1. 서론
우리나라와 북한은 휴전선 부근에 수천 문의 포병세력 을 배치한 채 서로 대치하고 있다. 따라서 전방 포병부대 들은 유개호 포상을 구축하여 화포 및 병력을 보호하고 유사시 빠른 대응사격을 할 수 있게 한다. 유개호 포상은 포 사격 시 발생하는 강력한 음압을 견딜 수 있게 설계하 는데, 2010년 연평도 포격도발, 2015년 서부전선 포격도
발 등을 거치며 실제 안정성이 입증되었지만 발생된 음 압이 인접 구조물에 피해를 줄 수 있다는 것은 고려되지 않았다. 그로 인해 00 포병부대에서는 실제 사격훈련 시 생활관의 유리창이 파손되는 일이 발생하기도 하였다.
평시에는 대부분의 포병부대가 사격장으로 이동하여 실사격을 하므로 지금까지 문제가 크게 부각되지는 않았 다. 그러나 유개호 포상과 생활관의 거리가 짧을수록 신 속한 전투배치에 절대적으로 유리한 반면, 이러한 유개호 포상 배치는 포 사격 시 생활관 유리창 파손 등 부대 운 영 측면에서 매우 부정적이다. 따라서 포상설계 시에 포 병부대의 작전 운영과 부대 운영을 모두 만족시킬 수 있 는 방안을 고려해야 할 필요가 있다.
포상으로부터 발생하는 음압을 감소시키기 위한 방법 으로는 화포 자체의 저감과 발생 소음의 경로 차단방법
포 사격 충격음의 구조물 손상 방지를 위한 방음벽 설치 방안
박준 ･ 하용훈†
Installation of Sound Barrier to Prevent Damage to Structures Caused by Artillery Fire Impact Sound
June Park ･ Yonghoon Ha
†ABSTRACT
During artillery fire, an excessive level of impulse noise propagating in the form of a storm wave is generated.
Since the sound of impact from the fire affects the stability of the surrounding structures, the artillery and the structures must be separated from each other by the proper distance to avoid damages from friendly fire.
However, if they have already been built within the distance, it is possible to prevent the damages by building sound barriers between them. In this study, the proper separation distance between the artillery and the structure was calculated, and the insertion losses due to various heights and shapes of the sound barrier were simulated by using the BEM(Boundary Element Method), and conclusively the optimal sound barrier was selected.
Key words : Artillery Fire, Impulse Noise, Sound Barrier, BEM
요 약
포 사격 시에는 폭풍파 형태로 전파되는 과도한 수준의 충격소음이 발생한다. 포 사격 충격음은 주위 구조물의 안정성에도 영향을 미치게 되므로 아군의 포 사격으로 피해를 받지 않으려면 포와 구조물은 적정거리를 이격시켜야 한다. 그러나 이미 적정거리 이하로 건축되어 있는 경우에는 포와 구조물 사이에 방음벽을 세워 피해를 방지할 수 있다. 본 연구에서는 포와 구조물의 적정 이격거리를 산출하였으며, 경계요소법(Boundary Element Method)을 활용하여 방음벽의 다양한 높이와 형 태에 의한 삽입손실을 시뮬레이션하였고 최적의 방음벽을 선정하였다.
주요어 : 포 사격, 충격소음, 방음벽, 경계요소법
Received: 24 July 2021, Revised: 11 September 2021, Accepted: 13 September 2021
†Corresponding Author: Yonghoon Ha E-mail: [email protected]
Korea National Defense University Department of Defense Science
이 있다. 화포 자체의 소음저감은 매우 어려운 문제로 2014년 우리나라에서도 국방과학연구소에서 2년에 걸친 연구 끝에 대구경 화포용 소음기 제작을 시도했으나 소 음기 무게만 약 8톤에 달하였고 음압 감소량도 7.85%에 불과해 실용화에는 실패한 바 있다(Yeo et al, 2014). 따 라서 현재로써는 발생된 소음의 경로차단 방식인 방음벽 설치가 포 사격 시의 폭음으로 인한 음압을 효과적으로 감소시켜 구조물 피해를 최소화할 수 있는 방법이다.
