방진재의 원리와 설계

방진재의 정의

방진재는 회전 기계의 진동이 기초와 건물 구조체로 전달되는 것을 막는다.

기계와 기초 사이에 끼워, 기계의 가진력이 기초로 넘어가는 힘을 줄인다.

방진재는 스프링처럼 에너지를 저장하고 댐퍼처럼 에너지를 열로 소산시킨다.

고유진동수와 공진 회피

방진의 핵심은 고유진동수를 가진진동수보다 충분히 낮게 잡는 데 있다.

고유진동수는 스프링 상수 k와 질량 m으로 정해지며, 이 식으로 k를 정해 낮추는 것부터 설계가 시작된다.

가진진동수가 고유진동수의 √2배를 넘으면 전달률이 1보다 작아져 방진 효과가 생긴다.

공진 부근에서는 감쇠가 전달률을 억제하는 유일한 수단이 된다.

계산 예: 1,450rpm 압축기

앞 문제의 정답은 '생긴다'다. 2배는 √2보다 크므로 방진 효과가 생긴다.

압축기 회전수 1,450rpm이면 강제진동수는 1,450을 60으로 나눈 24.2Hz다.

방진 효과를 얻으려면 고유진동수가 24.2를 √2로 나눈 17.1Hz 이하여야 한다.

이때 필요한 정적 처짐은 약 0.086cm 이상이다. 처짐이 0.1cm 안팎이면 충분하다.

방진재의 종류 비교

방진재는 금속 스프링, 고무 방진재, 공기 스프링으로 나뉜다.

금속 스프링은 감쇠가 작아 저주파 차진에 유리하고, 고무는 고주파 차진에 우수하다.

공기 스프링은 하중이 바뀌어도 높이를 일정하게 유지하며, 공급 설비가 필요하다.

직접 풀어 보자. 고주파 차단에 유리한 방진재를 고른다.

설치 구성과 주의사항

직전 문제의 정답은 고무 방진재다. 고무형은 고주파 대역에서 전달률이 더 빨리 떨어진다.

방진재는 기계와 기초 사이에 두고, 관성블록을 거쳐 바닥 구조체로 지지한다.

배관과 덕트는 방진 이음으로 연결해 벽 관통부와의 접촉을 차단한다.

방진 지지대와 기계 사이에 강성 결합이 생기면 방진 효과가 사라진다.

규제기준과 암기 정리

생활소음·진동은 「소음·진동관리법」 시행규칙 별표 8의 규제기준으로 관리한다.

측정은 환경부장관이 정한 소음·진동공정시험기준에 따른다.

방진 설계의 출발점은 공진 회피이고, 배관에는 유연 접속을 둔다.

답안에는 기준 명칭과 측정 방법을 함께 쓴다.