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단위 임펄스 힘이란?단위 임펄스 응답 함수는 정지 상태의 진동계에 단위 크기의 충격력이 작용할 때의 응답을 의미하며[1], 이때 작용하는 충격력을 단위 임펄스 힘이라고 한다.즉, 단위 임펄스 힘은 아주 짧은 시간 동안 강력한 힘이 작용하여 시스템에 순간적인 변화를 일으키는 힘의 작용을 나타낸다.단위 임펄스 힘보다는 단위 임펄스 함수라는 용어로 더 많이 사용되며, 유사한 표현의 용어들은 다음과 같다.단위 임펄스 함수 (Unit impulse function)단위 충격 함수 (Unit impulse function)단위 델타 함수 (Unit delta function)디랙 델타 함수 (Dirac delta function)등등등... 디랙 델타 함수라고 부르는 이유는, 양자역학을 연구하던 영국의 물리학자 폴..

옥외 전파 소음의 평가옥외 전파 소음은 흡음, 반사, 감쇠, 회절 등에 따라 소음의 특징이 주파수 성분별로 다르게 나타날 수 있으므로, 단순한 총합(Overall) 소음도만으로는 다양한 소음 전파 경로를 거치는 환경조건에서의 소음영향을 충분하게 평가하지 못할 수 있다. 이에 따라, 국외에서는 Overall 소음도에 기반한 평가 모델에서 주파수 특성을 고려한 소음 전파모델로 개선하는 추세라고 한다.[1] ISO 9613-2의 소음 계산 방법ISO 9613-2는 옥외 전파 소음에 대하여 주파수별 소음 전파모델을 제공하는 대표적 국제표준이다. 이 표준에서 옥외 전파 소음은 63 Hz부터 8 kHz까지의 1-옥타브밴드 음압레벨로 산정한다. 식으로 표현하면 다음과 같다.LfT = Lw + Dc - Adiv - A..

AEDT란? AEDT(Aviation Environmental Design Tool)는 미연방항공청(FFA, Federal Aviation Administration)에서 개발한 항공기 환경 영향 분석 소프트웨어이며, 항공기 운항으로 인한 소음, 연료소비, 배출가스 등 환경적 영향을 종합적으로 설계 및 분석할 수 있는 툴이다.[1]기존에 미연방항공청에서 운영하던 항공기 소음 예측 프로그램 INM(Integrated Noise Model), 대기오염 예측 프로그램 EDMS(Emissions and Dispersion Modeling System) 등을 통합했기 때문에, 소음, 연료소비, 배출가스 등의 다양한 환경적 영향성을 동시에 설계 및 분석할 수 있다.[2]우리나라에서는 김해국제공항의 신규 활주로 1본..

WECPNL 에서 Lden 으로항공기 소음을 평가하는 단위로써 과거 우리나라는 WECPNL을 사용했으나, 2023년부터는 Lden을 사용하고 있다.[1] WECPNL 이란?WECPNL(웨클)은 Weighted Equivalent Continuous Perceived Noise Level의 줄임말이며 직역하면 “가중 등가 지속 감각 소음도”라고 할 수 있겠지만, 공식적으로는 “항공기 소음 영향도”라고 부른다. 운항되는 매 항공기마다 측정된 최고소음도를 에너지 평균한 값에 일일평균 운항횟수를 주간, 야간, 심야시간대별로 가중하여 산출한 소음도를 말한다.[2] Lden 이란?Lden(엘디이엔)은 Day-Evening-Night Level의 줄임말이며 직역하면 “주간-저녁-야간 등가소음도”라고 할 수 있겠지만,..

고속철도 소음의 평가 방식철도소음의 영향을 평가하기 위한 척도는 대표적으로 최대소음도(Lmax) 및 등가소음도(Leq) 방식이 있다. 우리나라를 비롯한 대부분의 나라가 등가소음도 방식을 채택하고 있고 호주, 덴마크, 홍콩 등 일부 국가는 최대소음도를 추가하고 있다.[1] 고속철도 소음기준에 대한 대립90년대 초반 고속철도 도입 당시, 소음기준에 대해 건설교통부와 환경부가 5년이상 대립했었고, 정부 및 소음관련 전문가들의 중재하에 1999년도에 양부처간 합의가 이루어졌다고 한다.[2]1992년 착공 당시에는 일본의 신칸센을 염두하여 최고소음도(Lmax) 방식의 소음기준으로 환경영향평가를 합의했으나, 1994년 철도차량이 프랑스의 떼제베(TGV)로 정해짐에 따라 건설교통부가 프랑스 기준에 따른 등가소음도(L..

