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자동차 소음에 대해서기타레포트


목 차

1.서 론
1.1 차종 선택 1
1.2 자동차 소음이란 1
1.3 자동차 소음 대책 1
1.4 조건 1

2.본 론 2.1 기본적인 저소음 방법
2.1.1 타이어 2
2.1.2 차체 방음 4
2.1.3 풍절음 9

2.2 해치백 단점 보완
2.2.1 와류현상 10
2.2.2 트렁크 소음 ...


목 차

1.서 론
1.1 차종 선택 1
1.2 자동차 소음이란? 1
1.3 자동차 소음 대책 1
1.4 조건 1

2.본 론 2.1 기본적인 저소음 방법
2.1.1 타이어 2
2.1.2 차체 방음 4
2.1.3 풍절음 9

2.2 해치백 단점 보완
2.2.1 와류현상 10
2.2.2 트렁크 소음 12
3.결 론
3.1 소음 감소 효과
3.1.1 방음패드 방음의 효과 15 3.1.2 BSR 시험결과 도어 방음의 효과 16
3.1.3 물을 이용한 방음 효과 17
3.2 사용 금액 18
3.1 참고 문헌 18
1.서 론
1.1차종 선택
?차종:현대자동차 준중형 i30
?주요 제원:1,600cc 가솔린 엔진, 5인승, 전륜구동, 해치백
?주요 치수




?특징:해치백
※해치백이란?
?사전적 의미의 해치백은 차의 후면부를 탑승 공간과 적재 공간으로 구분하지 않는 자동차.
가 아닌 실내와 연결된 문을 또 하나 설치해 ‘5도어’로 불리기도 함.
?해치(hatch):위로 잡아당겨 끌어올리는 문
?쉽게 말해 뒷트렁크 대신 뒷문이 달린 차.

1.2자동차 소음이란?
?소음은 불쾌하게 만드는 시끄러운 소리를 의미.
?음압레벨을 나타내는 dB(데시벨)로 레벨을 측정.
?각종 부품들로부터 발생하는 실내소음과 그 외의 외부소음으로 구분
?예전에는 자동차 소음 레벨을 줄이는 데만 급급했다면 최근에는 이용자들이 친숙하게 느끼는 소리를 부각 시켜서 운전자들이 운전을 즐겁게 할 수 있는 음질로 관리.
?그만큼 고객의 편의에 맞춰 제공하는 서비스가 많이 늘고 있음.

1.3자동차 소음 대책
①설계단계에서 저소음화 - 이미 충분히 고려되어 설계 되고, 현실성에 맞지 않음.
②친숙하게 느끼는 소리 부각(오디오,배기음 튜닝 등) - 사람마다 주관적인 부분이 큰 부분을 차지.
③실내로 전파되지 않도록 차폐 - 소음을 줄이기 위한 기본적인 방법.
∴③이 이번 설계 과제에서 가장 타당하다고 판단하여 실내로 유입되는 소음을 줄이는 것으로 목표 설정.

1.4조건
?1,000,000원이라는 한정된 금액
?최저의 금액으로 최고의 효율을 얻어야 함.

2.본 론

2.1 기본적인 저소음 방법
?많이 알려져 있고, 시공하고 있는 방음 제품
?비용 절감을 위해 최대하여 업체에서 시공하지 않고, DIY(Do it yourself) 할 수 있는 제품 선택
?직접 적용하여 소음 절감 효과에 대해 느낀 점 및 소비자 의견 포함
?가격, 효율, 설치 난이도 등을 점수화

2.1.1 타이어
?타이어 소음 : 타이어 패턴과 도로면 접촉부위에서 발생된 소음 및 구조적인 진동에 의해 방사된 소음
기어가 3단인 상태에서는 타이어 소음이 전체 자동차 소음의 53%를 차지
?편평비 / 타이어 폭 / 림 외경 : 215 / 45 / 17
?금액 최소화하기 위해 전륜구동이며 운전석에 가까이 있는 앞바퀴 두 개를 교체
?대하여민국 타이어 3사(한국, 금호, 넥센)의 제품
?평이 좋은 저소음 타이어
①한국 타이어 - Ventus S1 Noble



