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중소기업 기술혁신개발사업

최종보고서

과제명 대형건축물에서의 차원 소음 진동( : 3 .

시뮬레이션 프로그램개발)

년 월 일2002 7 11

주 관 기 업 : 재우기술 주( )

개발참여기업 : 재우기술 주( )

위탁연구기관 : 조선대학교

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제 출 문

중소기업청장 귀하

본 보고서를 대형건축물에서의 차원 소음 진동 시뮬레이션 프로그램개발 에 관"[ 3 . ]

한 중소기업 기술혁신개발사업"

개발기간 일 일 과제의 최종보고서로 제출합니다( :2001. 6. 1 ~2002. 5. 31 ) .

년 월 일2002 7 11

주 관 기 업 : 재우기술 주( )

과제책임자 : 황 은 식

개발참여기업 : 재우기술 주( )

위탁연구기관 : 조선대학교

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요 약 서 초 록( )

과 제 명 대형건축물에서의 차원 소음 진동 시뮬레이션 프로그램개발3 ,

주 관 기 업 재우기술 주( ) 총괄책임자 황은식

개 발 기 간 일 일 월2001 . 6 . 1 ~ 2002 . 5. 31 ( 12 )

총개발사업비

천원( )

정부출연금 천원52,000

총개발

사업비

천86,593

원기업부담금현금 천원13,072

현물 천원21,521

위탁연구기관

개발참여기업조선대학교

주요기술용어

개(6~10 )

차원 그래픽스 유한요소기법 경계요소기법3 , , , Fortran, C++,

Matcom, Visual Basic, GuL, Direct3D, 3D-Open GL

기술개발목표1.

차원 자유형상 구조건축물 내부에서 가해지는 진동이 건물전체에 어떤 영향을 주3

는지 그리고 방에서 발생하는 소음이 차원적으로 어떻게 분포가 되는지 건축시, 3

공 이전에 정량적으로 확인토록 하는 차원 시뮬레이션 프로그램의 개발3

기술개발의 목적 및 중요성2.

차원 건축물 구조 설계에 관한 프로그램은 많이 보급되었나 소음 진동 시뮬레이3 , -

션까지 연결 확대하여 해석해 주는 프로그램이 매우 드물다, .

지금까지는 대부분의 건축 시공자들이 소음 진동 문제를 완공 사후에 실험적으로-

검사하다 보니 막대한 예산이 낭비되고 있는 것이 현실이다.

따라서 시공 이전에 소음 진동문제를 예측해 주는 공학 프로그램은 반드시 요청된-

다 또한 컴퓨터에 의한 소음진동 차원 시뮬레이션은 사용자에게 많은 정보 편의. 3

를 제공해 준다.

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기술개발의 내용 및 범위3.

차원 자유형상 구조물 형성1)3

진동해석2)

소음해석3)

기술개발결과4.

의 주파수 대역에서의 소음진동 해석1)2000Hz

건축 구조물에 대한 차원 구조형상 제작2) 3

건축 구조물을 위한 등방성 탄성 재질 자료입력3)

탄성체 건축 구조물의 차원 편미분 방정식의 수치해석4) 3

진동에 의한 건축 구조물의 변형 예측 가능5)

차원 그래픽스 기술을 응용 구조물의 회전 이동 줌 조정 효과6)3 , , , ,

라이브러리를 사용한 고속 고화자리 후처리 기능 구원7)Direct 3D ,

건축물 내의 음장의 변화 관찰 공간적 음향 방사의 시각화8) ( )

컴파일러 사용 물리적 메모리 사용의 극대화9)32 BIT ( )

윈도우즈 기반 으로 수행되는 프로그램 구현10) (98, 2000, XP)

기대효과5.

구조 설계된 건축물에서의 소음 진동의 전파 경로를 시공단계 이전에 확인함으1) /

로써 설계상의 변경 요인을 제공

차원 건축 구조물의 내부를 시공 이전에 확인해 볼 수 있는 사용자 편의성이 강2)3

화됨.

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목 차

제 장 개발목표1

제 절 개발 프로그램1 SPEC

제 절 기능2

제 장 개발기술의 필요성 및 효과2

제 절 기술의 우수성1

제 절 기술의 독창성2

제 절 당위성3

제 절 기존기술의 문제점 침 개선방안4

제 절 기술개발에 따른 기대효과5

제 장 개발목표 대비 결과 보고3

제 절 사업 추진 결과1

제 절 프로그램 수행 화면2

차원 소음진동 시뮬레이션 프로그램 메인화면1.3

건축 구조물에 대한 차원 구조형상 제작2. 3

건축 구조물을 이한 등방성 탄성 재질 자료입력3.

