스피커 가진에 의한 폴리머의 진동특성에 관한 연구

Abstract

본 연구는 자동차 실내・외 부품으로 많이 사용되고 있는 폴리머를 대상으로 진동제어에 필요한 제진특성의 역학적 기본 물리량인 손실계수와 영율을 구하였다. 특히 폴리머가 비금속 재료인 점을 고려하여 시편에 진동을 가진할 수 있도록 기존의 전자기식 가진 방법 대신 스피커를 이용하였다. 시편의 진동변위를 비접촉식으로 측정하기 위해 신뢰성이 높은 레이저진동계를 이용하였다. 또한 현장에서 사용할 수 있는 데이터 확보를 위해 온도를 -10 oC에서 60 oC까지 변화시키면서 두 양에 대한 DB를 구축하였다. 시편으로는 현재 자동차회사에서 사용하고 있는 폴리머로서 ABS, PE, PP, PA, PC, PMMA, POM 등 총 10종을 사용하였다. 시험방법은 ASTM 756을 비롯하여 표준규격에서 권장하고 있는 비접촉식 가진 및 비접촉식 측정 방법을 적용하였다. 손실계수는 반치폭 (3 dB) 방법을 적용하여 구했으며, 영율은 공진주파수를 측정하여 산출하였다. 측정결과 본 연구에 사용된 시편들의 온도변화에 따른 손실계수와 영율은 다음의 3가지 그룹으로 분류할 수 있었다.

그룹 I : ABS, PC, PC-ABS 시편으로 온도가 증가함에 따라 손실계수와 영율이 일정한 특성을 보였다. 그룹 II : POM 시편으로 온도 증가에 따라 손실계수는 일정하지만 영율은 감소하는 특성을 보였다. 그룹 III : HDPE, LDPP, PA, PMMA, PP, PPF 시편들로 온도가 증가함에 따라 손실계수가 특정 온도에서 피크값을 가진 후 다시 감소하고 영율은 선형적으로 감소하는 특성을 가졌다. 특히 그룹 III은 시편들은 온도변화에 따라 공진 주파수의 변화가 다른 시편들 보다 많이 일어나는데 주요 요인은 온도에 따른 음속변화에 의한 것이다.

본 연구에서 적용한 스피커에 의한 진동 가진방법으로 손실계수와 영율을 신뢰성 있게 산출할 수 있음을 확인하였으며 따라서 이 방법은 폴리머 재료 외에도 모든 비철 금속재에도 적용할 수 있어 그 활용성이 클 것으로 기대된다. 또한 온도변화에 따른 측정된 손실계수와 영율 값은 현장에서 직접 사용할 수 있는 자료라고 사료된다.