?한국 타이어 Comfort 제품
※Comfort : 부드럽고 편안한 정숙성, 승차감이
좋으며 소음에 특화
?인터넷 최저가 : 122,200원 [네이버 쇼핑]
?평가
한국타이어 저소음/승차감 전용 제품으로 정평
현재 장착중이며, 확실히 감소 된 것을 느낌







②금호 타이어 - ECSTA LX



?금호 타이어 Comfort 제품
?인터넷 최저가 : 107,350원 [네이버 쇼핑]
?평가
저소음 타이어 중 수명이 긴 제품






③넥센 타이어 - N7000



?금호 타이어 Comfort 제품
?인터넷 최저가 : 93,000원 [네이버 쇼핑]
?평가
가격대 성능비가 좋은 제품






∴평가 및 선택


한국 - Ventus S1 Noble
금호 타이어 - ECSTA LX
넥센 타이어 - N7000
가 격
6
7
8
효 율(평)
10
7
3
총 점
16
14
11


※타이어가격




(단위:원)
품목
단가
수량
금액
타이어 Ventus S1 Noble
122,200
2
244,400
장착비
-
-
60.000
총 계
304,400




2.1.2 차체 방음
?방음, 방진, 방청?
-방음:운행시 일어나는 모든 소리를 현격히 감소시키는 시공. 크게 엔진소리, 하체 바닥에서 올라오는
소리, 주행 중 일어나는 공명음 등을 줄이기 위한 작업.
-방진:방음의 범위에 속하는 개념으로 철판의 진동을 감소시키는 시공.
-방청:방음 개념의 작업으로 시간이 지나도 새차의 느낌을 유지 시켜주기 위한 작업.
철판의 부식과 틀어짐을 방지. (언더코팅 등)
?타이어를 통한 노면 소음과 엔진 소음이 유입되는 부분 방음
?바닥, 휀다, 문짝, 엔진룸의 4부분으로 나누어 작업
?방음, 방진, 방청 DIY 제품 종류








방음매트
신슐레이트
인슐레이션 패드
수용성 언더코팅제
가장 많이 사용하는 방음제품으로 한쪽면은 접착제로 되어 있어 쉽게 시공 가능
[SIZE = 90 × 50]

섬유 조직으로 되어 있고 흡음제로 널리 알려져 있음
방음매트와 함께 사용하여 효율 극대화
[SIZE = 100 × 50]

압축 스펀지로 밀도가 높아 방음,방진 효과
휀다에 부착

스프레이 형식으로 도포하여 방청효과를 얻음
엔진룸 격벽에 도포
※방음매트는 한여름 검정색차량의 경우에 녹아내릴 수 있으므로 검증된 제품 구입.


◎바닥 방음
?방음매트와 신슐레이트 사용

①의자 및 바닥 매트 분리

②방음매트를 바닥 전체에 붙임





③신슐레이트 패드 부착



◎휀다 방음
?방음매트와 인슐레이션 패드 사용

①휀다 분리

②휀다 방음매트 부착





③휀다 안쪽 방음매트 부착

④인슐레이션 패드 부착





◎문짝 방음
?방음매트와 신슐레이트 사용

①도어 트림 분리

②도어 방음매트 부착





③신슐레이트 패드 부착




◎엔진룸 방음
?수용성 언더코팅제 사용

①엔진룸 격벽

②수용성 언터코팅제 도포





◎언더 코팅
?언더 코팅은 차량의 하체부식을 미연에 방지하기 위하여 하체에 화학약품처리를 하는 것을 의미
?방음효과와 방청효과를 동시에 얻을 수 있으나 방음효과를 크게 보기는 어려움
?염도가 짙은 바닷가 근처 거주자나 겨울철 잦은 눈길 운행 등으로 인한 부식 방지 방법
?차량이 출고 되자마자 시공하는 것이 좋음
?허나 모든 차량들은 출고시 기본적인 언더 코팅이 되어 있어 필수 권장 사항은 아님
?차량을 리프트에 올려 차체 하부에 도포해야 하므로 리프트가 있는 시공 업체에서 작업
?시공 업체 선정 - 자동차 매니아들 사이에서 언더코팅으로 유명하며
i30 동호회 협력업체인 완진사 선택