본 연구의 목적은 아군의 사격으로 아군이 피해받는 상황이 발생하지 않도록 포 사격 시 발생하는 음압을 효 과적으로 저감시키기 위한 방음벽 설치의 효과를 분석하 고 생활관과 포상과의 적정 이격거리를 산출하는 것이며, 향후 신규 포상 설계에 활용될 수 있도록 하는 것이다. 2장 에서는 포 사격 특성과 방음벽 성능 예측과 관련된 연구 를 소개하고 3장에서는 제안하고자 하는 방음벽에 대한 시뮬레이션 구성 방안을 제시하며, 4장에서 시뮬레이션 결과 분석과 함께 최적의 방음벽 높이 및 형태를 논한다.
2. 관련연구 및 이론적 배경
2.1 포 사격 시의 음압 및 특성
포 사격 시에는 폭풍파 형태로 전파되는 과도한 수준 의 충격소음이 발생한다(Kang et al, 2009). 충격소음의 크기는 포의 구경과 장약의 양에 의해 결정되는데, 155mm 견인포 포구로부터 약 6.5m 거리가 이격된 곳에서 견인 포가 사용할 수 있는 가장 강력한 장약인 M203 8S 장약 을 사용했을 때 발생한 음압은 Table 1과 같다(James et al, 1985).
1 2 3 4
Distance from Muzzle
21' 9" 21' 3" 21' 5" 21' 7"
6.63m 6.48m 6.53m 6.58m
Sound
Pressure 180.7dB 180.2dB 180.3dB 181.8dB Table 1. Sound pressure by measurement location
(James et al, 1985)
이러한 포 사격에 의한 충격파는 소음 문제뿐만 아니 라 주위 구조물의 안정성에도 영향을 미치게 된다(Han et al, 2017). 구조물 중 유리창의 파손은 170dB에서 생기기 시작한다고 추정되고 있으나 유리창의 크기와 두께에 따 라 다르므로 160dB 정도에서도 유리창의 파손이 일어날 수 있고, 177~180dB 정도에서는 창틀이나 덧문이 파손 될 수도 있다(강추원, 2014). 따라서 포 사격으로 주위 구 조물의 유리창이 파손되지 않으려면 유리창에 도달하는 음압이 160dB 이하가 되어야 할 것으로 추정된다.
포 사격 시에 발생하는 소음은 저주파 특성을 갖는다 (Kang et al, 2009). Kim et al(2010)은 155mm 화포로부 터 측정된 소음이 50~150Hz 성분이 대부분을 차지하고 있으며, 그중에서도 Fig. 1과 같이 100Hz 부근에서 가장 큰 에너지를 가진다는 것을 확인하였다.
Fig. 1. 155mm artillery shooting noise characteristic (Kim et al, 2010)
Han et al(2017)은 포 사격 충격음에 대한 거리감쇠식 을 식 (1)으로 표현했으며, Fig. 2에서 보는 것처럼 측정 값과 잘 일치함을 알 수 있다.
Fig. 2. Sound pressure level of the gun firing (Han et al, 2017)
log (1)
= 음원으로부터 m 떨어진 지점에서의 음압(dB)
= 음원으로부터 1m 떨어진 지점에서의 음압(dB)
= 음원과 수음점간의 거리(m)
2.2 방음벽의 성능예측 방법
소음의 경로차단 방식인 방음벽은 음원과 수음점 간의 경로상에 장애물을 설치함으로써 생긴 경로차에 의한 소 음 저감이 가장 크므로 수음점에서 음원으로의 가시선을 직접 차단하지 않으면 감음효과가 거의 없다. 이러한 방 음벽의 성능을 예측하는 방법에는 크게 3가지로 분류할 수 있다. 첫 번째는 실험에 의한 방법, 두 번째는 기하학 적으로 회절효과를 계산하는 방법, 세 번째는 경계요소법 (Boundary Element Method)을 이용하는 방법이다. 이 중 기하학적으로 회절효과를 계산하는 방법은 Maekawa (1968), Kurze(1974) 등에 의해 연구되었으나 복잡한 형 상의 방음벽에 대해서는 계산할 수 없는 한계를 가지고 있어 현재는 음향 파동 방정식을 수치적으로 계산하여 회절효과를 유발하는 복잡한 형상의 방음벽도 해석이 가 능한 경계요소법(Boundary Element Method)이 널리 사 용되고 있다. 따라서 이 연구에서는 경계요소법 기반의 Peter et al(2010)이 개발한 OpenBEM 프로그램을 사용 하였다. 이와 같은 방법으로 Yoon et al(2016)은 철도 근 접 저상 방음벽에 대해 해석한 바 있다.