기계진동 시스템과 관련된 여러 라플라스 변환쌍(Laplace Transform Pairs)들이 있다. 그 중에서도 「라플라스 영역에서의 곱(Multiplication)」과 「시간 영역에서의 합성곱(컨볼루전, Convolution)」간의 변환쌍이 특히 중요하다. (지금은 그냥 그렇구나... 하지만, 갈수록 중요해진다.) 1. 임펄스 응답과 합성곱 위 문장에서 곱셈(Multiplication)은 알겠는데, 합성곱(컨볼루전, Convolution)은 무엇일까? 설명을 위해서... 아래 그림과 같이, 시간 영역의 입력신호 x(t), 함수 h(t), 출력신호 y(t)로 구성된 시스템이 있다고 해보자. 이 시스템에서 합성곱의 수학적 정의는 다음과 같다. (※ 합성곱에 대한 자세한 내용은 다른 글에서 정리하겠음) 그..

1. 전달함수 (Transfer Function) 전달함수는 어떤 시스템의 입력과 출력의 관계를 표현하는 수학적 방법이다. (※ 시스템은 '시불변시스템(Linear Time Invariant)' 이다.) 전달함수는 라플라스 변환을 활용하여 표현할 수 있다. 예를 들어보자. 시간에 대한 함수로서 입력함수 x(t)와 출력함수 y(t)가 있을 때, 각각의 라플라스 변환은 X(s)와 Y(s)이다. 이때, 입력과 출력의 비를 전달함수 H(s)라고 한다. 전달함수 H(s)를 알면, 어떤 입력 X(s)가 주어지더라도 출력 Y(s)을 계산할 수 있다. 그리고 원래의 출력함수 y(t)는 라플라스 역변환으로 계산할 수 있다. ※ 라플라스 변환과 역변환 계산 방법이 궁금하면, 아래 링크를 참조하면 된다. 2023.06.20..

공학적 시스템(ex. 진동시스템)을 분석하기 위해서는, 우선 그 시스템을 대변할 수 있는 수학적 모델을 수립하여 “지배방정식”을 도출해야한다. 그리고 몇 가지 수학적 방법을 통해 지배방정식의 해를 구함으로써 그 시스템에 대한 일반적인 결론을 얻을 수 있다. 일반적으로, 지배방정식은 “미분방정식”의 형태로 많이 표현된다. 수학적으로 미분방정식의 해를 구하는 방법은 몇 가지가 있는데, 그중에서도 미분방정식의 해를 가장 실용적으로 쉽게 구하는 방법은 “라플라스 변환”이 아닐까 싶다. 라플라스 변환을 활용하여 미분방정식의 해를 실용적으로 구하는 절차는 다음과 같이 요약할 수 있다. 1. 미분방정식 수립 2. 라플라스 변환 (미분방정식 → 대수방정식) 3. 대수방정식 정리 (부분분수 전개) 4. 라플라스 역변환 ..

이번 글에서는 항공기 소음 자동측정망을 활용해서 소음을 측정한 결과를 어디서 어떻게 조회할 수 있는지 소개해보려고 한다. 우리나라의 항공기 소음 자동측정망은 환경부에서 소음진동 관리법에 근거해서 운영하고 있는 것과, 국토교통부에서 공항소음방지법에 근거해서 운영하고 있는 것으로, 크게 2가지로 운영되고 있다는 설명을 글로 남긴 적이 있다. (※ 항공기 소음 자동측정망에 대한 설명은 아래 링크를 참고하면 좋겠다.) https://available-space.tistory.com/115 [소음] 항공기 소음 자동측정망 이란? 전 세계적으로 약 50년 전부터 공항 주변의 항공기 소음을 지속적으로 측정 및 감시하기 위해 "항공기 소음 자동측정망"을 구축하여 운용하고 있다. 이번 글에서는 "항공기 소음 자동측정망"..

전 세계적으로 약 50년 전부터 공항 주변의 항공기 소음을 지속적으로 측정 및 감시하기 위해 "항공기 소음 자동측정망"을 구축하여 운용하고 있다. 이번 글에서는 "항공기 소음 자동측정망"이란 무엇인지 간략하게 알아보고자 한다. 1. 정의 "항공기 소음 자동측정망"은 공항주변 항공기에서 발생하는 일정 이상의 소음을 자동적으로 측정·기록하고 측정 데이터를 분석하기 위한 장비 및 소프트웨어(software)를 말한다. 항공기 소음은 굉장히 크지만 간헐적으로 발생하는 점이 특징이다. 이런 항공기 소음을 측정·기록하기 위해 측정자(사람)가 상시 대기하는 방식은 시간적·체력적 측면에서 효율적이지 않다. 무인 자동 측정장치를 이용하여 24시간 감시 시스템을 구축하는 것이 더 좋은 방법이다. "항공기 소음 자동측정망"..

