판소리 공연장의 음향설계에 관한 연구

노태학,오양기 대한건축학회지회연합회 2007 대한건축학회연합논문집 Vol.9 No.2

Unlike the western music nor the other Korean traditional music, Pansori has its own distinctive performing features. This means that there is a need for an exclusive Pansori theatre. In this basis, an optimal acoustical design process and its final design are presented in the paper. Acoustical target in this study was proposed in a previous research, which was described in terms of three acoustic parameters, reverberation time, clarity and the distribution of sound pressure level. According to the result of acoustic simulation, despite a dry condition, reverberation time of 0.7 to 0.8 seconds, the final design has quite an adaptable distribution of sound pressure levels all around the audience seats. This is accomplished by the deliberately arranged reflectors installed above the stage and in front of Gosu(the drummer). General acoustic designing scheme is absorptive ceiling, rear wall and rear side lateral wall and reflective/diffusive front lateral walls for some lateral early reflections.

청취자 선호도를 반영한 콘서트홀 음향설계

김지현,오양기,Kim, Ji Hyun,Oh, Yang Ki 한국음향학회 2019 韓國音響學會誌 Vol.38 No.2

콘서트홀의 소리품질을 나타내는 실내음향 지표들이 다수 개발되어 있으며, 청취자들이 기대하는 소리에 관한 경험적인 연구의 결과로 각 실내음향 지표들의 적정 범위가 제안되었다. 그러나 세월의 흐름에 따라 연주나 청취환경의 경향이 변하고 있고, 각 지표의 적정 범위에 대해 연구자들의 이견이 존재하는 등의 문제가 드러나고 있다. 콘서트홀의 음향환경에 대해 청취자들이 어떠한 선호개념을 갖고 있는지 조사하고 이를 콘서트홀의 음향설계에 반영하여야 한다. 이 연구에서는 음악의 연주 및 청취에 전문적인 경험을 갖고 있는 우리나라의 청취자들을 대상으로 콘서트홀 음향효과에 대한 선호도를 조사하고 평가하였다. 그리고 그 결과를 반영하여 청취조건을 구현하는 콘서트홀의 음향설계 프로세스를 제안하였다. Various room acoustic parameters and their optimal values were proposed and verified as proper interpretations to the listeners' preference of concert hall sounds. However the listening environment has been changed since they were developed, and the listeners' preference may not be the same among countries of different cultural backgrounds. Actual listeners' preference should be applied to the design of a new concert hall. A survey on the listening preference was carried out for 22 music experts. A room acoustical design process was proposed which made the acoustical environment of a concert hall as close to the listeners' preferences.

1:50 다목적홀의 음향평가를 위한 축소모형재료의 선정

전진용,김정준,김용희,Jeon, Jin-Yong,Kim, Jeong-Jun,Kim, Yong-Hee 한국음향학회 2009 韓國音響學會誌 Vol.28 No.8