3. 시뮬레이션 구성
3.1 포 사격 충격음 피해 확인
실제 포 사격으로 유리창이 파손되었던 00 포병부대의 생활관을 구조물로 설정하고 지형조건을 반영하였다. 00 포병부대는 K-9 자주포(155mm 자주포)를 운용 중이다.
포 사격 충격음과 관련하여 James et al(1985)은 155mm 견인포의 음압을 측정한 바 있으나 155mm 자주포 사격 충격음에 대한 정확한 음압 측정 데이터 확보가 제한되 어 155mm 자주포 사격 충격음을 James et al(1985)의 측정값과 동일한 것으로 가정한다. 따라서 Table 1의 데 이터를 기초로 식 (1)을 이용하면 음원의 음압 = 197.1dB을 구할 수 있다( = 180.8dB, = 6.56m).
6개 포상의 위치와 생활관의 위치는 구글지도1)를 고 려하여 설정했을 때 Fig. 3과 같고 포상과 생활관과의 거 리가 가장 가까워 최대 피해를 받는 지점을 기준으로 포
1) https://www.google.co.kr/maps
사격 충격음의 거리에 따른 음압은 Table 2와 같다.
Fig. 3. Location of artillery and structure
Artillery No. 1 2 3 4 5 6
Distance from
structure(m) 240.3 157.4 73.9 26.8 111.5 155.1 Sound
Pressure(dB) 149.48 153.16 159.73 168.54 156.15 153.29 Table 2. Distance from structure and Sound pressure
서로 다른 음압레벨을 갖는 음원이 동시에 발생할 때 음원으로부터 이격된 임의의 지점에서의 음압은 식 (2)와 같으며(강추원, 2014), 6개의 포상에서 포 사격으로 인해 생활관에서 발생하는 음압은 = 169.54dB이다.
log
⋯
(2)
= 생활관에 발생하는 총 음압
= n번 포에서 발생한 포 사격 음압
이러한 포 사격 충격음으로 인해 유리창 파손이 발생 할 수 있으며, 4번 포의 경우는 단일 사격 충격음만으로 도 생활관의 유리창 파손을 일으킬 수 있다는 것을 확인 가능하다. 따라서 본 연구에서는 생활관에 가장 큰 영향 을 주는 4번 포를 기준으로 방음벽 설치 효과를 확인하고 자 한다.
유리창이 파손될 수 있는 최소 음압은 160dB 이므로 포상과 구조물과의 최소 이격거리 = 71.6m이다( = 160dB, = 197.1dB). 즉, 포상 설계 시 구조물과 최 소 이격거리 71.6m를 반영해야 아군의 사격으로 인한 피 해가 발생하지 않을 수 있다. 그러나 신속한 작전 대응을
위해서는 포상과 생활 거주 공간의 거리를 이보다 줄이 고 방음벽 설치를 고려할 수 있을 것이다.
3.2 시뮬레이션 입력값 및 파라미터 결정
3.2.1 음원ㆍ수음점 위치 및 방음벽 높이
일반적으로 방음벽은 교통소음을 저감하기 위해 많이 활용된다. 여기서 음원인 교통소음은 지면에서 발생하지 만 포 사격 충격음은 공중에서 발생하는데, 사격 각도에 따라 포신이 움직이므로 음원의 높이가 포신의 위치에 영향을 받는다. 대다수의 포 사격은 20°~45° 각도 내에 서 이뤄지므로 본 연구의 시뮬레이션에서는 포신의 각도 20°, 30°, 45°를 고려한다. K-9 자주포(155mm 자주포) 기준 포신의 길이는 8.06m, 포신의 위치는 지면으로부터 2.3m이므로 음원의 위치는 식 (3), (4)와 같이 표현할 수 있으며, 포신을 기준으로 각도별 음원의 위치는 Table 3과 같다. 여기서 는 기준점으로부터 음원의 수평거리이다.
cos (3) sin (4)
Barrel angle 20° 30° 45°
W value 7.6m 7.0m 5.7m
value 5.1m 6.3m 8.0m
Table 3. Sound source position by barrel angle
음원과 수음점 사이에 장애물이 없는 경우 수음점에서 의 음압은 음원에서 수음점으로 직접 전파되는 직접음과 지표면에서 반사된 후 수음점에 도달하는 반사파의 합에 의해 결정된다(Hwang, 2007). 따라서 방음벽에 의한 효 과를 얻기 위해서는 수음점에서 음원으로의 가시선을 차 단해야 하므로 음원과 수음점을 연결하는 가시선보다 높 게 방음벽을 설계해야 한다. 본 연구에서는 가시선을 생 활관 유리창에 영향을 미치지 않는 2층 끝단과 지붕 끝단 으로 설정하고 음원별 방음벽의 최소 높이를 계산하였다.
