무향실
"오늘의AI위키"의 AI를 통해 더욱 풍부하고 폭넓은 지식 경험을 누리세요.
1. 개요
무향실은 소리의 반사를 최소화하여 음향 실험 및 측정을 위한 시설이다. 음향 무향실은 자유 음장 조건을 구현하기 위해 벽, 천장, 바닥을 높은 흡음성으로 마감하며, 공업 제품이나 가전 제품의 작동음 측정, 음향 기기 개발 등에 사용된다. 무향실은 외부 소음을 차단하고 실내의 반향을 없애, 피측정물의 소리만을 충실히 측정할 수 있도록 한다. 또한, 전파 흡수 재료를 사용하여 전자기파 반사를 최소화하는 RF 무향실도 존재하며, 안테나 및 레이더 테스트, 전자기 간섭 측정 등에 활용된다.
더 읽어볼만한 페이지
- 무음 - 침묵하는 다수
침묵하는 다수는 특정 집단의 의견이 억압되어 공개적으로 표현하지 못하는 다수를 지칭하는 용어로, 정치적 상황에서 널리 사용되었으나 분열을 조장한다는 비판도 받는다. - 무음 - 명상
명상은 다양한 문화와 종교에서 수행되는 심신 수련 방법으로, 정신을 집중하고 내면을 성찰하며, 스트레스 감소, 불안 완화, 집중력 향상 등의 긍정적인 효과가 있는 것으로 알려져 있다. - 전자기파 - 자외선
자외선은 요한 빌헬름 리터가 발견한 보이지 않는 광선으로, 인체에 긍정적, 부정적 영향을 모두 미치며, 다양한 분야에 응용되고 오존층 감소로 인해 자외선 지수가 증가하여 주의가 요구된다. - 전자기파 - 지향성 에너지 무기
지향성 에너지 무기는 전자기파, 입자 빔, 음파 에너지를 집중시켜 목표물을 타격하는 무기로, 레이저, 마이크로파 등 다양한 형태로 개발되고 있으나 인체 위해성 및 윤리적 문제, 국제법 위반 가능성을 내포하고 있다. - 음향학 - 신시사이저
신시사이저는 전자 회로로 소리를 합성하는 전자 악기로, 1960년대 로버트 무그 등에 의해 현대적인 형태로 발전하여 다양한 음향 합성 방식을 사용하며 여러 장르의 음악과 영화 사운드트랙에 널리 활용된다. - 음향학 - 사인파
사인파는 고조파가 없는 단일 주파수 파형으로, 삼각함수로 표현되며 진폭, 각진동수, 위상 등의 매개변수로 특징지어지고, 푸리에 분석을 통해 복잡한 파형으로 분해 및 합성이 가능하며, 전자공학, 음악, 물리학 등 다양한 분야에서 활용된다.
| 무향실 | |
|---|---|
| 개요 | |
| 종류 | 음향 실험실 |
| 용도 | 반사음이 없는 환경 제공 |
| 설계 및 기능 | |
| 벽 구조 | 흡음재 사용 쐐기 또는 피라미드 형태 |
| 바닥 구조 | 와이어 메시 그릴 스프링 위에 설치 |
| 목적 | 반사 및 잔향 최소화 |
| 음향 효과 | 완벽한 침묵 방향 감각 상실 유발 가능성 |
| 활용 분야 | 음향 측정 소음 테스트 심리 음향 연구 스피커, 마이크 테스트 |
| 전파 무반사실 | 전파 흡수 물질 사용 안테나 테스트, 전자파 장해 측정 |
| 추가 정보 | |
| 기타 특징 | 특이한 음향 경험 제공 폐쇄 공포증 유발 가능성 |
| 안전 고려 사항 | 장시간 체류 시 주의 필요 비상 연락 시스템 필요 |
2. 음향 무향실