시공 전

시공 후








▶차체 방음 필요한 재료
?방음매트와 신슐레이트
?바닥 방음 면적 =
?휀더 방음 면적 =
?문짝 방음 면적 =
⇒총 방음 면적 =
∴방음매트 개수 =
신슐레이트 개수 =
?인슐레이션 패드 1[SET]
?수용성 언더코팅제 2[EA]
?언더코팅 시공 - 완진사(협력업체)

※차체 방음 가격




(단위:원)
품목
단가
수량
금액
[CELOT] 방음매트
9,900
8
79,200
[3M] 신슐레이트
20,700
7
144,900
[제로니] 인슐레이션 패드
9,450
1
9,450
[3M] 수용성 언더코팅제
6,650
2
13,300
완진사 (협력업체 가격)
-
-
150,000
총 계
396,850


















2.1.3 풍절음
?풍절음이란?
?바람소리의 일부로 자동차의 속도가 100km/h를 넘을 때 차량 주면 기류가 외관 표면 단차, 돌기 등에 산란되어 발생.
?이러한 기류 소음이 도어의 웨더 스트림, 차체 패널 및 유리창 등을 투과하여 탑승자의 귀에 도달.
?즉, 고속 주행 시 공기의 압력이 세서 문 틈사이 고무(웨더 스트립)를 비집고 나는 소리.
?풍절음의 주요 원인
?대부분 웨더 스트립을 투과한 소음이 지배적
?1kHz 이상의 고주파에 해당하는 소음으로, 웨더 스트립의 차음성능 향상으로도 50%이상의 개선효과.
※웨더 스트립?
기밀재를 뜻하며, 창문이나 출입문 개폐 부분에 부착하여 외풍이나 먼지 등의 침입을 방지하는 것
?웨더 스트립 부착
?기존 i30 차량의 경우에 출고시 웨더 스트립이 부착되어 나오지 않음.
?i30 동호회에서 보면 풍절음을 줄이기 위해 웨더 스트립 DIY를 하고 있음.



기존 차량
웨더 스트립 부착


▶제품 선정
?i30 동호회에서 웨더 스트립 DIY 게시글 중 삼성 뉴 SM3 순정 부품이 i30차량에 딱 맞는다고 게시된 글을 참조하여 삼성 뉴 SM3 순정 웨더 스트립 부품을 선정.
?운전석, 조수석 각각 1개씩 구입
운전석 웨더 스트립 품번 : 82835-0013R(LH)
조수석 웨더 스트립 품번 : 82388-0006R(RH)

※웨더 스티립 가격




(단위:원)
품목
단가
수량
금액
운전석 웨더 스트립
82835-0013R(LH)
5,500
1
5,500
조수석 웨더 스티립
82388-0006R(RH)
5,500
1
5,500
총 계
11,000

2.2 해치백의 단점 보완
?해치백 특유의 소음 - 영화 “블라인드"에서 헬리콥터 소리로 표현되기도 함.
?공기의 와류현상으로 인한 소음.
?트렁크 소음.

2.2.1 와류현상
?와류현상이란?
?차량 뒤엔 차가 지나가고 난 다음, 차가 지나간 빈자리를 메꾸려는 공기가 몰려들어 순간적으로 약한 진공이 형성
?차량이 지나가면 화살표 방향으로 공기가 빨려 들어가게 됨
?즉, 빨려간다기보다, 차가 공기를 뚫고 지나가면 밀려난 공기들이 다시 제자리로 돌아가려고 하기 때문
?공기가 물 흐르듯 지나가지 못하고 소용돌이를 일으키며 다시 말려 돌아오는 현상.



?해치백의 와류현상



세단 차량의 공기 흐름
해치백 차량의 공기 흐름


?세단 차량은 본넷부터 트렁크까지 공기가 원활하게 흘러 나갈 수 있게 설계.
?해치백 차량은 뒷부분이 평평하므로 공기의 흐름이 끊겨 와류현상 발생.
-영화에서 등장하는 소음의 발생 이유?
해치백의 구조적 특징 때문에 뒤쪽에서 공기의 와류 현상이 일어나 소음이 발생.
-뒷창문에 와이퍼가 있는 이유?
와류 현상으로 인해 바닥에 있던 각종 먼지가 올라와 붙기 때문에 먼지를 제거해 주기 위해.



