있는 프로세스를 소개하고자 한다.    ■ 이대인 다쏘시스템코리아의 과장으로 시뮬리아COE(Center Of SIMULIA Excellence) 팀의 솔루션 컨설턴트이다. 한국산업기술대학교 기계설계공학부 및 서울과학기술대학교 대학원 기계설계학과를 졸업했으며, MAHLE KOREA의 NVH 해석 엔지니어를 거쳤다. 이메일 | daein.lee@3ds.com 홈페이지 | www.3ds.com/ko   기어는 자동차의 변속기 및 기계류 구동을 위해 필수적으로 사용되는 기계장치로서 많은 산업 분야에서 사용되고 있다. 최근 들어 친환경차로의 전환 및 디젤엔진의 성능 개선을 통해 구동 부에서 발생되던 소음 특성들이 많이 줄어들었고, 이에 따라 그동안 엔진 소음에 비해 작아서 잘 들리지 않았던 다른 기계류 부품들의 소음특성이 새롭게 문제가 되고 있다. 그 중에서도 엔진 소음에 비해 상대적으로 적은 소음 특성을 가졌던 기어박스에서의 소음문제가 주목을 받고 있다. 또한 기어는 <그림 1>과 같이 일반적인 평기어, 헬리컬 기어 외에도 다양한 형태와 종류의 기어가 있기 때문에 각 기어 타입 별 거동을 정확히 이해할 수 있어야 그에 맞는 소음 특성 예측이 가능하다.   그림 1. 기어의 종류  

음향 해석을 위한 Wave6 그동안 여러 산업군에서 소음진동 현상과 관련된 문제는 다루기 어려운 난제 중 하나였다. 그 중 진동의 경우 유한요소해석 소프트웨어를 이용하여 많은 연구가 진행되었으나, 소음 문제의 경우 높은 주파수 특성으로 인해 해석 비용의 증가 및 다양한 소음원(구조, 유동, 전자기력, 시스템 공진)들로 인해 예측하기 어려운 특징을 가지고 있다. 이런 다양한 음향문제들을 해결하기 위해 다쏘시스템에서는 음향 해석 전문 소프트웨어인 Wave6(웨이브식스)를 인수하였다. 이번 호에서는 시뮬리아 포트폴리오로 새롭게 추가된 Wave6에 대하여 소개하고 적용된 다양한 방법들과 사례들에 대해 소개한다. ■ 이대인 | 다쏘시스템코리아의 과장으로 시뮬리아COE(Center Of SIMULIA Excellence) 팀의 솔루션 컨설턴트이다. 한국산업기술대학교 기계설계공학부 및 서울과학기술대학교 대학원 기계설계학과를 졸업했으며, MAHLE KOREA의 NVH 해석 엔지니어를 거쳤다.이메일 | daein.lee@3ds.com홈페이지 | www.3ds.com/ko 소음진동 해석이 필요한 이유전체 산업에서 소음진동관련 이슈는 특정 산업군에 국한되지 않고 다양한 형태로 발생된다.<그림 1>과 같이 소음 이슈를 3가지로 분류하여 보았다.먼저 특정 공간 안에서 발생하는 소음의 예를 들어보면, 자동차 또는 기차, 비행기와 같이 내부에 사람이 탑승할 때 탑승객들이 느끼는 소음이 있을 것이다. 또한 최근 많은 이슈가 되고 있는 아파트 층간 소음 문제 또한 이러한 내부 소음 문제라고 할 수 있다. 두 번째는 음원에 의해 소음이 방사되는 방사 소음이다. 마찬가지로 여러 산업군에서 적용되지만 자동차의 경우 대표적으로 Pass-by-noise가 있다. 세 번째 Failure는 주로 폭발음 및 기능 이상으로 인한 불안정 상태의 소음이다.따라서 소음의 발생에는 다양한 원인과 다양한 전달 유형이 있기 때문에 이러한 현상들을 해석을 통해 예측하여 예방하여야 한다.   그림 1. 다양한 소음진동 현상들

고무재질의 마찰소음 해석 프로세스 이번 호에서는 고무재질과 같이 소프트한 재질에서 발생되는 스틱-슬립 현상에 대해 아바쿠스(Abaqus)를 이용하여 해석적으로 분석하고 분석된 결과를 이용하여 소음해석을 진행하는 프로세스에 대해 소개한다. ■ 이대인 | 다쏘시스템코리아의 과장으로, 시뮬리아COE(Center Of SIMULIA Excellence) 팀의 솔루션 컨설턴트이다. 한국산업기술대학교 기계설계공학부 및 서울과학기술대학교 대학원 기계설계학과를 졸업하고 MAHLE KOREA NVH 해석 엔지니어를 거쳤다. 관심 분야는 소음진동 해석이다.E-mail | daein.lee@3ds.com홈페이지 | www.3ds.com/ko 두 물체간의 표면에서 발생되는 마찰현상을 이해하는 것은 공학분야에서 중요하고 흥미로운 분야 중 하나이다. 하지만 이러한 현상은 수 많은 요소들(재질, 강성, 마찰, 감쇠특성 등)에 의해 발생되기 때문에 예측하기 매우 어려운 현상 중 하나이다. 대표적인 마찰현상 중 하나로 스틱-슬립 현상을 들 수 있다. 스틱-슬립 현상은 두 물체가 접촉면에서 마찰에 의한 자려진동에 의해 발생하며, 정지상태인 스틱과 미끌림 상태인 슬립을 반복하는 현상을 의미한다. 바이올린 현과 활의 진동, 차량 브레이크에서의 소음, 와인잔의 울림, 타이어 소음 등 대부분의 마찰현상에서 발생할 수 있다. 스틱-슬립 음은 최대 정지 마찰력에서 동 마찰력으로 전환되면서 미끄럼이 순간 발생되어 스틱-슬립 음이 생성된다고 알려져 있고 접촉상태 및 강성, 속도 등 여러 조건에 의한 영향으로 발생된다. 또한 소재간의 친화성에 따른 영향이 높아 어떠한 소재를 조합하느냐에 따라 다른 결과를 얻을 수 있다. 이러한 스틱-슬립 소음이 구조기인 소음으로 다른 연결부위에서 발생되는 소음 및 진동에 직/간접적으로 영향을 미치게 되고, 이러한 영향으로 제품에 불필요한 떨림이나 소음이 유발하여 제품을 파손시키거나 사용자에게 불쾌감을 주는 악영향을 미치게 된다. 그 중 고무재질에서 발생되는 스틱-슬립 현상은 접촉영역에 불안정 진동 및 노이즈를 발생시켜 부싱 및 기타 조립제품간에 소음문제를 발생시키게 된다. 1. 고무재질에서의 스틱-슬립 현상고무재질에서 발생되는 마찰소음 중 대표적인 예로 <그림 1>과 같이 차량의 타이어에서 발생하는 스틱슬립 현상으로 인한 소음이 있다. 주행중 타이어와 지면은 마찰력에 의한 영향으로 속도를 증가/감소시킬 수 있고 정지할 수도 있다. 이렇게 지면과 붙어있는 동안 마찰로 인한 스틱슬립 현상이 발생되고 이로 인해 소음이 발생된다. 또한 주행속도가 빠르면 빠를수록 더 큰 스틱슬립 소음이 발생한다. 그림 1. 고무재질에서의 마찰소음 발생 예