음향 무향실은 소리의 반사를 최소화하여 음향 실험 및 측정을 위한 환경을 제공한다. 이러한 시설은 스피커 테스트와 같이 사람이 거주하는 야외에서는 테스트가 불가능할 정도로 큰 음량을 다루기 위해 필요하게 되었다.[1]
무향실은 일반적으로 "자유 음장" 조건, 즉 반사되는 소리가 없는 상태에서 실험을 수행하기 위해 사용된다. 자유 음장이란 모든 음향 에너지가 거의 반사되지 않고 음원에서 멀어지는 환경을 의미한다. 무향실에서는 스피커의 전달 함수나 산업 기계의 소음 지향성 등을 측정하는 실험이 이루어진다.[1]
일반적으로 무향실 내부는 매우 조용하며, 소음 수준은 10–20 dBA 정도이다. 2005년에는 가장 우수한 무향실이 −9.4 dBA를 기록했고,[2] 2015년에는 마이크로소프트 캠퍼스 내 무향실이 −20.6 dBA로 세계 기록을 경신했다.[3] 사람의 귀는 0 dBA 이상의 소리를 감지할 수 있기 때문에, 무향실에서는 주변 환경을 소리가 없는 것으로 인식한다. 이러한 정적 때문에 일부 사람들은 방향 감각을 잃기도 한다.[2]
무향실은 벽에 부딪히는 음파의 반사를 최소화한다. 벽, 천장, 바닥은 흡음성이 높은 재료로 마감되어 자유 음장 조건을 구현하고,[12] 실외의 소리나 진동을 차단하며 실내 반향을 없애기 위해 두꺼운 흡음재로 덮여 있다.[11] 잔향 시간은 거의 0에 가깝다.[13] 따라서 주변 소리의 반사에 영향을 받지 않고 측정 대상의 소리만 정확하게 측정할 수 있다.[13]
무향실은 잔향이 거의 없어, 청각적으로는 벽, 바닥, 천장 등 주변 물체가 없는 상태와 유사하다. 따라서 무향실에서 조명을 끄면 독특한 부유감을 느낄 수 있다. 또한, 대화 시 발성된 에너지 대부분이 흡수되어 역제곱 법칙이 거의 정확하게 적용, 조금만 멀어져도 소리가 매우 작게 들린다.
2. 1. 작동 원리
무향실에서 소리의 반사가 최소화되는 원리는 다음과 같다. 입사 음파(I)가 무향실 벽에 부딪히면, 벽을 구성하는 쐐기(W)에 의해 여러 파동(R)으로 반사된다. 이 반사파는 쐐기 사이의 공기 틈(A)에서 "위아래로 튕기며" 정상파 패턴을 만든다. 이 과정에서 공기 분자의 점성, 특히 코너(C) 부근에서 음향 에너지가 소산된다.[4] 쐐기 제작에 사용되는 폼 재료는 파동과 벽의 상호 작용 과정에서 추가적인 에너지 소산을 유발한다.[5] 결과적으로, 반사파(R) 중 원래 방향(I)으로 되돌아가는 구성 요소(R')가 크게 감소한다. 이 설명은 2차원이지만, 실제 무향실의 3차원 쐐기 구조에도 적용된다.[6]
무향실은 벽, 천장, 바닥을 높은 흡음성 재료로 마감하여 자유 음장 조건을 구현한다.[12] 실외의 소리나 진동을 완전히 차단하고, 실내 반향을 없애기 위해 바닥, 천장, 벽을 두꺼운 흡음재로 덮는다.[11] 잔향 시간은 거의 0에 가깝다.[13]
일반적으로 글라스울을 철사 틀과 얇은 천으로 만든 쐐기 모양 틀 안에 넣어 뾰족한 부분을 방 안쪽으로 향하게 설치한다. 글라스울은 자체로도 흡음성이 뛰어나지만, 쐐기 모양으로 만들면 음파가 인접한 쐐기 표면에서 반복적으로 반사되면서 감쇠(흡음) 효과가 더욱 커진다.
또한, 방 전체가 건물로부터 탄성체를 통해 띄워져 방음 처리되는 경우도 있다.