◎와류현상 해결방안
?스포일러의 장착
?역할 : 차량의주행안정성 향상, 공기의 흐름(와류현상) 원활, 다운포스
?와류현상을 줄이기 위해 스포일러 장착






?스포일러 장착 전/후 공기의 흐름


장착 전
와류 현상이 생기기 힘들도록
공기의 흐름을
조금 더 멀리 보내줌.
장착 후


※스포일러 가격




(단위:원)
품목
단가
수량
금액
스포일러
110,000
1
110,000
총 계
110,000














2.2.2 트렁크 소음
?해치백 특성상 트렁크가 구분되어 있지 않고 실내와 연결되어 있어 소음 유입 쉬움.
?해치백의 단점 중 하나인 소음의 주요인



해치백 차량 트렁크
세단 차량 트렁크


?i30차량은 뒷 트렁크 부분에 대하여 별다른 소음 대책이 제시되어 있지 않음.

◎트렁크 선단 밑 부분과 틈새 방음
?트렁크 선단은 밑 부분 계란판형 방음패드 부착 및 맞닿는 부분 방음 몰딩 부착

①기본 트렁크 선단

②계란판형 방음패드 부착





③방음 몰딩 부착




▶필요한 재료
?계란판형 방음패드
?사용면적 :
?제품 사이즈 :
∴필요 개수 =
?방음 몰딩
?사용길이 :
?제품 사이즈 :
∴필요 개수 =

※선단 방음 가격




(단위:원)
품목
단가
수량
금액
계란판형 방음패드
4,680
1
4,680
방음 몰딩
7,650
1
7,650
총 계
12,330


◎새로운 감소 방안 브레인 스토밍
?뒷 트렁크에서 실내로 유입되는 소음을 감소시킬 수 있는 대안 브레인 스토밍.
?소리는 어떠한 매개체를 통과 할 때 밀도가 높으면 잘 통과하지 못한다는 점을 고려.
?밀도가 가장 높은 액체를 이용하여 격벽을 만들어 소음을 차단시키는 아이디어 선정
?BMW사의 해치백 차량 중 GT(그란투리스모)는 소음감소를 목적으로 격벽이 설치되어 있음.


BMW GT의 소음감소를 목적으로한 뒷 시트 격벽


?액체 격벽 아이디어 설명



?뒷좌석 시트 안쪽에 삽입 되도록 그림과 같이 액체를 담을 수 있는 직사각형 모양의 용기를 제작
?해치백 차량의 뒷좌석 좌측과 우측은 시트가 분할되어 접힐 수 있게 되어 있으므로 나누어 제작 후
액체가 이동할 수 있게 호스로 밑 부분을 연결
?우측 상단에 액체를 넣을 수 있는 유입구
?담겨지는 액체는 워셔액으로 하며 뒷유리 와이퍼에서 분사되는 워셔액의 저장탱크로 사용.


▶액체 격벽 제품 제작
?재질:워셔액 탱크의 재질인 폴리프로필렌(Plypropylene, PP)로 선택
?플라스틱 임가공 업체를 이용하여 제작
∴ 플라스틱 임가공 업체 경민 플라스틱에 문의하여 도면 송부 후 견적 요청
제작 가격 : 좌측-60,000원, 우측-80,000원

▶필요한 워셔액 용량
?좌측 :
?우측 :
?워셔액 1개 =
∴ 총 필요 개수 =

※액체 격벽 제작 총 소요금액




(단위:원)
품목
단가
수량
금액
플라스틱 임가공 - 좌측
-
1
60,000
플라스틱 임가공 - 우측
-
1
80,000
[중외] 4계절 워셔액
1,350
6
8,100
내경 19mm 고무호스 1m
1,710
1
1,710
총 계
149,810

