5급 공채 2차

2019년 5급 공채 기술 2차 소음진동학

문제 4개 · 50점. 참고 답안·채점 기준은 앱에서 볼 수 있습니다.

제1문 (15점)

그림은 질량(m)－용수철(k)－점성감쇠기(c)로 구성된 1자유도 진동계이다. 질량은 5kg이고, 이 질량에 의해 용수철에는 수직 방향으로 10mm 정적 처짐이 발생한다. 용수철과 점성감쇠기의 질량은 무시한다. 다음 물음에 답하시오. (단, 계산 결과의 유효숫자는 3개로 표기한다) (총 15점)
[그림]
  1. (1) 진동계의 비감쇠 고유진동수[Hz]를 구하시오. (3점)
  2. (2) 정적 평형상태에 있는 질량에 초기 변위 8mm를 주어 자유 진동을 유발한다. 10회 진동 후에 관측된 진폭이 1mm이다. 진동계의 점성감쇠비(\zeta)를 구하시오. (5점)
  3. (3) 조화 가진력(harmonic force)에 의해 발생하는 조화 응답의 최대 진폭이 2mm이다. 2)에서 구한 점성감쇠비를 사용하여, 조화 가진력의 크기[N]를 구하시오. (7점)

제2문 (15점)

벽에 적절한 흡음 타일을 부착하여 좋은 음향 특성을 가진 방으로 만들고자 한다. 잔향 시간(reverberation time)을 측정하면 흡음 타일의 흡음 계수를 알 수 있다. 이 방은 직육면체이고, 가로, 세로, 높이가 각각 8m, 9m, 10m이다. 벽면의 일부(40m2)에 흡음 타일이 붙어있다. 다음 물음에 답하시오. (단, 계산 결과의 유효숫자는 4개로 표기한다) (총 15점)
  1. (1) 이 방을 확장 음장(diffuse field)이라고 가정하면, 사빈(Sabine)이 유도한 잔향 시간 공식을 사용할 수 있다. 이 공식은 잔향 시간(\tau)을 음속(c_{{0}}), 공간의 부피(V), 공간을 둘러싸는 면의 총면적(A), 평균 흡음 계수({\overline{{\alpha}}})의 함수로 표현한 것이다. 그리고, 실제로 잔향 시간을 측정할 때는 음향 에너지가 60dB 감소하는 데 소요되는 시간(T_{{60}})을 사용한다. 이렇게 유도된 사빈의 잔향 시간(T_{{60}})을 공간의 부피(V), 공간을 둘러싸는 면의 총면적(A), 평균 흡음 계수({\overline{{\alpha}}})의 함수로 표현하시오. (단, 음속은 343m/s이다) (3점)
  2. (2) 현재 붙어 있는 흡음 타일을 잠시 제거한 후 측정한 잔향 시간(T_{{60}})은 5초, 제거했던 흡음 타일을 다시 붙인 후 측정한 잔향 시간(T_{{60}})은 2초일 경우, 흡음 타일의 흡음 계수를 구하시오. (7점)
  3. (3) 실내의 잔향 시간을 1초로 줄이기 위해서 벽면에 추가로 붙여야 하는 흡음 타일의 면적[m2]을 구하시오. (5점)

제3문 (10점)

공사장 소음과 도로교통 소음으로 고통 받는 민원인이 거주하는 지점에서 소음을 측정하였다. 낮에 10분 동안 측정한 1/1옥타브밴드 등가 소음의 음압레벨(SPL)이 아래 표와 같을 때, 다음 물음에 답하시오. (단, 계산 결과의 유효숫자는 4개로 표기한다) (총 10점)
1/1옥타브밴드 중심주파수 [Hz]2505001,0002,0004,000
측정된 음압레벨 [dB]6063676660
A 특성 청감 보정량 [dB]－8.6－3.20＋1.2＋1.0
B 특성 청감 보정량 [dB]－1.4－0.30－0.2－0.8
C 특성 청감 보정량 [dB]000－0.2－0.8
  1. (1) 측정된 소음의 총 음압레벨을 dB와 dBA 단위로 각각 구하시오. (7점)
  2. (2) 공사장 소음과 도로교통 소음의 주파수는 서로 다르고, 공사장 소음만 발생할 때 10분 동안 측정한 등가 소음의 음압레벨은 66dBA이다. 도로교통 소음의 음압레벨[dBA]을 구하시오. (3점)

제4문 (10점)

압전소자 형태의 가속도계를 사용하여 진동신호를 계측하고자 한다. 다음 물음에 답하시오. (총 10점)
  1. (1) 실험에 사용되는 가속도계의 질량에 따라 감도(sensitivity)와 측정 가능한 주파수 대역이 달라진다. 가속도계의 질량과 감도의 관계, 가속도계의 질량과 유효 측정 최대 주파수의 관계를 각각 기술하시오. (6점)
  2. (2) 가속도계의 부착 방식 중 나사(stud)식과 밀납(beewax)식의 장단점을 편리성과 유효 측정 주파수 대역 측면에서 비교하여 설명하시오. (4점)