Ж무향실의 정의

무향실은 “자유음장을 유지하는 실 (Free Sound Field Room)”, “음의 반사가 없는 실” 을 말한다.
자유음장은 실내 점음원으로 부터 방사된 음의 음압 Level 이 거리가 2 배가 될때마다 6 ㏈ 씩 감쇠한다. 이것을 역이승법칙이라 한다.

※ 역이승법칙
완전한 자유공간에 음향출력 W ( Watt )의 무지향설 점음원으로부터 r (m) 떨어진 지점에서의 음의 세기는 다음과 같다.

■ 역이승법칙의 거리감쇠

Ж무향실의 종류

◈완전 무향실

■ 완전무향실의 역이승법칙 허용편차 ( KS A  ISO 3745 )

◈반(半) 무향실

■ 반무향실에서 음원이 바닥면 (반사면)으로부터 다를때의 음장특성의 예

이 때문에 ISO 규격안에서는 시험용 Speaker를 바닥면 중앙부 (가능한 바닥면에 접근한 위치) 에 설치하고, 이것으로부터 실천정 네방향 모퉁이에 대하여 거리감쇠를 측정하는 방법을 채택하고 있다.

■ 반무향실의 역이승법칙 허용편차 ( KS A  ISO 3745 )

Ж무향실의 용도

무향실은 음향분야에 있어서 각종 정밀측정을 하는데 사용된다.
과거에는 Speaker 나 Microphone 등의 지향성 특성 및 교정에만 국한되어 사용했지만 현재는 각종기계류의 방사Power 측정 및 가전제품의 연구개발 및 통신분야등 광범위하게 사용되어지고 있다.

- 음원의 소음 Level의 분포도
- 음원의 방사지향성 (放射指向性)
- 음원의 음향 Power Level
- 음원의 음형성의 구조적인 분석
- 소음수준 측정방법 표준화
- 각종 재료의 차음성능 측정
- 음향적인 연구
- 각종 음향기기의 특성시험
- 소음 감소효과의 측정
- 음향설비의 보정

Ж 무향실의 설계기준

◈ 무향실의 설계순서

■ 최저주파수에 따른 분야별 응용예

③ 실내치수의 결정
계획단계에서 무향실로 예정된 공간이 주어져 있는 경우가 많지만, 기본적으로는 무향실내에 설치되는 음원의 최대치수와 측정 목적등으 로부터 필요한 Microphone 의 위치 (음원으로부터의 거리)에서 결정되어야만 한다.
이를 위해서는 다음과 같은 방법으로 실을 결정할 수 있다.

■ 무향실유효치수의 결정방법

■ 무향실의 이상적인 유효치수

실의 모양은 일반적으로 직방체이지만 세변의 치수가 되도록이면 동일한 입방체로 하는 것이 좋다.

④ 실내 암소음의 허용한도 - 차음·방진설계
무향실의 차음 및 방진설계를 할 때의 조건으로는 외부소음, 방진의 상태, 실내 암소음의 허용한도가 필요하게 된다.
이것은 외부소음 및 진동에 관하여 각종 재료의 실예자료와 추정치 를 설계자료로 채택한다.
실내에 공조 및 환기설비를 설치할 때에는 이것 도 외부기계 음원의 하나로서 생각하여 방음 Lagging 장치 및 Silencer 부착, 흡음재의 내부부착등 각종흡음 및 차음구조를 채택하여 암소음 Level 에 영향이 없도록 하여야 한다.
또, 무향실이 건물 내부에 설치될 때는 건물내에 기계류의 고체음의 전달을 차단하기 위하여 Floating을 시킨 방진구조를 채택하는 것이 원칙 이다.
실내의 암소음 Level 은 가능한 낮은편이 좋지만, 실제로는 경제성 등을 생각하여 허용한도를 설정하여 설계목표치를 잡는다.
이 경우, 무향실의 암소음 Level은 용도에 따라서 암소음의 허용한 도를 정하지만, 피측정체의 최저음압 Level을 가정하여 암소음이 피측정 체보다 10 ㏈ 이하가 되도록 한다.
이 조건은 측정주파수 범위의 전체 Octave Band 음압 Level에 대해 서 성립하는 것이 원칙이지만 간단하게는 전체 소음 Level 에 대하여 시방을 주는 경우가 많다.