2023년 1월 1일부터 우리나라 항공기 소음 평가 단위가 바뀌었다. 기존에는 WECPNL(웨클) 단위를 사용했으나, 이제는 Lden(엘디이엔) 단위를 사용한다. Lden은 정해진 시간(24시간)동안 측정한 변동소음의 총 에너지를 같은 시간대의 정상소음의 에너지로 등가 처리하여 소음노출레벨을 산출하는 방식이다. 소음노출레벨에 주간(day), 저녁(evening), 야간(night) 시간대별 가중치를 더한 후 평균소음도를 산출하면 Lden 이 된다. 단위는 dB(A) 로 나타낸다. Lden 방식임을 명확히 하기 위해서 단위를 Lden dB(A) 라고 표시하기도 한다. 이번 글에서는 WECPNL 과 Lden 에 대해서 공부한 내용을 정리해본다. 1. 항공기 소음 평가 단위의 구분 2. WECPNL(웨클)은 ..

항공기 소음을 저감하기 위해서는 먼저 항공기 소음의 크기를 정량적으로 표현할 수 있어야 한다. 그래야만 소음 공해 여부를 정의할 수 있고, 어느 수준까지 소음을 저감시킬지 목표를 설정할 수 있다. 우리나라는 항공기 소음의 정량적 평가방법 및 단위로서 '94년부터 WECPNL(웨클)을 적용해왔는데, '23년 1월 1일 부터는 Lden(엘디이엔)으로 변경한다고 한다. 이제 WECPNL은 사실상 큰 의미가 없다. 그러나, 오랫동안 우리나라의 항공기 소음 기본 평가 단위로 사용되어온 만큼, 과거 이력을 공부한다는 의미에서 정리를 해봤다. 1. dB(A) 와 항공기 소음 2. PNL (Perceived Noise Level, 감각소음레벨) 3. EPNL (Effective PNL, 유효감각소음레벨) 4. ECPN..

항공기 저소음 운항절차 중 “우선 비행로 설정 운영(Preferential Routes System)”이라는 것이 있다. 이착륙하는 항공기가 가능한 한 공항 부근의 소음 민감 지역을 회피(우회)하여 비행하도록 항로를 개선하는 방법이다. 훌륭한 소음저감 효과를 낸다고 한다. 이번 글에서는 '저소음 항로' 설정 방법에 대해서 소개하고자 한다. 1. 항법기술의 발전에 대하여 사실, 저소음 운항을 위해 비행항로를 개선할 수 있는 것은 항공기 항법기술과 탑재장비/인공위성 기술의 눈부신 발전 덕분이라고 할 수 있다. 과거에는 지상에 설치된 항행안전시설이 제공하는 전파/정보에 의존하여 항로를 설정하는 ‘재래식 항법(Conventional Navigation)’이 대부분이었다면, 지금은 많은 항공기들이 자체 항법장비를..

항공기 소음을 저감시키기 위한 여러 가지 노력들이 있다. 정부에서는 소음부담금을 항공사 측에 부과·징수하여 소음대책사업을 시행할 수 있다. 항공기 제조사는 BPR(Bypass Ratio)조절 등 저소음 항공기 설계를 위한 연구개발을 할 수 있다. 항공사는 고소음 항공기를 도태시키고 신형의 저소음 항공기를 도입하는 노력을 할 수 있다. 이번 글에서는 항공기 자체적으로 ‘운항절차’ 를 조절하여 소음을 저감하는 방법에 대해서 알아보려고 한다. 이른바, 항공기 소음 발생원 대책으로 사용할 수 있는 ‘저소음 운항절차’라고 한다. 1. 저소음 운항절차의 구분 (대분류) 2. 국내 공항의 저소음 운항절차 3. 그 외 주요 저소음 운항절차 1. 저소음 운항절차의 구분 (대분류) 항공기의 저소음 운항절차는 영어로 NAP..

항공기가 내 위치의 상공을 지나갈 때, 소음은 어떻게 들릴까? 오늘 이 주제에 대해서 공부한 내용을 정리해봤다. 멀리서 구급자가 사이렌을 울리며 나를 항해 접근해오고 있다고 해보자. 구급차가 나에게 접근할 때 ~ 내 근처를 통과할 때 ~ 나로부터 멀어질 때, 각 상황마다 내가 듣는 구급차의 소리는 달라진다. 자동차와 관련된 이런 현상은 대부분의 사람들이 한번쯤은 경험해봤을 것이다. 그런데, 비슷한 상황을 자동차에서 ‘항공기’로 옮겨서 적용해보면 어떻게 될까? 내가 지상에 관찰자로서 서 있을 때, 내 위로 항공기가 지나간다면, 나는 그 항공기의 소음을 어떻게 듣게 될까? 항공기 소음이 어떻게 변할까? (* 미리 밝히자면, 본 내용은 항공기 엔진 중 터보팬(Turbofan) 엔진을 중심으로 작성하였다.) 1..