2. 2. 구조
무향실의 구조는 글라스울을 철사 틀과 얇은 천으로 만든 쐐기 모양 틀 안에 넣어 만든다. 쐐기의 뾰족한 쪽을 방 안쪽으로 향하게 하여 바닥, 벽, 천장에 틈 없이 많이 설치한다. 바닥은 널빤지 모양의 철제 틀이나 격자 모양으로 늘인 와이어 등으로 띄운다.[6] 글라스울은 자체로도 훌륭한 흡음재이지만, 쐐기 모양으로 만들면 쐐기면에 닿은 음파가 옆 쐐기 표면에서 반사를 반복하며 약해지기 때문에 흡음 효과가 더 커진다.[6] 이는 빛의 반사·흡수와 비슷한 원리인데, 많은 바늘을 묶어 뾰족한 끝을 정렬하면 바늘 표면에서 빛이 반사되더라도, 끝면에 들어온 빛은 옆 바늘 표면에서 반사를 반복하며 안쪽으로 들어가 결국 검게 보이는 것과 같다.또한, 방음을 위해 방 전체를 건물에서 탄성체로 띄우는 경우도 있다.[6]
2. 3. 반무향실 (Semi-anechoic chamber)
반무향실은 바닥을 흡음 처리하지 않은 무향실을 말한다. Semi-anechoic chamber영어는 무거운 장비를 측정할 때 사용하는데, 이는 전파 무반사실의 메쉬 격자가 지탱할 수 없는 자동차, 세탁기, 산업 기계와 같은 무거운 물품을 지지하기 위한 단단한 바닥이 있기 때문이다.[7] 녹음 스튜디오에서 반무향실을 활용하는 경우가 많다.[7]"반무향실"과 "완전한 무향실"의 구분은 명확하지 않다. 어떤 경우에는 두 용어가 같은 의미로 사용되기도 한다.[7] 다른 경우에는 반사되는 바닥 유무에 따라 구분하는데, 반무향실은 이상적으로 반사되는 바닥을 가져 단일 반사 표면으로 자유 음장 조건을 생성하는 반면, 완전한 무향실은 그렇지 않다.[8][9] 또 다른 구분 방식은 크기와 성능에 따른 것으로, 반무향실은 기존 방에 음향 처리를 한 것일 수 있고, 완전한 무향실은 특별히 제작되어 더 크고 우수한 무반향 성능을 가질 수 있다.[10]
바닥면만 흡음 처리가 되지 않은 반무향실은 무게가 있는 가전제품이나 자동차 등을 측정하는 경우에 사용된다.
2. 4. 활용 분야
무향실은 음향학에서 반사 신호가 없는 "자유 음장" 조건에서 실험을 수행하는 데 사용된다. 자유 음장이란 모든 음향 에너지가 거의 반사 없이 음원에서 멀어지는 것을 의미한다. 일반적인 무향실 실험에는 스피커의 전달 함수 측정이나 산업 기계에서 발생하는 소음의 지향성 측정이 포함된다.[1]무향실은 벽, 천장, 바닥을 높은 흡음성으로 마감하여 자유 음장 조건을 구현한다.[12] 실외의 음향이나 진동을 완전히 차단함과 동시에, 바닥, 천장, 벽을 두꺼운 흡음재로 덮어 실내의 반향이 생기지 않도록 한다.[11] 잔향 시간은 거의 0이 된다.[13] 따라서 주변 소리의 반사 정도에 영향을 받지 않고 피측정물의 발생 또는 검출하는 소리만을 충실히 측정할 수 있다.[13]
이러한 특성을 활용하여 무향실은 다음과 같은 분야에서 활용된다.
2. 5. 무향실 경험
무향실은 잔향이 거의 없어, 청각적으로 벽, 바닥, 천장 등 주변에 아무 물체도 없는 것과 같은 상태를 만든다. 이러한 환경에서 실내 조명을 끄면 독특한 부유감을 느낄 수 있다. 대화 시 발성된 에너지 대부분이 실내 내면에 흡수되므로, 들리는 음량은 화자와의 거리 제곱에 반비례한다는 물리학의 역제곱 법칙이 거의 정확하게 적용된다. 따라서 조금만 멀어져도 소리가 매우 가늘게 들린다. 이는 마치 천장과 벽에 검은 도색을 한 방이 흰색 방보다 어둡게 느껴지는 것과 같은 원리이다.3. 전파 무향실 (Radio-frequency anechoic chambers)
무선 주파수(RF) 무향실은 방사선 흡수 재료(RAM)를 사용하여 전자기파 반사를 최소화하는 공간이다. 음향 무향실과 유사해 보이지만, 내부 표면은 음향 흡수 재료 대신 방사선 흡수 재료로 덮여 있다.
RF 무향실은 주로 안테나 복사 패턴 및 전자기 간섭 측정을 위한 안테나 테스트, 레이더 테스트 등에 사용된다. 특히, 셀룰러 네트워크, 와이파이, 블루투스, LTE, MIMO, RFID, GPS 등 다양한 기술을 통합하는 복잡한 장치의 안테나 설계에서 성능(이득, 효율성, 패턴 특성 등)을 충족하는 데 중요한 역할을 한다.
