sound으로부터 인공위성을 지켜라 알아봐요

우주발사체는 발사 시 큰 소리(sound방향)를 냅니다. 추진기관에서 발생하는 이런 sound의 향기는 발사체는 물론 페어링에 실려 있는 인공위성에 하중으로 작용해 태양전지판 등의 구조체인 컴퓨터 등 전자장비에 영향을 주는데요. 이 때문에 발사 시 인공위성을 보호하는 페어링은 이런 sound를 최대한 막을 수 있도록 설계한다.그러나 소리를 차단하는 것만으로는 한계가 있어 소리를 들이마시는 다른 장치를 페어링 내부 벽에 설치합니다. sound 방향공명기(Acoustic Resonator)와 sound 방향블랭킷(Acoustic Blanket) 등으로 구성된 sound 방향하중저감장치를 적용한다.

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일단 sound 악작업실을 생각해볼까요? 한 단의 건물과 작업실을 만들 때부터 이중 이상의 벽을 쌓고 중간에 공기층을 만드는 등 방 sound 효과를 높이도록 설계한다. 이러한 구조적인 방의 sound 장치만으로는 소리를 완전히 차단할 수 없기 때문에 흡수 효과가 뛰어난 소재를 내벽에 부착합니다. 난판 모양의 내벽은 이런 흡수 효과를 높이기 위한 것이라고 합니다.자동차도 마찬가지인데요. 자동차 구조를 설계할 때 외부 소 sound, 엔진 소 sound를 최대한 줄이는 방법을 선택한다. 특히 엔진 쏘우 sound는 엔진룸 내에서 차단하면 공명이 발생하고 쏘우 sound가 증폭되는 만큼 보닛 뒷면에 별도의 패널을 설치하기도 할 것이다. 이와 같이 차체의 흡기 sound·차 sound 구조만으로는 만족할 수 없는 드라이버도 있습니다. 그러면 별도의 자동차 인테리어 업체에 가서 내부나 엔진룸에 엠보싱 모양의 흡수 sound재를 달기도 할 것이다.인공위성 등 탑재체를 싣고 우주로 날아가는 발사체도 마찬가지입니다. 발사체는 추진 기관에서 150dB이상의 sound의 향기 하중(Acoustic Load)이 발생하는데요. 자동차에서 발생하는 소 sound 수만 배의 크기에 달하며, 이러한 sound 향하중은 인공위성 등 탑재체에 진동을 가하는 중요한 원인입니다. 단순한 뚜껑만으로는 인공위성을 보호하기 어렵기 때문에 sound 향하중을 차단할 수 있도록 sound향공명기와 블랭킷을 페어링 내벽에 설치한다.

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엔진이 점화해 발사체가 영토에서 이륙할 때 음향 하중이 가장 큽니다. 이때 페어링 내부의 음향 부하 수준은 하나 40dB정도에 이른다. 음향하중을 줄이기 위해 내벽에 흡음소재를 꾸준한 크기와 간격으로 배열하는데, 이것이 바로 음향블랭킷입니다. 담요는 내부에 폼 계열의 흡음재를 층으로 삽입하여 특수 소재로 외부를 덮은 형태로 제작됩니다. 외부를 감싸는 이유는 흡음재에서 가루가 떨어져 인공위성 등 탑재체에 영향을 줄 수 있기 때문입니다.담요는 고주파 영역에서는 뛰어난 차음 성능을 발휘하지만, 저주파에서는 큰 효과가 없습니다. 그래서 저주파 흡음을 목적으로 하는 공명기를 따로 설치한다. 공명기는 복합재로 틀을 만들어 구멍을 파는 형태로 만들어집니다. 이 홀의 크기에 따라 흡인은 소리의 주파수가 다른 것입니다. 흡음 성능, 강도 및 경량화를 동시에 실현할 수 있는 형태로 제작한다.소리의 위력을 잘 보여주는 영화가 있습니다. 귄터글라스의 원작소설을 바탕으로 한 양철북입니다. 이 영화에서는 스스로 성장을 멈춘 오스카라는 소년이 등장한다. 오스카가 양철북을 두드려 소리를 내면 그 충격으로 주변 유리가 모두 깨져 버립니다. 소리는 공기를 매질로 전달하는 파동입니다. 소리를 들을 수 있는 것도 공기가 진동하기 때문입니다. 오스카가 음로 유리를 깨뜨린 것은 소리의 진동수와 유리 입자의 진동수가 같고, 영토에서 공명 현상을 하나로 묶었기 때문입니다.음, 결코 깔보면 안되겠죠?

기획/제작:항공우주Editor오요한자문/감수:발사체구조팀 이정은, 박승헌 박사

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