항공기 소음의 소음부담금 부과제도에 대해서 공부한 내용을 글로 남겨본다. 1. 항공기와 소음 항공기는 먼 거리를 단 시간내 이동할 수 있는 혁신적인 시스템으로서, 수많은 산업의 발전을 견인해왔다. 국방 분야에서는 항공기(전투기)는 가장 강력한 전력 중 하나로, 현대전의 게임 체인저 역할을 한다. 일반인들에게 항공기는 전 세계 어디든 떠나고 싶게 만드는 여행의 상징이기도 하다. 하지만, 항공기가 이착륙하는 ‘공항’ 근처에 거주하는 주민들에게 항공기는 ‘고통’ 그 자체다. 실제로 어느 공항 인근의 거주민들은 비행기 이착륙시 전화통화는 물론 바로 옆 사람과의 대화도 중단해야 할 정도라고 한다. 공항 지역 주민들의 민원이 극에 달할 때는 공항폐쇄까지 요구할 정도였다고 한다. 정부에서는 야간운항금지 등 운항에 대..

항공기 엔진의 바이패스(bypass)와 소음의 관계에 대해 조사해봤다. (* 자체 조사 & 공부한 내용을 적은 것이라서 엄밀한 표현의 오류는 있을 수 있음. 양해바람.) 1. 항공기 엔진 종류와 바이패스 요즘의 항공기 엔진은 크게 2가지 종류로 나눌 수 있다. 터보제트(Turbojet) 엔진과 터보팬(Turbofan) 엔진이다. 흡기구를 통해 유입된 공기를 압축하고, 압축된 공기를 연료와 혼합하여 연소시킨 뒤, 배기구를 통해 배출하여 추진력을 얻는다는 점은 두 종류 엔진의 공통점이다. 차이점이 있다면, 터보제트 엔진은 엔진으로 유입되는 공기의 전부를 압축하여 활용하는 방식이고, 터보팬 엔진은 엔진으로 유입되는 공기의 일부만 압축하여 활용하고 나머지는 우회하여 흘려보내는 방식이다. 여기서, 공기를 엔진으로..

우리나라 “고속철도의 환경 소음 기준" 에 대해서 조사해봤다. 1. 우리나라의 고속철도 도입 사업 우리나라의 고속도철도 도입은 1970년대부터 논의되기 시작하였으나, 당시에는 우리나라 고속철도 기술수준 및 비용 대 효과 측면 등을 고려해볼 때 타당성이 부족하여 사업 추진이 지지부진했다. 그러다 1989년 인천국제공항 건설사업과 함께 경부고속철도 건설사업이 2대 국책사업으로 선정되면서 본격적으로 사업이 추진되기 시작했다. 당시 우리나라는 고속철도 차량 및 제반 시스템에 대한 기술이 부족했기 때문에, 이 사업을 국내개발 대신 국외도입 방식으로 추진하게되었다. 국제입찰에는 ①일본의 신칸센, ②독일의 ICE, ③프랑스의 TGV(테제베)가 참여하여 경합을 벌였다. 일본의 신칸센은 기술이전에 소극적이었기에 일찌감치..

진동 측정 및 분석에 있어서, 분석 대상이 '선형 시스템(Linear System)'인지 아닌지를 먼저 파악하고 정의하는 것은 매우 중요하다. 오늘은 선형 시스템에 대해서 공부한 내용을 나름 정리해보려고 한다. 1. 시스템 (System, 계) 시스템(system)은 입력(input)을 받아 출력(output)을 발생시키는 개체라고 할 수 있다. 그 중에서도 진동과 같이 동적 신호(dynamic signal)를 다루는 시스템을 동적 시스템(dynamic system)이라고 부른다. (※ 그냥 '시스템' 이라고 부르겠다.) 많은 경우에 있어서 시스템을 미분방정식(differential equation)으로 표현하고 그로부터 수학적인 분석 작업을 수행한다. 대표적인 예로, 질량-감쇠-강성으로 구성되는 운동방..

신호의 기본적인 분류 방법에 따르면, 신호는 주기신호(Periodic Signal), 랜덤신호(Random Signal), 그리고 과도신호(Transient Signal)로 구분할 수 있다. 주기신호 및 랜덤신호에 대한 설명은 아래 링크를 참조하면 좋다. 1. 신호의 분류 방법 2. 주기신호 3. 랜덤신호 이번 글에서는 "과도 신호(Transient Signal)" 에 대해 간략하게 정리해보려고 한다. (※ 몇가지 문헌들을 공부하여 요약한 것 임.) 1. 과도 신호(Transient Signal) 란? Transient Signal 을 부르는 우리나라 단어는 몇 가지가 있다. 과도신호, 순간신호, 천이신호 등... 일반적으로 소음진동 분야에서는 "과도 신호" 라고 부르는 것 같다. 영어로 Transien..