각종 기기의 받침대와 소음 전달 경로가 될 수 있는 구조물을 통해 소음이 진행되어 외부로 방사되는 것을 감소 또는 차단하기 위한 방법에 대해서 살펴보도록 하자.
이러한 소음 전달 감소를 위해 주로 사용되는 것은 전달 경로가 되는 구조물 또는 선체 구조의 특성(재질의 물성과 해당 부위 형상 등)과 해당 부분을 주로 경유하는 소음 특성 등에 맞추어 그에 맞는 쇼크 마운트를 설치하는 것이다. 이 때문에 사용하는 부위에 따라서 쇼크 마운트의 구성이 다를 수밖에 없다.
여기에 더해서 음향을 전달하는 경로가 되는 구조의 각 부분이 큰 음향 임피던스를 갖도록 설계해야 한다. 이는 큰 임피던스를 갖는 매질을 통과하면서 음향의 진행 속력이 떨어지고 음향의 에너지가 감소하게 되기 때문이다. 다시 말해서 임피던스가 클수록 음향에 대한 저항도 커지게 된다. 물론 음향 임피던스 그 자체가 100% 음향 저항은 아니다.
이 때문에 소음을 발생시키는 기기를 지지하거나 또는 함체와 이격시키는 받침대의 임피던스 해석이 소음 감소를 통한 함체 생존성 강화에 있어서 중요하다고 할 수 있다.
적절한 쇼크 마운트를 도입하기 위한 임피던스 해석은 쇼크 마운트 자체의 임피던스 해석과 함께 쇼크마운트가 적용되는 부분의 임피던스까지 함께 해석하는 방법이 사용된다.
음향 임피던스는 진동수와의 함수로 나타낼 수 있는데, 진동수가 적을수록 해석이 용이하다. 반면 진동수가 증가할수록 더욱 복잡한 해석을 필요로 하기 때문에 그에 맞는 증강된 모델의 도입이 필요하고 해석에 더 많은 시간을 필요로 한다.
주파수가 클수록 임피던스는 감소하는 경향을 보이는데, 공진 주파수 이전까지는 대개 측정 결과가 예측과 큰 오차가 없으나, 공진 주파수 이상에서는 실제로 임피던스가 급격하게 변화하기 때문에 오차가 크게 발생한다.
소음 전달 경로 상에 소음 클램프(Clamp)와 댐퍼(Damper)를 설치하는 것도 함체와 구조를 통한 소음 전달을 감소시키기 위한 솔루션이다. 강체를 통한 소음 전달과 함께 공기를 통한 소음 전달도 함께 이루어지는 배관은 주요 소음 전달 경로 중 하나이다. 이러한 배관들이 함체 내부에 복잡하게 배열되기 때문에 복잡한 유동 소음을 발생시키게 된다.
따라서 주요 소음 방사 원인이 되는 배관의 소음 전달 차단을 위해 주로 배관을 지지하는 강체를 통해 전달되는 소음을 차단하기 위한 클램프와 배관용 관통 댐퍼를 절연체로 사용하게 된다.
음향 에너지가 클램프에 전달되었을 때, 그 음압으로 인한 클램프의 변형이 일어나는 면적이 클수록 음향 전달을 크게 감소시킬 수 있다. 때문에 배관에 사용하는 클램프는 소음 감소 효율을 극대화하기 위해 내부에 공간은 만들어 변형면적을 최대한 확보하는 설계가 도입된다.
이외에도 함체 내부에서 가장 많은 소음을 발생시키는 소음원인 추진체계를 차폐함과 탄성 마운트 위에 설치하는 소음 감소 대책이 일반적으로 널리 알려져 있다.
추진 기관이 들어가는 차폐함은 주로 공기를 통해 전달되는 소음을 차폐하기 위한 것이며, 탄성 마운트는 디젤 기관 등에서 발생되는 저주파 소음이 직접 함체에 전달되지 않도록 하기 위해 설치된다. 이와 같이 기관실의 기계에 직접 차음 장치를 적용하면서 기관실 자체에도 내화성과 함께 음향 차례 성능을 갖는 세라믹 내화재를 적용함으로써 소음 방출을 더욱 억제할 수 있다.
[디펜스투데이]