다목적홀의 음향을 1:50 축소모형으로 예측 및 평가하기 위해 필요한 모형재료의 구성과 흡음특성에 대해 연구하였다. 실제 홀에서의 반사면 및 가변음항요소, 객석의 설계요소별 흡음특성 (125Hz-lkHz 평균)을 기준으로 축소모형의 형상과 재질을 선정하였으며, 흡음율은 상사의 법칙과 ISO 354를 준용하여 측정하였다. 그 결과, 주벽체의 평균흡음율은 0.08로 래커 코팅된 MDF나 아크릴이 적합하며, 객석 의자, 관객 및 연주자 평균흡음율은 각각 0.64, 0.74와 0.45를 목표로 할때 목재, 흡음천과 폼보드를 조합하여 흡음률을 재현하였다. 흡음커튼과 배너는 적용부위 및 단면설계에 따라 흡음재의 마운팅 방법을 선택하였으며, 배면공기층이 없는 상태 (A형 마운팅)에서의 평균흡음율이 0.42, 0.9 m 배면공기층 조건에서 시료 양단이 고정된 상태 (E형 마운팅)에서는 0.47, 천장에 매단 상태 (G형 마운팅)에서는 0.45로 나타났다. 특히, 배면공기층의 증가에 의해 저주파 대역 흡음력이 증가하였다. 스테이지 하우스 내부는 평균흡음율 0.68의 Fiber glass board 시공을 예상하여 흡음재와 스피커망 원단을 조합하여 재현하였다. 본 연구에서 도출된 모형 재료의 형상과 흡음특성은 향후 1:50 축소모형으로 다목적홀의 형상에 의한 중주파 대역 이하의 음향예측에 유용하게 활용될 것으로 사료된다. The absorption coefficients of the materials used in a 1:50 scale model multipurpose hall were measured based on ISO 354 and related laws. The shape and materials for the scale model were evaluated based on reflective surfaces, variable acoustic elements and sound-absorbing quality (125Hz-1kHz average) of seats. The measured average absorption coefficients of audience seats, audience and orchestra were 0.64, 0.74 and 0,45, respectively, which were simulated with the combination of wood, absorption materials and foam board. Various mounting methods for absorption curtain and banner were considered according to the installation methods. The average absorption coefficient was measured as 0.42, 0.47 and 0.45 in the conditions of Type A mounting, E mounting with 0.9 m backing air cavity, and Type G mounting which is suspended at the ceiling, respectively. It was confirmed that the absorption coefficient was increased at low frequency by backing air gap. The finishing material of stage house was an absorption material covered with thin fabric, which aimed average absorption coefficient of 0.68 by using fiber glass board. Each part of the real materials was compared with those of 1:50 scale model and it was found that the absorption characteristics of both cases were similar.

음향-구조 연성해석기법을 활용한 모형벌브수차 공진회피설계 검토

권욱,LI KUIMING,황태규,김정환 한국마린엔지니어링학회 2019 한국마린엔지니어링학회지 Vol.43 No.9

Hydro turbines as well as bulb turbine, which are operated in water, have different natural frequencies due to added mass effect of immersed structure in fluid compared with case of dried condition. Thus actual operational condition of turbine must be considered for resonance avoidance design and vibro-acoustic FSI can be a verifying solution of this analysis. In this study, natural frequencies of scale model turbine was attained using computational analysis then compared with frequencies of hydraulic, mechanical and electro-magnetical vibration sources in advance of real scale turbine design. As the result of FSI analysis, 1~6th natural frequencies of immersed condition were found within 253.46~473.67Hz. These frequencies have more than 100% separation with those hydraulic excitations as well as operation, blade passing, RSI, VIV, Karman vortex and electro- magnetic excitations, thus no probability of resonance will be expected in these excitations. This FE analysis method and verifying process can be applied to various hydro turbine as well as bulb turbine. 벌브수차를 비롯해 수중에서 운전되는 수차들은 구조물과 접하는 유체의 부가질량효과로 인해 고유진동수에 변화가 생긴다. 공진회피 설계를 위해서는 수차 실제 운용조건에서의 고유진동수를 파악해야 하며, 연성해석기법의 하나인음향-구조 연성해석을 통해 이러한 사례를 분석할 수 있다. 본 연구에서는 실물수차 설계에 앞서 축소모형수차의 수중고유진동수를 전산해석을 통해 구하고 이를 수력학적, 기계적, 전자기적 가진원들의 주파수와 비교하여 수차의 공진회피설계 여부를 확인했다. 해석결과 1~6차 수중고유진동수는 253.46~473.67Hz 범위에 분포했고, 이는 운전주파수, 깃통과주파수를 비롯한 다양한 수력학적 가진 주파수 및 전자기적 가진주파수와 최소 100% 이상 분리되어 이들 가진원에 대한공진은 발생하지 않을 것으로 예상된다. 또한 동일한 해석기법과 분석절차는 향후 벌브형 수차를 비롯한 다양한 수차설계에 적용할 수 있을 것이다.