(a) 2nd floor corner
(b) roof corner
Fig. 4. Height design of Sound barrier
4번 포의 경우 단일 사격 충격음만으로도 생활관의 유 리창 파손을 일으킬 수 있으므로 4번 포(26.8m 이격)를 대상으로 실제 지형을 고려하여 방음벽의 좌표를 (0, 0) 으로 두고 음원과 수음점의 위치를 그려보면 Fig. 4과 같 다. 4번 포는 생활관보다 5m 높은 곳에 위치하고 있으며, 음원의 위치는 S1, S2, S3로써 4번 포가 위치한 (-26.8, 5)에서 Table 3값을 적용하면 포신의 각도가 20°일 경우 S1 (-5.8, 10.1), 30°일 경우 S2 (-6.4, 11.3), 45°일 경우 S3 (-7.7, 13.0)이다. 음원과 연결되는 가시선을 2층 끝단 을 기준으로 할 시 연결점은 (13.4, 7.2), 지붕 끝단을 기 준으로 할 시 연결점은 (21.85, 9.7)이다. 구해진 음원과 연결점의 좌표를 바탕으로 방음벽의 최소 높이를 산술적 으로 계산하면 Table 4와 같다. 수음점의 위치는 M1과 M2로써 수음점의 높이는 1층, 2층 유리창의 높이인 1.0m, 4.5m를 고려하였다.
Barrel angle 20° 30° 45°
2nd floor corner 4.3m 5.0m 5.9m
roof corner 5.1m 6.0m 7.2m
Table 4. Height of Sound barrier
3.2.2 방음벽의 형태 및 흡음효과
방음벽의 효과는 주로 음의 회절감쇠에 의하여 얻어진 다. 따라서 방음벽 상단부의 형상이 방음벽 성능에 가장 큰 영향을 미치므로 방음벽의 형태를 Table 5와 같이 4 종류로 구분하였고 방음벽의 높이는 Table 4를 기준으로 하였다. 두께는 0.2m로 설정하였는데, 일반적으로 방음 벽의 두께가 두꺼울수록 삽입손실의 효과가 증가할 수 있으나 두께 0.4m인 방음벽이 0.2m 두께의 방음벽에 비 해 0.1dB의 삽입손실 효과만을 보이므로(황철호, 2002) 효율성을 고려하여 방음벽 두께는 0.2m로 고정하여 시뮬 레이션을 진행하였다.
Sound barrier Types
A B C D
Table 5. Section types of Sound barrier
방음벽의 성능향상을 위해 흡음재 사용을 고려할 수 있으나 포 사격의 충격음은 100Hz 근처에서 가장 큰 에 너지를 가지며 낮은 주파수 영역(≤250Hz)에서는 흡음 효과가 낮아 무시할 수 있으므로(Im, 2002) 본 연구의 시 뮬레이션에서는 별도의 흡음효과를 고려하지 않았다.
3.3 수치 모델 및 실험 환경
방음벽의 삽입손실 계산을 위해 OpenBEM 프로그램 을 사용했으며(Peter et al, 2010), 실험항목을 Table 6에 나타내었다. Case 1~12는 음원(S1, S2, S3)에서 생활관 의 2층 끝단을 연결했을 때 요구되는 방음벽의 최소 높이 와 형태이며, Case 13~24는 음원(S1, S2, S3)에서 생활 관의 지붕 끝단을 연결했을 때 요구되는 방음벽의 최소 높이와 형태이다.
2.1 절에서 언급한 바와 같이 포 사격 충격음은 100Hz 부근에서 가장 큰 에너지를 가지므로 음원의 주파수를 100Hz로 설정하였다.