건축 구조물의 변형 예측 및 차원 구조물의 회전 이동 줌 조정효과4. 3 , , ,

라이브러리를 사용한 고속 고화질 후처리 기능구현5.Direct 3D , ,

건축물 내부의 진동 및 음장의 변화관찰6.

가 건축물의 구조 형태와 충격 의 방향. IN (Force)

나 변위 음장 응력 표면 음압해석. , , , (10Hz)

다 변위 음장 응력 표면 음압해석. , , , (105.361Hz)

라 변위 음장 응력 내부 음압해석. , , , (189.824Hz)

마 변위 음장 응력 내부 음압해석. , , , (500Hz)

바 변위 음장 응력 내부 음압해석. , , , (700Hz)

사 변위 음장 응력 내부 음압해석. , , , (900Hz)

아 변위 음장 응력 내부 음압해석. , , , (1300Hz)

자 변위 음장 응력 내부 음압해석. , , , (1500Hz)

차 변위 음장 응력 내부 음압해석. , , , (1700Hz)

카 변위 음장 응력 내부 음압해석. , , , (1900Hz)

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제 장 개발목표1

본 제품의 기술개발은 다음과 같이 크게 단계로 분류되며 개발 목표는 단계를3 , 3

모두 완성하는 것이다.

단계 단계별 목표

단계1 건축 구조물에 대한 차원 구조형상 제작3

단계2 건축 재질자료 입력 및 진동효과 입력

단계3진동에 의해 발생하는 소음 분포의 차원적3

관찰 및 건축 자재에 의한 진동 감쇠 효과 예측

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제 절 개발 프로그램1 SPEC.

의 주파수 대역에서의 진동 및 소음 해석1. 2kHZ .

환경의 윈도우 에서의 호환2. PC 98,Me,2000,XP .

최대 노드의 차원 구조물 형성3. 20,000 3

제 절 기능2

건축 구조물을 위한 등방성 탄성 재질 자료의 입력1. .

외부 충격에 대한 조건 지정 가능2. .

건축물 내부의 매질 종류 지정 가능3. .

해석 범위내의 주파수 조절 가능4. .

진동에 의한 건축 구조물의 변형 예측 가능5. .

소음의 차원 분포의 관찰6. 3 ,

건축물 내부 소음의 관찰을 위한 내부 음장 영역 생성 가능7. .

건물의 진동 시 발생되는 내부 소음에 대한 수치 데이터 생성8. .

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제 장 개발기술의 필요성 및 효과2

제 절 기술의 우수성1

대형 건축구조물에서 벽면의 진동에 의해 발생하는 소음의 분포를 건축물 내부1.

에서 차원적으로 시뮬레이션함으로써 건축 구조물에 가해지는 소음과 진동의 분3 ,

포을 관찰할 수 있음.

임의의 방향의 벽면에서 가해지는 진동에 대한 내부의 소음 분포를 차원적인2. , 3

화면으로 볼 수 있음.

제 절 기술의 독창성2

건축물 설계자가 건축물 재료에 의한 진동 감쇠 효과를 분석하여 건축물 자재1. ,

에 대한 고려를 설계에 반영할 수 있도록 내부 소음의 수치 데이터를 파일로 저장,

함.

차원 자유 형상 건축 구조물에 대한 데이터를 에 의해 제작할 수 있음2. 3 GUI .

제 절 당위성3

건축물의 소음 진동 문제블 시공 이전 단계에서 고려하여 설계 함으로써 건축물- - ,

완공 후에 발생하는 소음 진동 문제를 사전에 방지할 수 있음.

제 절 기존 기술의 문제점 및 개선방안4

차원 건축물 구조 설계에 관한 프로그램은 많이 보급되었으나 소음 진동 시뮬- 3 , -

레이션까지 연결 확대하여 해석해 주는 프로그램이 매우 드물다 지금까지는 대부, .

분의 건축 시공자들이 소음 진동 문제를 완공 사후에 실험적으로 검사하다 보니 막-

대한 예산이 낭비되고 있는 것이 현실이다 따라서 시공 이전에 소음 진동 문제를. -

예측해 주는 공학 프로그램은 반드시 요청된다 또한 컴퓨터에 의한 소음 진동 차. - 3

원 시뮬레이션은 사용자에게 많은 정보 편의를 제공해 준다.

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제 절 기술개발에 따른 기대효과5

구조 설계된 건축물에서의 소음 진동의 전파 경로를 시공 단계 이전에 확인함1. /

으로써 설계상의 변경 요인을 제공.

차원 건축 구조물의 내부를 시공 이전에 확인해 볼 수 있는 사용자 편의성이2. 3

강화됨.

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제 장 개발목표 대비 결과 보고3

제 절 사업 추진 결과1

의 주파수 대역에서의 소음진동 해석1. 2000Hz

건축 구조물에 대한 차원 구조형상 제작2. 3

건축 구조물을 위한등방성 탄성 재질 자료 입력3.