세종문화회관 소극장 리모델링 음향설계

전진용(Jeon Jin-Yong),서춘기(Seo Choon-Ki),이평직(Lee Pyoung-Jik) 대한건축학회 2011 대한건축학회논문집 Vol.27 No.8

The Little theater in Sejong Performing Arts Center is a proscenium theater with 447 seats, which was built in 1978. Acoustical remodeling design of the theater was carried out to improve the acoustic quality in audience area and to meet functional requirements of the theater. Design strategies included use of more reflective surfaces, installation of diffusers on sidewalls and orchestra pit, and side balconies. In particular, sidewall diffusers were designed through measurements of scattering coefficients according to ISO standardAfter remodeling, field measurements were performed to validate the acoustical design. The results was shown that unoccupied reverberation time varied from 0.93 to 1.06 s, and 1-IACC (Interaural Cross-correlation Coefficient) was more than 0.60. It was also found that sidewall diffusers resulted in decreases of COV (coefficient of variation) of early decay time and 1-IACC and increases of and Np (number of peak). Furthermore, the balance, refers to the sound power ratio of the stage and the pit sources, was -0.2 ㏈.

천해역 취득 데이터를 이용한 수중음향통신 수신기 성능분석

김승근,김시문,윤창호,임용곤,Kim, Seung-Geun,Kim, Sea-Moon,Yun, Chang-Ho,Lim, Young-Kon 한국음향학회 2010 韓國音響學會誌 Vol.29 No.5

본 논문에서는 25 kHz의 반송파와 5 kHz의 심볼율을 갖는 QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) 통신시스템에서 수신된 신호를 100 kHz로 샘플링하여 전송데이터를 복원하는 수중통신용 수신기의 구조에 대하여 논한다. 또한, 천해역에서 제작한 센서를 이용하여 취득한 데이터를 2:1의 비율로 간축한 후 설계한 수신기의 입력으로 하여, 결합채널등화기 출력신호의 BER (Bit Error Rate) 을 최소화하는 결합채널등화기의 FF (Feed-Forward) 및 FB (Feed-Back) 필터 탭 수 및 RLS (Recursive Least-Square) 알고리듬의 망각인자 등의 설계 파라미터를 도출하였다. 취득 신호의 전송거리는 각각 1.4 km, 2.9 km, 4.7 km이다. 분석결과 BER을 최소화하기 위한 결합채널등화기의 FF 와 FB 탭 수는 전송거리에 따라 상이하나 망각인자는 0.997에서 최적 또는 최적에 가까운 성능을 보이는 것을 확인하였다. 그러므로, 수중음향통신 수신기 설계시 망각인자, ${\lambda}$,는 0.997로 고정하고, 전송거리에 따라 최적의 성능을 갖는 결합채널등화기의 FF 필터 탭 수와 FB 필터 탭수를 가변적으로 변경할 수 있는 구조를 갖는 수신기를 설계하는 것이 바람직하다는 결론을 얻을 수 있었다. 또한, 수신기 성능 분석을 통하여 본 논문에서 고려하는 시스템에서는 16탭 길이를 갖는 간단한 형태의 필터를 161탭 길이를 갖는 정합필터 대신에 수신기의 저역통과필터로 사용하더라도 성능의 열화가 적음을 확인하였다. This paper describes an acoustic communication receiver structure, which is designed for QPSK (Quadrature Phase Shift Keying) signal with 25 kHz carrier frequency and 5 kHz symbol rate, and takes samples from received signal at 100 kHz sampling rate. Based on the described receiver structure, optimum design parameters, such as number of taps of FF (Feed-Forward) and FB (Feed-Back) filters and forgetting factor of RLS (Recursive Least-Square) algorithm, of joint equalizer are determined to minimize the BER (Bit Error Rate) performance of the joint equalizer output symbols when the acquisition data in shallow water using implemented acoustic transducers is decimated at a rate of 2:1 and then enforced to the input of receiver. The transmission distances are 1.4 km, 2.9 km, and 4.7 km. Analysis results show that the optimum number of taps of FF and FB filters are different according to the distance between source and destination, but the optimum or near optimum value of forgetting factor is 0.997. Therefore, we can reach a conclusion that the proper receiver structure could change the number of taps of FF and FB filters with the fixed forgetting factor 0.997 according to the transmission distance. Another analysis result is that there are an acceptable performance degradation when the 16-tap-length simple filter is used as a low-pass filter of receiver instead of 161-tap-length matched filter.