Case Barrier height Barrier type
2nd floor corner
Case 1 4.3m A
Case 2 4.3m B
Case 3 4.3m C
Case 4 4.3m D
Case 5 5.0m A
Case 6 5.0m B
Case 7 5.0m C
Case 8 5.0m D
Case 9 5.9m A
Case 10 5.9m B
Case 11 5.9m C
Case 12 5.9m D
roof corner
Case 13 5.1m A
Case 14 5.1m B
Case 15 5.1m C
Case 16 5.1m D
Case 17 6.0m A
Case 18 6.0m B
Case 19 6.0m C
Case 20 6.0m D
Case 21 7.2m A
Case 22 7.2m B
Case 23 7.2m C
Case 24 7.2m D
Table 6. Prediction models for insertion loss of Sound barrier
4. 시뮬레이션 결과 분석
4.1 방음벽의 삽입손실 계산
Fig. 5는 Table 6의 실험 모델 중 방음벽 높이 4.3m (Case 1~4)에서 방음벽 형태별 음압분포를 나타낸 것으 로 좌측부터 음원 위치 S1, S2, S3 일 때의 음압분포이다.
Fig. 5(a)는 일자형 방음벽(Type A), Fig. 5(b)는 T형 방 음벽(Type B), Fig. 5(c)는 좌측으로 45° 꺾인 방음벽 (Type C), Fig. 5(d)는 우측으로 45° 꺾인 방음벽(Type D) 의 음압분포이며, 각각 방음벽 설치로 인해 방음벽 상단 에서 회절현상이 일어나는 것을 잘 보여주고 있다.
Table 7은 모든 실험 항목(Case 1~24)에 대한 음원 (S1, S2, S3)별 수음점(M1, M2)에서의 삽입손실 계산 결 과를 나타낸 것이며, Fig. 6는 Table 7의 결과를 방음벽 높이와 형태별로 시각화 한 것이다.
Fig. 6(a)는 일자형 방음벽(Type A)일 때, Fig. 6(b)는 T형 방음벽(Type B)일 때, Fig. 6(c)는 좌측으로 45° 꺾 인 방음벽(Type C)일 때, Fig. 6(d)는 우측으로 45° 꺾인 방음벽(Type D)일 때 방음벽 높이별 삽입손실 값을 나타 낸 것이다. 모든 방음벽 형태에서 음원 S3보다는 음원 S2 가, 음원 S2보다는 음원 S1이 높은 삽입손실 수치를 나 타내므로 음원 위치가 낮을수록 높은 삽입손실 수치를 나타내고 있음을 확인할 수 있으며, 가장 높은 음원 위치 인 S3, 가장 높은 수음점인 M2일 때 가장 낮은 삽입손실 수치를 가진다.
Fig. 6(b)에서는 방음벽이 높아질수록 삽입손실 수치 또한 높아지고 있음을 확인할 수 있으나 Fig. 6(a), (c), (d)에서는 방음벽이 높아지더라도 삽입손실 값이 낮아지 는 구간이 나타난다.
(a) Case 1 (Barrier type A)
(b) Case 2 (Barrier type B)
(c) Case 3 (Barrier type C)
(d) Case 4 (Barrier type D)
Fig. 5. Sound pressure level contour at 100Hz for Case 1~4
(a) Barrier type A (b) Barrier type B
(c) Barrier type C (d) Barrier type D
Fig. 6. Insertion loss by type of Sound barrier
2nd floor corner S1 S2 S3 roof corner S1 S2 S3
Case 1 M1 27.3202 22.6784 16.6905
Case 13 M1 15.8790 12.0914 9.9199
M2 18.8795 12.4919 6.0484 M2 17.8664 12.3449 6.6133
Case 2 M1 9.9192 7.8675 6.0777
Case 14 M1 10.3814 9.2936 8.0136
M2 14.7886 10.3296 4.6611 M2 15.8412 12.2390 6.7026
Case 3 M1 25.9566 25.1457 20.9803
Case 15 M1 20.2130 17.9903 15.1564
M2 14.7442 10.5867 5.8597 M2 17.0633 13.2019 7.3542
Case 4 M1 12.8139 9.8865 6.4731
Case 16 M1 9.8904 5.8898 4.0314
M2 17.0121 11.4368 4.7129 M2 16.1777 10.2802 4.6621
Case 5 M1 17.0481 12.8123 10.2710
Case 17 M1 10.1350 10.3255 11.8929
M2 18.2180 12.4757 6.5564 M2 14.2729 12.1928 8.8735