탄성체 건축 구조물의 차원 편미분 방정식의 수치해석4. 3

진동에 의한 건축 구축물의 변형 예측 가능5.

차원 그래픽스 기술을 응용 구조물의 회전 이동 줌 조정 효과6. 3 , , , ,

라이브러리를 사용한 고속 고화질 후처리 기능 구현7. Direct 3D ,

건축물 내의 음장의 변화 관찰 공간적 음향 방사의 시각화8. ( )

컴파일러 사용 물리적 메모리 사용의 극대화9. 32 BIT ( )

윈도우즈 기반 으로 수행되는 프로그램 구현10. (98, 2000, XP)

제 절 프로그램 수행 화면2

차원 소음진동 시뮬레이션 프로그램 메인화면1. 3

그림 프로그램 메인화면1.

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건축 구조물에 대한 차원 구조형상 제작2. 3

그림 건축물 차원 구조 형상 제작2. 3

건축 구조물을 위한 등방성 탄성 재질 자료 입력3.

그림 등방성 재질 파라메터 생성3.

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건축 구조물의 변형 예측 및 차원 구조물의 회전 이동 줌 조정 효과4. 3 , , ,

그림 원본 구조물4-1.

그림 확대4-2. 그림 축소4-3.

그림 회전4-4. 그림 이동4-5.

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라이브러리를 사용한 고속 고화질 후처리 기능 구현5. Direct 3D ,

그림 를 이용한 차원 구조물 형태 및 색상의 표현5. Direct 3D 3

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건축물 내부의 진동 및 음장의 변화 관찰 공간적 음향 방사의 시각화6. ( )

그림 건축물의 구조 형태와 충격 의 방향6. IN (Force)

그림 변위 해석7-1. 10Hz :

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그림 음장 해석 인 평면의 내부음장7-2. 10Hz : (Y=0 )

그림 응력 해석7-3. 10Hz :

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그림 표면 음압 해석7-4. 10Hz :

그림 변위 해석8-1. 105.361 Hz :

- 17 -

그림 음장 해석 인 평면의 내부음장8-2. 105.361Hz : (Y=0 )

그림 응력 해석8-3. 105.361 Hz :

- 18 -

그림 표면 음압 해석8-4. 105.361 Hz :

그림 변위 해석9-1. 189.824Hz :

- 19 -

그림 음장 해석 인 평면의 내부음장9-2. 189.824Hz : (Y=0 )

그림 응력 해석9-3. 189.824 :

- 20 -

그림 내부 음압 해석9-4. 189.824 : (1)

그림 내부 음압 해석9-5. 189.824 : (2)

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그림 변위 해석10-1. 500Hz :

그림 음장 해석 인 평면의 내부음장10-2. 500Hz : (Y=0 )

- 22 -

그림 응력 해석10-3. 500Hz :

그림 표면 음압 해석10-4. 500Hz :

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그림 변위 해석11-1. 700Hz :

그림 음장 해석 인 평면의 내부음장11-2. 700Hz : (Y=0 )

- 24 -

그림 응력 해석11-3. 700Hz :

그림 표면 음압 해석11-4. 700Hz :

- 25 -

그림 변위 해석12-1. 900Hz :

그림 음장 해석 인 평면의 내부음장12-2. 900Hz : (Y=0 )

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그림 응력 해석12-3. 900Hz :

그림 표면 음압 해석12-4. 900Hz :

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그림 변위 해석13-1. 1300Hz :

그림 음장 해석 인 평면의 내부음장13-2. 1300Hz : (Y=0 )

- 28 -

그림 응력 해석13-3. 1300Hz :

그림 표면 음압 해석13-4. 1300Hz :

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그림 변위 해석14-1. 1500Hz :

그림 음장 해석 인 평면의 내부음장14-2. 1500Hz : (Y=0 )

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그림 응력 해석14-3. 1500Hz :

그림 표면 음압 해석14-4. 1500Hz :

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그림 변위 해석15-1. 1700Hz :

그림 음장 해석 인 평면의 내부음장15-2. 1700Hz : (Y=0 )

- 32 -

그림 응력 해석15-3. 1700Hz :

그림 표면 음압 해석15-4. 1700Hz :

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그림 변위 해석16-1. 1900Hz :

그림 음장 해석 인 평면의 내부음장16-2. 1900Hz : (Y=0 )

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그림 응력 해석16-3. 1900Hz :

그림 표면 음압 해석16-4. 1900Hz :

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이 보고서는 중소기업청에서 시행한 중소기업 기술혁신개발

사업의 최종보고서입니다 이 기술내용을 대외적으로 발표할.

때에는 반드시 중소기업청에서 시행한 중소기업 기술혁신개

발사업의 기술개발 결과임을 밝혀야 합니다.