자동차 성능시험
12. 소음 측정 [noise test]
이번시간엔 앞서 알아본 ‘자동차 성능시험의 운행시험’에 이어 ‘솜음측정’에 대하여 알아보도록 하겠습니다.
주행 중 가속소음과 정차상태의 자동차에서의 배기소음 및 경적소음을 규제한다.
1) 소음 이론
① 고유 음향 임피던스(Specific acoustic impedance)
소리가 임의의 매질(예 : 공기)을 통과하여 멀리 도달하면, 그 매질의 저항 때문에 소리는 작아지게 된다. 이 저항은 전기에서의 저항과 비슷하게 매질의 입자속도에 반비례하며, 그 매질에서의 동적 압력(dynamic pressure)에 비례한다.
자유공간에서 공기를 통하여 전파되는 음파의 고유 음향 임피던스는 매질의 밀도[kg/m3]와 음속[m/s]의 곱으로 표시된다.
② 소리의 세기(sound intensity) : I
음원으로부터 방사되는 방향에 수직인(반지름에 직교되는 평면) 위치의 단위면적을 통과하는 소리의 에너지 율은 기준이 되는 소리의 세기 즉, 소리 세기의 기준값 I0는 기준 음압 p0＝0.0002[μbar] 20℃에서의 대입하여 구한다.
③ 음향 출력(sound power)
기준 음향출력은 표준 구(球) 표면적[cm2]과 기준 소리의 세기 [W/cm2]를 곱하여 구한다.
④ dB(decibel)의 정의
임의의 소리 세기 기준값에 대한 다른 값의 상용 대수비(log 비)
■ 소리 세기의 레벨(Intensity Level)
■ 음향출력 레벨(Power Level)
■ 음압 레벨(Sound Pressure Level)
여기서, 기준음압 ← 1000Hz의 최소가청 음압. 예를 들면 보통 대화하는 목소리의 음압레벨은 60dB로서 기준음압과의 비는 1000 : 1이 된다.
⑤ 등감곡선
우리 인간의 귀에는 100Hz, 50dB의 소리의 크기와 1000Hz, 40dB의 소리가 똑같은 크기로 들린다. 즉, 1000Hz, 40dB의 소리의 감각은 100Hz, 40dB의 소리의 감각보다 10배 크다.
따라서 1000Hz의 순음을 기준으로 그 감각 레벨과 같은 크기로 들리는 다른 주파수의 순음의 감각 레벨을 라우드니스 레벨(loudness level)이라 하고, 단위로는 phon(폰)을 사용한다.
인간 귀의 주파수 응답곡선 <출처: 네이버>
⑥ 청감보정특성
등감곡선에 가까운 보정회로(＝청감보정회로)를 사용한 소음계로 측정하면, 근사적으로 소리의 감각적인 크기를 알 수 있다.
2) 소음 측정의 법적 근거
① 소음진동규제법 제32조(제작차 소음 허용 기준)
② 소음진동규제법 제33조(제작차 인증)
③ 소음진동규제법 제34조(제작차의 소음검사 등)
3) 소음 검사의 종류
① 주행 시 가속 소음 검사
② 근접 배기 소음 검사
③ 경적 소음 검사
4) 운행 자동차의 근접 배기소음 및 경적소음 측정
① 적용범위
소음을 과다하게 배출하는 차량, 배기다기관 및 소음기를 훼손 또는 탈거한 차량, 고(高) 소음 경음기 또는 쌍 경음기를 부착한 차량, 노후 대형버스 및 화물차, 2륜자동차 등의 배기소음 및 경적소음 측정에 적용한다.
② 측정 장소의 선정
• 가능한 한 주위로부터 음의 반사와 흡수 및 암소음에 의한 영향을 받지 않는 개방된 장소로서 마이크로폰 설치 중심으로부터 반경 3m 이내에는 돌출 장애물이 없는 아스팔트 또는 콘크리트 등으로 평탄하게 포장되어 있어야 하며, 주위 암소음의 크기는 자동차로 인한 소음의 크기보다 가능한 10dB 이하이어야 한다.