⑤ 흡음구조 설계
무향실의 설계에 있어 중요한 부분이다.
무향실은 완전한 흡음재료로 구성되며 모든 측정주파수에 대해 흡음율이 100 %가 이상적이지만 대략적으로 99 % 정도의 재료를 사용한다.
일반적으로 흡음재료를 분석하면 다공질형, 막진동형, 공명기형 등이있으며 무향실에서 사용되어지는 재료는 입자가 4 - 8 μ 정도의 다공질형 Glass Wool 이 사용되어 왔지만 요즈음은 P. URETHANE, PET 가공품이 많이 사용되고 있다.
그 특성은 입사음파가 대단히 가는 간극의 사이로 들어올때 열에너지로 변하여 이에 의한 저항으로 공기 진동의 분자속도가 커지므로 손실이 생겨 흡음효과를 발휘하게 된다.

■ 벽체에 파장 λ의 음파가 입사시의 분자속도의 정재파

위의 그림에서 벽면에서 분자속도가 빠른 1/4 λ , 3/4 λ ……… 위치 에 다공질 재료를 설치하면 흡음효과가 커지므로 다공질재료의 두께는 1/4 λ 이상이 요구된다.

a. 음압반사율에 의한 흡음특성의 표시
음압반사율 r 과 흡음율 α 와의 사이에는 다음과 같이 사용되고 있다.
이에 의한 예로는 아래 그림 과 같다.

■ 음압반사율 측정

b. Wedge 설계
저주파수의 음파를 흡수하는 것으로 흡음Wedge를 벽, 천정, 바닥 및 출입구의 내부면에 부착시킨다.
일반적으로 파장이 긴 주파수 대역의 음파에 대해서 충분한 흡음 특성을 나타내기 위해서는 흡음Wedge의 길이를 길게하는것이 유리하다.
흡음Wedge의 저역차단주파수는 흡음Wedge의 길이 L, 음파의 파장 λ 에서 λ/4 와 λ/2 의 주파수에서 나타난다.
만일 L = 1 m 의 길이의 흡음 Wedge 를 사용할 경우 λ = 4.0 m 임으로 약 85 ㎐정도의 범위는 무향실로서 사용할 수 있다.
흡음Wedge의 높이, 형태는 여러 가지가 있으나, 선단 Cut 형 흡음Wedge는 보수·유지관리에 편리한 점도 있다.

Ж 무향실의 설계기준

■ 용 도
a. 사용목적
 ①연구용 ②제품개발용 ③제품검사용 ④기타
b. 측정용도
 ①측정물의 종류 ②측정물의 크기 ③측정물의 목적
c. 측정물의 음향특성
 ①측정주파수 범위 ②측정물의 발생음압 Level ③측정물의 진동발생 Level

■ 설치규모
a. 건물의 형태
 ①기존건물 ②신설건물
b. 건물의 구조
 ①철근콘크리트 ②철골구조 ③경량구조 ④기타

■ 환경
a. 실외 소음
b. 실내 소음
 ①설비기기 ②급·배기 위생시설 ③제조설비

■ 설비
a. 전기설비
 ①조명 ②Concent ③측정 공시체의 전원 ④표시등
b. 공조설비
 ①Ventilation ②Air Condition ③Humidity
c. 방재설비
 ①화재설비 ②유도등 ③비상등 ④내장재의 종류(불연성, 난연성)

■기타 제설비
a. 측정용 Connector 회로
 ①측정기기의 종류 ②회로수
b. 제어계용 Connector 회로
 ①Connector 의 위치 및 수 ②흑백 또는 칼라
c. 통선용 PIPE
 ①Pipe 구경 ②Pipe 의 수, 장소
d. Mic . Fixture
 ①벽, 천정, 바닥, Mic. 삼각대  ② Wire Mesh