3.결 론
3.1 소음 감소 효과
3.1.1 방음패드 방음의 효과
?‘Zamcar’라는 자동차 정비 업체에서 방음패드의 효과를 실험
?현대 스타렉스 차량의 실내 소음을 측정



공회전 900RPM : 59.3dB
공회전 2000RPM : 67.7dB
주행 시 : 평균 74dB로 측정


?방음패드를 이용하여 휀더, 바닥, 문짝에 시공




휀더 시공
바닥 시공
문짝 시공


∴실험 결과 : 방음패드 시공 후 주행 시 전 대역에 걸쳐 7-10dB의 소음이 감소



3.1.2 BSR(Buzz, Squeak, Rattle)시험결과 도어 방음의 효과
?운전석 쪽 도어에 대하여 거친 노면, block 노면진동에 대하여 BSR 음압 측정 결과



개선 전 측정 결과
개선 후 측정 결과


? 시험 결과 소음의 주요 발생 부위
- 도어램프와 도어 트림간의 단차에 소음
- 도어 내부에 장착된 윈도우 레귤레이터의 공진과 도어 트림과의 마찰에 의한 소음
- 도어 내부의 와이어와 트림간의 마찰에 의한 소음
- 도어 트림이 서로 다른 부품간 마찰에 의한 소음
? 개선방법
- 콘트롤 스위치, 도어 램프와 도어 트림간의 유격이 없도록 재결속시키고, 접촉면에 얇은 제진제 부착
- 에어 덕트 외부에 흡음재 처리
- 스피커와 도어 트림 사이에 제진처리
- 도어 트림 각 부품의 접촉면에 제진성이 있는 얇은 필름 부착
- 도어 레귤레이터 등 재설계 또는 마찰 부분 최소화
- 도어 내부의 와이어는 흡음폼으로 감쌈
∴실험 결과 : 자동차 도어의 BSR 개선 후 측정 결과 초기 소음보다는 약 2~6dB정도 감소.



3.1.3 물을 이용한 방음 효과

워터튜브 방음벽 실험 사진
방음상태에 따른 주파수 대역별 음압레벨 비교




? ‘터널발파소음 저감을 위한 방음방법의 기이슬이개발’로 그동안 수차례의 실험을 통해 선정된 방음재질 중 소음 저감 효과가 가장 우수한 물을 이용한 방음문의 시제품 제작과 함께 기존의 방음시설과 비교하기 위 한 현장실험이 원앤비 기이슬이사 사무소에서 수행됐다. 그 결과, 물을 이용한 방음시설은 기존의 방음시설에 비해 약 10dB(A)정도의 양호한 소음 저감효과를 얻을 수 있었으며, 소음 영향으로 인한 터널현장에 물 을 이용한 방음시설은 유용하게 활용할 수 있을 것으로 판단돼 이목이 집중되고 있다.
? 이 실험은 제작된 실험기구에 기존의 방음문과 워터튜브가 내장된 방음문을 설치하고 실험기구 내에서 폭 약을 폭발시켜 발생된 소음을 소음전용 측정기를 이용해 최대 음압레벨과 주 주파수 대역을 측정 및 분석 하였다. 측정방법은 방음문이 개방된 상태 와 기존 방음문 설치 상태, 워터 튜브 방음문 설치 상태로 구분 해 3회씩 측정하여 최대 음압레벨의 크기와 주 주파수 대역을 상호 비교하였다. 그 결과로는 개방상태와 일반방음문, 워터튜브 방음문 설치에 따른 이격거리 50m, 100m의 평균 최대음압레벨의 분석결과, 이격 거리별 최대 음압레벨은 50m의 경우에 워터튜브 방음문은 개방상태 대비 약 26dB, 기존 방음문 대비 약 11dB의 저감효과를 나타냈으며, 이격거리 100m는 개방상태 대비 약 26dB, 기존 방음문 대비 약 11dB 의 저감효과를 나타냈다.





위 세 가지 사례에서 볼 때,
이번 자동차 소음 감소 프로젝트에서와 같이 설계 한다면
10~20dB의 소음 저감효과를 낼 수 있을 것으로 추측됩니다..





3.2 사용 금액




(단위:원)
구 분
품 목
업 체
단 가
수 량
금 액
타이어
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