[소음진동기술사 제140회 4교시 6번]

4교시 6번 · 25점 · 6문제 중 4문제 선택 · 100분

음속 340m/s인 공기 중에서 음압레벨 86dB이고, 500Hz인 정상상태 평면파가 강체벽에 부착된 흡음재 표면에 수직으로 입사한다. 흡음재의 500Hz 수직입사 흡음률이 0.75일 때, 입사파와 반사파에 의해 형성되는 부분 정재파의 음압이 최대·최소가 되는 위치 및 그 위치에서 음압레벨과 정재파비를 구하시오.
(단, 벽체를 통한 음의 투과와 반사 시 위상변화는 무시하고, 바닥, 천장 및 다른 구조물에 의한 반사는 없는 것으로 가정한다.)

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답안 구조

  1. 개요
  2. 파장 및 음압 최대·최소 위치 산출
  3. 반사계수 및 정재파비(SWR) 산출
  4. 위치별 최대·최소 음압레벨 산출
  5. 결론

용어 정의

부분 정재파 (Partial Standing Wave)
입사파의 일부만 반사되어 중첩될 때 형성되는 파동으로, 음압의 최솟값이 0이 되지 않는 특징을 가진 정재파
음압 반사계수 (Reflection Coefficient)
경계면에서 반사된 음압과 입사된 음압의 비로, 흡음재의 표면 임피던스 및 흡음률과 직접적인 상관관계를 가짐
정재파비 (Standing Wave Ratio, SWR)
정재파 음장에서 음압의 최댓값과 최솟값의 비를 나타내며, 반사계수의 크기에 의해 결정됨

핵심 내용

  • 정재파의 형성 원리 및 반사 경계조건에 따른 음압 분포 특성 적용
  • 흡음률과 음압 반사계수의 관계식 및 중첩 원리 이해

공식: λ=cf\lambda = \frac{c}{f}, xmax=nλ2(n=0,1,2,...)x_{max} = \frac{n\lambda}{2} (n = 0, 1, 2, ...), xmin=(2n+1)λ4(n=0,1,2,...)x_{min} = \frac{(2n+1)\lambda}{4} (n = 0, 1, 2, ...), ∣R∣=1−α|R| = \sqrt{1 - \alpha}, SWR=1+∣R∣1−∣R∣SWR = \frac{1 + |R|}{1 - |R|}, SPLmax,min=SPLin+20log⁡10(1±∣R∣)SPL_{max,min} = SPL_{in} + 20\log_{10}(1 \pm |R|)

풀이 순서: 주어진 음속(340m/s)과 주파수(500Hz)를 이용하여 음파의 파장을 계산 → 위상변화가 없는 강체벽 조건에서 파장을 이용해 음압이 최대 및 최소가 되는 벽으로부터의 거리를 산출 → 수직입사 흡음률(0.75)과 반사계수의 관계식을 이용하여 반사계수의 크기 도출 → 계산된 반사계수 크기를 정재파비 정의식에 대입하여 SWR 도출 → 입사파의 음압레벨(86dB)과 반사계수를 중첩 음압레벨 수식에 적용하여 최대 및 최소 음압레벨 산출

AI 작성 답안 개요 · 검수 전 · 채점기준과 기준답안은 공개되지 않습니다. 참고용 개요입니다.

출처: 한국산업인력공단, Q-Net 자료실 · 공공누리 제1유형 · 원문(Q-Net)

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