Case 6 M1 10.3058 8.9091 7.4919
Case 18 M1 16.1839 12.5711 8.1872
M2 15.8427 11.9552 6.3424 M2 20.0620 14.9488 7.0632
Case 7 M1 21.8262 19.0212 15.7062
Case 19 M1 15.5383 19.4992 14.6293
M2 17.0654 13.0821 7.2249 M2 17.5930 17.5877 8.9834
Case 8 M1 10.3382 6.0982 3.9751
Case 20 M1 8.1729 7.0063 7.7216
M2 16.4734 10.4099 4.5788 M2 13.6302 10.2582 6.6903
Case 9 M1 10.3587 10.0710 11.2072
Case 21 M1 10.6281 16.2382 9.2559
M2 14.5079 11.9747 8.4463 M2 13.7645 16.4366 6.9839
Case 10 M1 16.2421 12.9821 8.2453
Case 22 M1 26.0670 13.4999 9.5382
M2 19.9793 15.2611 7.0958 M2 27.4979 14.8454 7.3809
Case 11 M1 14.6409 18.0900 15.4361
Case 23 M1 18.6636 12.7401 8.3908
M2 16.6965 16.6643 9.2641 M2 20.3774 13.3676 5.6883
Case 12 M1 8.3119 6.8147 7.2383
Case 24 M1 9.4639 12.9891 9.5696
M2 13.9123 10.2186 6.4172 M2 13.5349 14.4681 7.9804
Table 7. Insertion loss(dB) of Sound barrier
이는 일반적인 방음벽의 경우 음원과 수음점이 방음벽 보다 낮은 곳에 위치함으로써 회절음이 수음점으로 진행 되지 않으나 포 사격 충격음의 경우 방음벽보다 음원이 높은 곳에 위치하며, 수음점 또한 지면에서 이격되어 있 으므로 방음벽 상단 회절음이 지면방향으로 진행하고 지 면에서 반사된 음과 직진음의 보강으로 오히려 방음벽 높이가 더 높음에도 효율이 떨어지는 구간이 나타난 것 으로 볼 수 있다. Yoon et al(2016)의 실험 결과에서도 수음점이 지면과 이격되어 있을 경우 방음벽과의 반사음, 직진음과 반사음과의 간섭효과로 인해 삽입손실 값이 변 동되는 특성을 보여주었다. 이러한 결과를 통해 음원과 수음점의 위치, 회절각이 삽입손실 수치에 영향을 미친다 는 것을 알 수 있다. 따라서 포 사격 충격음의 음압감소 를 위해서는 단순히 높은 방음벽을 설치하는 것이 아닌 음원, 수음점의 위치와 지형의 특성을 고려하여 높이를 설정해야 한다.
4.2 최적의 방음벽 높이 & 형태 선정
유리창이 파손될 수 있는 최소 음압 160dB과 생활관과 가장 가까운 거리에 위치한 4번 포에서의 포 사격 충격음 168.54dB을 고려 시 방음벽 설치를 통해 8.54dB 이상의 삽입손실을 확보해야 생활관의 손상을 막을 수 있다. 포 신 각도가 20°, 30°, 45°일 때 요구되는 최소 방음벽의 높 이는 각각 4.3m, 5.0m, 5.9m이다. 음원위치 S1, S2의 경 우 낮은 높이의 방음벽에서도 삽입손실 요구치를 충족하 지만 S3을 포함하여 어떠한 음원 위치에서도 이 조건을 충족하는 방음벽은 Case 11(5.9m C type), Case 17(6.0m, A type), Case 19(6.0m, C type) 이므로 음원과 수음점의 가시선보다 높게 방음벽을 설치하는 것이 중요하다는 것 을 확인할 수 있다. 모든 음원위치에서 8.54dB 이상의 삽 입손실을 가지는 Case 11(5.9m C type), Case 17(6.0m, A type), Case 19(6.0m, C type) 세 가지 방음벽 중에서 방음벽 높이가 가장 낮으면서도 음원 S3 수음점 M2에서 9.2641dB로 가장 높은 삽입손실을 보여주는 Case 11(5.9m C type) 방음벽이 가장 최적의 효과를 나타내는 것으로 평가된다.
5. 결론
포 사격 충격음으로 인한 아군의 구조물 피해 방지를 위해서는 포와 구조물 사이에 적정 이격거리(71.6m) 이 상 이격시켜야 하나 기존에 적정 이격거리 이하로 구축 된 포상과 구조물에 대해서는 피해 방지를 위해 방음벽
설치가 요구된다. 본 연구에서는 경계요소법을 적용한 모 델을 통해 00 포병부대의 지형조건에서 다양한 형태의 방음벽에 대한 삽입손실을 시뮬레이션하였으며 최적의 성능을 발휘할 수 있는 방음벽의 높이(5.9m)와 형태(C type)를 제시하였다.