RF 무향실은 패러데이 새장 원리를 이용해 설계된 차폐실 내부에 설치되는데, 이는 내부 반사 최소화, 외부 신호 침투 방지, 테스트 신호 외부 유출 방지 등의 특성을 확보하기 위함이다.
3. 1. 전파 흡수체 (RAM: Radiation-absorbent material)
전파 흡수체(RAM)는 다양한 입사각에서 들어오는 무선 주파수 (RF) 방사선(비이온화 방사선이라고도 함)을 최대한 효과적으로 흡수하도록 설계된 재료이다. 전파 흡수체가 효과적일수록 반사되는 RF 방사선의 수준은 낮아진다. 전자기 적합성 (EMC) 및 안테나 방사 패턴 측정 시, 반사파를 포함한 불필요한 신호는 측정 오류 및 모호성을 유발할 수 있으므로, 이러한 위험을 피하기 위해 반사파는 무시할 수 있을 정도로 작아야 한다.[1]3. 2. 주파수 효율성
높은 주파수의 파동은 파장이 짧고 에너지가 높으며, 낮은 주파수의 파동은 파장이 길고 에너지가 낮다. 이는 관계에 의해 설명되는데, 여기서 λ(람다)는 파장, v는 파동의 위상 속도, 는 주파수를 나타낸다. 특정 파장을 차단하려면, 콘의 크기가 해당 파장을 흡수할 수 있도록 적절해야 한다. 무향실의 성능은 최저 작동 주파수에 의해 결정되는데, 이 주파수에서 내부 표면으로부터 측정된 반사가 높은 주파수에 비해 가장 두드러지게 나타난다. 피라미드형 방사선 흡수 재료(RAM)는 입사파가 내부 챔버 표면에 수직으로 입사하고, 피라미드의 높이가 대략 와 같을 때 가장 흡수력이 높다. 여기서 는 자유 공간의 파장이다. 따라서 동일한 (정사각형) 밑면 크기에 대해 RAM의 피라미드 높이를 높이면 낮은 주파수에서의 챔버 효율이 향상되지만, 비용이 증가하고, 정의된 크기의 챔버 내부에서 사용할 수 있는 방해받지 않는 작업 공간이 줄어든다.[1]
3. 3. 차폐실 설치
RF 무향실은 패러데이 새장 원리를 사용하여 설계된 차폐실 내부에 설치된다. 이는 무향실이 필요한 대부분의 RF 테스트가 다음의 특성을 요구하기 때문이다.- 내부 표면의 반사를 최소화
- 원치 않는 신호가 내부로 침투하여 테스트 중인 장비에 간섭을 일으키는 것을 감쇠
- 테스트 누출이 외부로 새는 것을 방지
3. 4. 챔버 크기 및 시운전
낮은 방사 주파수에서 원거리 전계 측정을 하려면 크고 값비싼 무향실이 필요할 수 있다. 하지만, 레이더 단면적 측정과 같은 경우, 시험 대상의 크기를 줄이고 무향실 크기를 줄일 수 있다. 이는 시험 주파수의 파장이 더 높은 주파수에서 시험하여 비례적으로 축소하는 방식으로 가능하다.무선 주파수 무향실은 일반적으로 하나 이상의 공인된 표준화 표준의 전기적 요구 사항을 충족하도록 설계된다. 예를 들어, 항공기 산업에서는 자체 사양 또는 MIL-STD 461E와 같은 군사 사양에 따라 항공기용 장비를 시험할 수 있다. 무향실 건설 후에는 표준 충족 여부를 확인하기 위해 시운전 중에 인수 검사가 수행되며, 충족 시 인증서가 발급된다. 무향실은 주기적으로 재검사를 받아야 한다.
3. 5. 작동 사용
무향실 내에서 시험 및 지원 장비를 구성할 때는 원치 않는 반사를 일으킬 위험이 있는 금속(전도성) 표면을 가능한 한 적게 노출해야 한다. 이는 시험 중인 장비를 지지하기 위해 비전도성 플라스틱 또는 목재 구조물을 사용하여 달성되는 경우가 많다. 금속 표면을 피할 수 없는 경우, 설치 후 RAM 조각으로 덮어 가능한 한 반사를 최소화할 수 있다.시험 장비(시험 중인 장비와 반대)를 챔버 내부에 배치해야 하는지, 외부에 배치해야 하는지에 대한 신중한 평가가 필요할 수 있다. 일반적으로 대부분의 장비는 외부 간섭과 챔버 내부의 방사선으로부터 보호하기 위해 주 시험 챔버에 부착된 별도의 차폐실에 위치한다. 주 전원 및 시험 신호 케이블을 시험 챔버에 연결하려면 고품질의 필터링이 필요하다.