시사실 음향시공 사례에 의한 음향시뮬레이터 오차에 관한 연구

김태훈,공정철,조은경,정근주,임영빈 대한건축학회지회연합회 2009 대한건축학회연합논문집 Vol.11 No.3

화염응답 특성파악을 위한 횡방향 음향가진 연소기 설계

박용진(Yongjin Park),서성현(Seonghyeon Seo) 한국추진공학회 2014 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2014 No.5

본 논문에서는 연소불안정 현상 파악을 목적으로 예혼합 화염의 횡방향 음향파에 대한 응답특성 연구를 위한 연소장치 설계결과를 수록하였다. 기존에 화염의 응답특성 파악을 위해 화염에 인위적인 외부 음향을 인가하는 실험적 연구가 다수 진행되었다. 실제 연소기의 연소불안정 현상은 연소실 내부에서 압력과 열 발생률의 섭동 간의 에너지 결합과 증폭에 의한 것으로 나타난다. 그 특성을 파악하기 위해 연소실 내부 화염에 직접적인 음향파를 인가하는 연구가 필요하다고 판단된다. 본 연구는 실제 연소기에서 주로 발생하는 횡방향 공진모드을 모의하기 위하여 연소실을 도우넛 구조로 설계하여 화염에 외부 음향을 가진함으로서 그 응답 특성을 파악하기 위한 목적으로 설계하였다. The present article includes design results for an experimental combustor which will be utilized for the study of lean premixed flame response on transverse acoustic excitation. A number of experimental studies have been conducted, which concentrated on the assessment of flame response by use of artificial, external acoustic excitation. Combustion instabilities occurred in practical combustion systems are known to originate from the amplification of energy coupling between pressure and heat release fluctuations. For the better understanding of their characteristics, it is required to research the effects of transverse acoustic excitations on flame in a combustion chamber. In the present study, a donut-like combustion chamber has been designed for assessing flame response through simulating transverse resonant modes often observed in practical combustors.

Level Set based Topological Shape Optimization of Phononic Crystals

김민근,하시모토 히로시,아베 카주히사,조선호,Kim, Min-Geun,Hashimoto, Hiroshi,Abe, Kazuhisa,Cho, Seonho Computational Structural Engineering Institute of 2012 한국전산구조공학회논문집 Vol.25 No.6