• 마이크로폰 설치 위치의 높이에서 측정한 풍속이 2m/s 이상일 때에는 마이크로폰에 방풍망을 부착하여야 하고, 10m/s 이상일 때에는 측정을 삼가야 한다.
③ 측정 기기들
• 소음측정기는 KSC에서 정한 보통소음계 또는 이와 동등 이상으로서 마이크로폰, 레벨 범위 변환기, 교정장치, 청감보정회로, 동특성 조절기, 출력단자, 지시계 등으로 구성되어야 한다. 지시계의 동 특성은 “빠름 동특성(Fast)”을 사용하여 측정한다.
• 자동기록장치는 소음측정기에 연결된 상태에서 정밀도 및 동특성 등의 성능이 보통(지시)소 음 측정기 이상의 성능을 가진 것이어야 하며, 동특성을 선택할 수 있는 경우에는 “빠름(Fast) 동특성”에 준하는 상태에서 사용하여야 한다. 출력 데이터를 기록, 보존할 수 있어야 한다.
• 차속 측정장치 : 가속주행소음 측정 시 자동차의 진입속도와 탈출속도를 정확히 측정할 수 있어야 한다.
• 가속 확인 장치 : 가속주행소음 측정 때 소음측정구간 진입 시(탈출점까지) 가속페달을 끝까지 밟아 스로틀밸브를 완전히 연 상태임을 시험자동차의 외부에서 확인할 수 있는 장치로써 필요한 경우만 사용한다.
• 회전속도계 : 시험자동차의 원동기 회전속도를 정확하게 측정하는 기기이다.
• 측정 기기들은 제작자 사용설명서에 준하여 조작하고 측정 전에 충분한 예열 및 교정을 실시하여야 한다.
④ 운행 자동차 소음 검사 전 확인 사항
■ 소음 덮개
• 검사기준 : 출고 당시에 부착된 소음 덮개에 떼어지거나 훼손되어 있지 아니 할 것
• 검사상태 : 소음 덮개 등이 떼어지거나 훼손되었는지 여부를 육안으로 확인, 보완할 것.
■ 배기관 및 소음기
• 검사기준 : 배기관 및 소음기를 확인하여 배출 가스가 최종 배출구 전에 유출되지 아니할 것
• 검사상태 : 자동차를 들어 올려 배기관 및 소음기의 이상 상태를 확인하여 배출가스가 최종 배출구 전에서 유출되는지의 여부를 확인한다.
■ 경음기
• 검사기준 : 경음기가 추가로 부착되어 있지 아니 할 것
• 검사상태 : 경음기를 육안으로 확인하거나, 3초 이상 작동시켜 경음기의 추가 장착 여부를 귀로 확인한다.
⑤ 배기소음 측정방법
• 자동차의 변속기어를 중립위치로 하고 정지가동(아이들링)상태에서 자동차를 원동기 최고출력 시의 75% 회전속도에서 4초 동안 운전하여 그 동안에 자동차로부터 배출되는 배기소음의 최댓값을 측정한다. 다만, 원동기 회전속도계를 사용하지 아니하고 배기소음을 측정할 때에는 정지가동상태에서 원동기 최고회전속도로 배기소음을 측정하고, 이 경우 측정값의 보정은 중량자동차는 5dB, 중량자동차 이외의 자동차는 7dB을 측정값에서 뺀 값을 최종 측정값으로 한다. 또한 승용자동차 중 원동기가 차체 중간 또는 뒤쪽에 장착된 자동차는 배기소음 측정값에서 8dB을 뺀 값을 최종 측정값으로 한다.