이번 연구에서는 가장 대중적으로 사용되는 방음벽 형 태 4가지로만 시뮬레이션을 진행하였다. 방음벽 상단부 의 형상이 방음벽 성능에 가장 많은 영향을 미치는 만큼 더 다양한 형태의 방음벽을 고려할 수 있을 것이다. 또한 155mm 자주포 최대 장약에 대한 음압데이터를 확보할 수 없어 155mm 견인포 데이터를 이용하였으나 향후 탄 종별 최대 장약에 의한 음압 데이터를 확보하여 보다 정 확한 계산을 통해 포병부대의 포상설계를 지원한다면 신 속한 전투대응태세를 확보함과 동시에 원활한 부대 운영 이 모두 가능할 것으로 보인다.
References
1. 강추원, (2014), 발파공학 A to Z, 구미서관, 서울, pp. 366-389
2. 황철호, (2002), “방음벽의 설계인자와 성능”, 한국소 음진동공학회, 소음ㆍ진동, 제12권, 제6호, pp. 395- 403
3. Han, H. S., Lee, K. H., Park, S. H. and Jeon, S.
H., (2017), “Investigation of the Effect for the Reverberation of a Shooting Blast Sound to the Structural Safety in the Military Shooting Range”, Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering, Vol. 27, No. 4, pp. 425-433 4. Hwang, C. H., (2008), “Evaluation of the
Performance of the Noise Barrier Using the BEM”, Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering, Vol. 18, No. 1, pp. 94-100 5. Im, C. W., (2002), Time Domain Numerical
Computation of Noise Reduction by Diffraction and Finite Impedance of Barriers, M.S Thesis, Seoul National University, pp. 19-32
6. James, H. P., Ben, T. M., Ron, H. M., R.W. M., Ilia, L. G. and Dennis, L. C., (1985), “Direct determination of the adequacy of hearing protective devices for use with the M198, 155mm towed howitzer”, USAARL REPORT, No. 85-14
7. Kang, K. J., An, S. T., Choi, E. J. and Hong, S.
K., (2009), “Research trends on the impact noise generated by gunfire”, Journal of KSNVE, Vol. 19, No. 2, pp. 4-8
8. Kim, E. S., Kim, B. S. and Kim, K. I., (2010),
“Transfer Characteristic of Large Arms Shooting Noise at Far Field”, Journal of KSNVE, pp. 218- 219
9. Kurze, U. J., (1974), “Noise reduction by barriers”, Journal of the Acoustical Society of America, Vol.
55, pp. 504-518
10. Maekawa, Z., (1968), “Noise reduction by screens”, Appl. Acoust, Vol. 1, pp. 157-173
11. Peter, M. J. and Vicente, C. H., (2010), “OpenBEM
- An open source Boundary Element Method software in Acoustics”, internoise 2010, pp. 1-10 12. Yeo, C. M., Park, S. H., Lee, H. S., Kim, Y. S.,
Chung, H. S. and Jeong, H. M., (2014), “A Study on the Design and Testing of 155mm Howitzer Silencer”, Journal of the Korean Society for Power System Engineering, Vol. 18, No. 5, pp. 144-149 13. Yoon, J. W., Jang, K. S. and Cho, Y. T., (2016),
“Acoustic Performance Evaluation and Prediction for Low Height Noise Barriers Installed Adjacent To Rails Using Scale Down Model”, JOURNAL OF THE KOREAN SOCIETY FOR RAILWAY, Vol.
19, No. 2, pp. 124-134
박 준 (ORCID : https://orcid.org/0000-0003-2320-6290 / [email protected]) 2011 한국해양대학교 나노반도체공학 학사
2020~ 현재 국방대학교 국방과학학과 석사과정 관심분야 : 국방 시뮬레이션, 무기체계 획득 등
하 용 훈 (ORCID : https://orcid.org/0000-0002-2516-9510 / [email protected]) 1994 해군사관학교 해양학 학사
1997 서울대학교 해양학 학사 2000 미국 해군대학원 공학음향학 석사 2009 서울대학교 조선해양공학 박사 2019~ 현재 국방대학교 국방과학학과 교수
관심분야 : 표적탐지 및 추적, 수중음향 및 대잠전 관련 M&S, 신호처리 등