본 논문에서는 레벨셋 방법을 이용하여, 소음을 차단하기 위한 음향 구조물의 형상 최적설계를 수행하였다. 형상 최적설계의 목적은 특정한 각도와 각속도로 입사되는 입사파에 대해서 음향 투과율(acoustic transmittance)이 최소가 되도록 음향 결정의 형상(inclusion shape)을 결정하는 것이다. 음향 결정 구조에서는 음향이 흩어져 있는 결정 구조에 의해서 굴절되기 때문에 결정 모양을 조정함으로써, 음향 거동을 제어할 수 있다. 본 연구에서는 음향 구조물로 결정이 수평방향으로는 주기적으로 무한히 분포하고 수직방향으로는 유한한 층간 구조를 가지고 있는 소음 방어벽(Noise barrier)을 고려한다. 주기적 구조물을 고려하기 때문에 결정의 좌와 우에 Bloch 이론을 적용해 주기적 경계조건을 부과하였고, 소음 방어벽 위와 아래에는 임피던스 행렬(impedance matrix)를 이용하여, 무한 균질 영역과 소음 방어벽 사이의 음파 투과를 모사하였다. 결정의 위상과 형상변화를 묘사하기 위해서 레벨셋 방법(level set method)을 사용하였다. 레벨셋 방법에서는 초기 영역을 고정시킨 상태에서, 레벨셋으로 표현되는 임시적 경계(implicit moving boundary)를 변화시킴으로써 복잡한 형상을 다룰 수 있다. 몇몇 수치적 예제를 통해, 제시된 방법의 적용성을 검증하였다. A topology optimization method for phononic crystals is developed for the design of sound barriers, using the level set approach. Given a frequency and an incident wave to the phononic crystals, an optimal shape of periodic inclusions is found by minimizing the norm of transmittance. In a sound field including scattering bodies, an acoustic wave can be refracted on the obstacle boundaries, which enables to control acoustic performance by taking the shape of inclusions as the design variables. In this research, we consider a layered structure which is composed of inclusions arranged periodically in horizontal direction while finite inclusions are distributed in vertical direction. Due to the periodicity of inclusions, a unit cell can be considered to analyze the wave propagation together with proper boundary conditions which are imposed on the left and right edges of the unit cell using the Bloch theorem. The boundary conditions for the lower and the upper boundaries of unit cell are described by impedance matrices, which represent the transmission of waves between the layered structure and the semi-infinite external media. A level set method is employed to describe the topology and the shape of inclusions. In the level set method, the initial domain is kept fixed and its boundary is represented by an implicit moving boundary embedded in the level set function, which facilitates to handle complicated topological shape changes. Through several numerical examples, the applicability of the proposed method is demonstrated.

패널의 진동을 이용한 머플러의 투과 손실 개선

장진웅,이진우 대한기계학회 2022 大韓機械學會論文集A Vol.46 No.12

In this study, the local thickness of the panel surrounding a muffler was optimized to improve the transmission loss of the muffler within the desired frequency range, and the results were verified using experiments. A rectangular muffler made of acrylic and aluminum, one side of which can be regarded as a vibrating panel and its other sides as rigid walls, was designed and used as the analysis model. An optimal design problem for the muffler was formulated considering that a change in the panel's vibration characteristics highly influences the acoustic characteristics of the expansion chamber constituting the muffler. The objective function was declared by reflecting a target noise frequency range and applying the vibro-acoustic coupling effect while using the local thicknesses of the panel as design variables. The muffler's optimal design problem was solved using an optimization algorithm, and a discussion conducted on the results with regard to vibro-acoustic coupling. Finally, the effectiveness of the designed muffler was verified. The results of this study show that the effective application of the vibro-acoustic coupling effect can significantly increase the noise reduction performance of a muffler. 본 논문에서는, 원하는 주파수 대역에서 머플러의 투과 손실을 개선하기 위해 머플러를 둘러싸고있는 패널의 두께를 국부적으로 최적화하고, 설계한 결과를 실험으로 검증한다. 한 면은 진동하는 패널로, 나머지 면은 강체벽으로 간주할 수 있는 직육면체 형상의 머플러를 해석 모델로 선정한다. 이 패널의 진동 특성 변화는 머플러를 구성하는 확장방의 음향 특성에 강하게 영향을 준다는 사실을 고려하여 머플러 최적 설계 문제를 정식화 한다. 머플러의 목표 소음 주파수 대역과 진동-음향 연성 효과를 반영하여 목적 함수를 구성하고, 패널의 국부적인 두께를 설계 변수로 선정한다. 최적화 알고리즘을 이용하여 머플러 최적 설계 문제의 해를 구하고, 최적화 결과에 대한 진동-음향학적인 고찰을 진행한다. 최종 설계된 머플러는 아크릴과 알루미늄으로 제작하여 검증 실험을 수행한다. 이 연구 결과는 진동-음향 연성 효과를 효과적으로 이용하면 머플러의 소음 저감 성능을 개선시킬 수 있다는 사실을 입증한다.