광섬유 케이블은 일반적인 RFI에 면역이고 챔버 내에서 반사가 거의 없기 때문에 신호 케이블에 사용되기도 한다.
3. 6. 건강 및 안전
무선 주파수(RF) 무향실과 관련하여 다음과 같은 건강 및 안전 위험 요소가 있다.- RF 방사선 위험
- 화재 위험
- 갇힘 사고
측정 중에는 무향실 안에 인원이 들어가는 것이 일반적으로 허용되지 않는데, 이는 인체로부터 원치 않는 반사를 일으킬 뿐만 아니라, 높은 RF 전력에서 테스트를 수행하는 경우 관련 인원에게 방사선 위험을 초래할 수 있기 때문이다. 이러한 위험은 RF 또는 비전리 방사선에서 비롯되며, 더 높은 에너지의 전리 방사선은 아니다.
방사선 흡수 재료(RAM)는 RF 방사선을 매우 흡수하므로, 입사 방사선은 RAM 내에서 열을 발생시킨다. 이것이 적절하게 발산되지 못하면 핫 스팟이 발생하여 RAM의 온도가 연소 지점까지 상승할 위험이 있다. 송신 안테나가 실수로 RAM에 너무 가까이 접근하면 이러한 위험이 발생할 수 있다. 상당히 낮은 송신 전력 수준에서도 높은 이득 안테나는 전력을 충분히 집중시켜 그 개구부 근처에 높은 전력 플럭스를 유발할 수 있다. 최근에 제조된 RAM은 이러한 위험을 줄이기 위해 일반적으로 난연제로 처리되지만, 이러한 위험을 완전히 제거하기는 어렵다.
참조
[1]
서적
Riding The Waves
2008
[2]
웹사이트
How Long Could You Endure the World's Quietest Place?
http://www.slate.com[...]
2014-05-05
[3]
웹사이트
Look Inside Microsoft's Anechoic Chamber, Officially the Quietest Place on Earth
https://venturebeat.[...]
2015-10-01
[4]
인터뷰
Oral History Interview with Leo Beranek
https://www.aip.org/[...]
2009-08-10
[5]
웹사이트
Introducing acoustic foam
http://namnak.com/%D[...]
namnak
[6]
서적
An Introduction to Acoustics
Dover Publications
[7]
웹사이트
ISO 26101:2017(en) Acoustics — Test methods for the qualification of free-field environments
https://www.iso.org/[...]
[8]
웹사이트
Acoustical Testing - Frequently Asked Questions
https://www.intertek[...]
[9]
웹사이트
Test Chamber Proves a Sound Solution for Whirlpool
https://www.assembly[...]
2016-03-01
[10]
웹사이트
Anechoic vs. Semi Anechoic Rooms
https://www.icacommi[...]
[11]
웹사이트
コトバンク - 無響室
https://kotobank.jp/[...]
[12]
웹사이트
日本音響エンジニアリング株式会社 - 無響室
https://www.noe.co.j[...]
[13]
웹사이트
日本板硝子環境アメニティ株式会社 - 無響室
http://www.nea-ltd.c[...]
[14]
웹사이트
ソノーラテクノロジー株式会社 - 無響室・無響箱メーカー
http://www.soundenvi[...]
본 사이트는 AI가 위키백과와 뉴스 기사,정부 간행물,학술 논문등을 바탕으로 정보를 가공하여 제공하는 백과사전형 서비스입니다.
모든 문서는 AI에 의해 자동 생성되며, CC BY-SA 4.0 라이선스에 따라 이용할 수 있습니다.
하지만, 위키백과나 뉴스 기사 자체에 오류, 부정확한 정보, 또는 가짜 뉴스가 포함될 수 있으며, AI는 이러한 내용을 완벽하게 걸러내지 못할 수 있습니다.
따라서 제공되는 정보에 일부 오류나 편향이 있을 수 있으므로, 중요한 정보는 반드시 다른 출처를 통해 교차 검증하시기 바랍니다.
문의하기 : help@durumis.com