A : 급가속 시작점
B ↔ C : 최고출력 회전속도의 75% 회전속도 유지시간
C : 급가속 종료점
■마이크로폰의 설치 위치
측정 대상 자동차의 배기관 끝으로부터 배기관 중심선에 45° ± 10°의 각(차체의 외부면으로부터 먼 쪽 방향)을 이루는 연장선 방향으로 0.5m 떨어진 지점이어야 하며, 동시에 지상으로부터의 높이는 배기관 중심높이에서 ±0.05m인 위치에 마이크로폰을 설치한다.(지상으로부터의 최소높이는 0.2m 이상이어야 한다)
또한, 자동차의 배기관이 차체상부에 수직으로 설치되어 있는 경우의 마이크로폰 설치위치는 배기관 끝으로부터 배기관 중심선의 연직선의 방향으로 0.5m 떨어진 지점을 지나는 동시에 지상높이가 배기관 중심높이 ±0.05m인 위치로 하며, 그 방향은 지면의 상향으로 배기관 중심선에 평행하는 방향이어야 한다. 다만, 자동차의 배기관이 2개 이상일 경우에는 인도 측과 가까운 쪽 배기관에 대하여 마이크로폰을 설치하여야 한다. 기타 같은 방향에서 설명되지 아니한 배기관의 경우, 마이크로폰의 설치위치는 배기소음 측정값을 가장 크게 나타내는 위치이어야 한다.
⑥ 경적소음 측정방법
• 자동차의 원동기를 가동시키지 않은 정차상태에서 자동차의 경음기를 5초 동안 작동시켜 그 동안에 경음기로부터 배출되는 소음의 최댓값을 측정하며, 2개 이상의 경음기가 연동하여 음을 생성하는 경우에는 연동하는 상태에서 측정하고, 축전지는 측정개시 전에 규정 충전된 상태이어야 한다. 다만, 교류식 경음기를 장치한 경우에는 원동기 회전속도가 3,000±100min－1인 상태이어야 한다.
■ 마이크로폰의 설치 위치
마이크로폰 설치위치는 경음기가 설치된 위치에서 가장 소음도가 크다고 판단되는 자동차의 면에서 전방으로 2m 떨어진 지점을 지나는 연직선으로부터의 수평거리가 0.05m 이하인 동시에 지상 높이가 1.2±0.05m(이륜자동차, 측차부 이륜자동차 및 원동기 부착 자전거는 1±0.05m)인 위치로 하고 그 방향은 당해 자동차를 향하여 차량중심선에 평행하여야 한다.
⑦ 측정값의 산출
• 측정 항목별로 자동차로 인한 소음의 크기는 소음측정기 지시값(자동기록장치를 사용한 경우에는 자동기록장치의 기록치)의 최댓값을 측정값으로 하며, 암소음의 크기는 소음측정기 지시값의 평균값으로 한다.
• 자동차로 인한 소음크기의 측정은 자동기록장치를 사용하여 기록하는 것을 원칙으로 하고 측정항목별로 2회 이상 실시하여야 하며, 각 측정값의 차이가 2dB을 초과할 때에는 각각의 측정값은 무효로 한다.
• 암소음의 측정은 각 측정 항목별로 측정을 실시하기 직전 또는 직후에 연속하여 10초 동안 실시하며, 순간적인 충격음 등은 암소음으로 취급하지 않는다.
• 자동차로 인한 소음과 암소음의 측정값의 차이가 3dB 이상 10dB 미만인 경우에는 자동차로 인한 소음 측정값으로부터 아래 표의 보정값을 뺀 값을 최종 측정값으로 하고, 차이가 3dB 미만일 경우에는 측정값을 무효로 한다.
이상으로 ‘자동차 성능시험의 소음측정‘에 대하여 알아봤습니다. 오늘 알아본 자동차의 소음측정이 여러분들의 자동차관리에 도움 되어 안전운전으로 쾌적한 자동차 생활이 되시기 바랍니다.
참고 법령
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