발포 스펀지 의자 시트의 진동전달 특성에 관한 연구

Abstract

각종 영상 체험관의 등장과 영화산업의 급성장에 의한 영화상영관의 증가와 더불어 영상물 상영관에 대한 시설 또는 설비의 개선으로 관객의 영화 관람효과를 극대화 시키려는 노력이 다양하게 진행되고 있다. 그 중 관람용 특수 의자는 3D영상물의 특정한 장면과 연동시켜 최상의 관람효과를 꾀하고 있다. 현재 설비된 의자는 공·유압제어에 의한 병진 또는 회전의자, 안개상(狀)의 분무장치, 간헐적으로 진동하는 의자 등을 들 수 있다. 이들 중 진동의자는 CGV의 일부 영화관에 시험적으로 사용하고 있으나 제품의 설계시 의자의 동특성해석, 인체로의 전달진동 및 관객의 관람효과 등의 면밀한 연구 검토를 거치지 않고 경험에 의한 설계로 제작되고 있는 실정이다. 진동의자는 시트와 등받이로 구분되어 있지만 진동에 대한 감응은 대부분 시트에서 느끼기 때문에 본 연구에서는 의자 시트의 동특성을 해석 하였다. 시트는 주 재질이 발포 스펀지(foaming sponge)로 비비례 감쇠특성을 갖으며, 감쇠효과가 크고 제조시 첨가되는 경화제(hardner)와 밀도(density)에 따라 그 물성이 변화한다. 이런 이유로 의자 시트의 동특성해석에 필수요소인 발포 스펀지의 기계적 성질과 감쇠상수 등의 표준적인 물성치의 파악이 어렵다. 따라서 유한요소법 등의 이론해석적인 방법으로 의자의 동특성을 해석하기에는 어려움이 있다. 이 논문에서는 발포 스펀지 의자 시트에 실험모드해석법[1]∼[3]을 적용하여 실험에 의한 동정으로 진동전달특성을 연구 검토한다. 실험모드해석법은 실험을 통해 얻어진 전달함수를 통해 일부 전달함수로부터 전체전달 함수를 산정 할 수 있는 특성을 가진다. 이 특성을 이용하여 의자 시트의 특정 가진점에 대한 응답점의 진동전달함수(receptance)를 구하고, 전역곡선맞춤(global curve fitting)[4]∼[6]에 의하여 비감쇠고유진동수와(undamped natural frequency), 모드 감쇠비(modal damping ratio) 및 모드 벡터(modal vector)[7], [8]를 구한다. 구해진 모드벡터를 이용하여 임의의 가진점에 대한 전체 전달함수를 산정하고 이를 설계에 이용 할 수 있도록 한다. 발포 스펀지 의자 시트의 구조적 특성으로 진동전달이 가진점 부근에 집중되는 현상을 확인할 수 있었으며, 이를 보완하기 위하여 보조재를 시트 내부에 삽입하였고, 그 결과 양호한 진동전달특성을 얻을 수 있었다.