Displaced Volume 분석

구조물의 진동은 공기를 매질로 하여 소리로 방사되며, 이 과정은 NVH 및 음향 설계에 있어 핵심적인 물리 현상입니다.

기존의 음향 측정 방식은 주로 마이크를 활용한 결과 중심의 분석에 의존하며, 소음의 원인이 되는 구조 진동과의 직접적인 연계 분석에는 한계가 있습니다.

이에 따라, 본 기술에서는 스캐닝 레이저 도플러 진동계(LDV)를 활용하여 구조물의 표면 진동을 비접촉으로 측정하고, 이를 기반으로 공기 변위 체적(Displaced Volume)을 계산함으로써 진동과 음향 간의 관계를 정량적으로 분석합니다.

- Optomet SMART Scan Laser Doppler Vibrometer
- 다채널 스캐닝 제어 시스템
- 진동 해석 및 데이터 처리 소프트웨어 (SMART Lab)

해당 시스템은 구조물 표면의 진동 속도를 고해상도로 측정하고, 이를 기반으로 음향 방사 특성을 계산할 수 있는 분석 기능을 제공합니다.

Displaced Volume 분석 절차

1. 측정 대상 설정

소음 발생이 예상되는 구조물 또는 음향 방사 특성을 분석하고자 하는 표면을 선정합니다.

2. 스캐닝 영역 및 포인트 정의

측정 대상 표면에 대해 고해상도의 스캐닝 포인트(Grid)를 구성합니다.

3. 비접촉 진동 데이터 취득

레이저 도플러 진동계를 이용하여 각 포인트에서 진동 속도 데이터를 측정합니다.

4. 데이터 처리 및 Displaced Volume 계산

취득된 진동 데이터를 기반으로 구조물의 표면 변위 및 공기 변위 체적을 계산합니다.

5. 결과 시각화 및 해석

진동 패턴과 함께 공기 변위 분포를 시각화하여 음향 방사 특성을 분석합니다.

결과 해석

- 구조물 표면 진동에 따른 공기 변위 분포 분석
- 소리 발생에 기여하는 주요 진동 영역 식별
- Acoustic Short Circuit 현상 분석 (상반된 위상의 진동으로 인해 음향 방사가 감소되는 현상)
- 구조 진동과 방사 소음 간의 상관관계 분석

기술적 장점

- 진동과 음향 간의 정량적 연계 분석 가능
- 비접촉 방식으로 구조물 특성 변화 최소화
- Full-Field 기반의 고해상도 데이터 확보
- 단순 소음 측정을 넘어 원인 분석 가능

응용 분야

- 자동차 NVH 및 실내 소음 저감 설계
- 스피커 및 음향기기 성능 평가
- 전자제품 및 산업장비 소음 분석
- 구조-음향 연성 해석 연구
- 제품 개발 단계의 음향 성능 검증

본 기술은 단순한 진동 측정을 넘어, “구조 진동 → 공기 변위 → 음향 방사”로 이어지는 물리적 관계를 정량적으로 연결하는 고급 해석 솔루션입니다.