wave6를 이용한 전 가청주파수 영역 소음진동 해석

wave6(웨이브식스)는 전 가청주파수 영역의 소음진동 문제를 예측하기 위해 FEM, BEM, SEA 등을 포함해 다양한 소음진동 해석 기법을 제공한다. 이번 호에서는 소음진동 전문 해석 소프트웨어인 wave6의 특징과 구체적인 산업분야 적용사례를 살펴본다.

■ 정우민 | 다쏘시스템코리아 시뮬리아 팀의 솔루션 컨설턴트이다. 사우샘프턴 대학 Institute of Sound and Vibration Research에서 석사 및 박사 학위를 받고, 현대자동차에서 기계설계 엔지니어로 근무했다. 관심 분야는 소음진동 해석이다.
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1. 소음진동 현상과 wave6의 특징
대부분 산업에서 제품의 소음과 진동을 줄이기 위한 요구가 증가하고 있다. 이런 요구는 새로운 경량화 구조물, 비용절감 재료, 사용자 기대요구, 고장 감지, 피로 파괴, 규제 강화 등 많은 요인들에 의해 발생한다. 엔지니어들은 시스템에서 작동하는 복잡한 소음진동원의 특징을 파악하고, 시스템을 통한 다양한 소음진동 전달 경로를 진단하고, 중요도를 결정하기 위한 예측 방법을 필요로 한다. 또한 다공성 탄성 흡차음재와 구조 절연체에서 주파수 의존적(frequency dependent) 발산(dissipation)과 절연(isolation) 현상의 정확한 예측 모델도 필요하다.
wave6는 다쏘 시스템의 소음진동 전문 해석 소프트웨어로서 소음진동 현상을 <그림 1>과 같이 구분하여 적합한 기능들을 제공한다.
 

그림 1. 소음진동 현상의 구분

<그림 1>에서 Aero-Acoustics 현상은 유체 유동과 강체 구조물 사이에 발생하는 외부 유동소음을 의미하며, 프로펠러 혹은 팬 소음이 대표 사례이다. 이런 현상에 표준 원거리 음향 상사법(standard far-field acoustic analogies)이 흔히 사용된다.
Vibro-Acoustics 현상은 공기기인(airborne) 그리고 구조기인(structure-borne) 경로들을 통해 구조물, 유체 그리고 다공성 탄성물질에서 파동 전파(wave propagation)를 의미한다. 예를 들면 자동차 실내의 엔진소음이 있다.
마지막으로 Aero-Vibro-Acoustics 현상은 유동에 의한 구조물 표면 압력변동이 Vibro-Acoustics 현상과 결합되어 파동이 전파되는 현상이며, 자동차/기차/비행기 등의 운송수단 실내의 윈드 노이즈가 예가 될 수 있다.
이 소음진동 현상들을 전 가청주파수 영역에서 효과적이며 정확히 시뮬레이션하기 위해 wave6는 다양한 소음진동 해석 방법(Finite Element, Boundary Element, Statistical Energy Analysis)들의 최신 기법을 제공한다. <그림 2>는 wave6가 단일 라이선스로 제공하는 소음진동 해석 방법들을 보여준다.

그림 2. wave6가 제공하는 소음진동 해석 방법