환경기능사 필기대비 요약
음파, 소음 기초
음의 물리적 성질 6가지
1. 굴절(매질 변화로 꺾인다)
- 음파가 다른 매질을 통과할 때 구부러지는 현상
- 온도, 밀도가 일정치 않는 공기 통과 시 휘는 현상
2. 회절(소리가 돌아간다)
- 소리가 장애물을 돌아서 전해짐
3. 도플러 효과
- 발음원 진행 시 진행방향으로 고음, 반대 방향으로는 저음
4. 호이겐스 원리
- 하나의 파면 상의 점들이 파원이 되어 2차 구면파를 생성하며
- 그 구면파를 둘러싸는 면이 새로운 파면을 계속해서 만드는 현상을 말한다.
5. 마스킹 효과
- 두음의 음파 간섭 효과
6. 음파의 반사
수면파의 경우와 마찬가지로 반사의 법칙(입사각=반사각)에 따라 행해지고 있음을 알 수 있다. 옥내의 소리는 잘 들리지만 옥외에서는 같은 소리라도 작아져서 잘 들리지 않는 이유이고 메가폰의 원리이다.
★마스킹 효과(음파 간섭)의 특징
원음에 다른 음이 크게 들리면 음파 간섭으로 원음이 줄거나 안 들린다.
저음이 고음을 마스킹한다.
두음의 주파수가 비슷할 때 효과 크다.
두음의 주파수가 거의 같을 때는 맥동현상으로 인하여 마스킹효과가 감소한다.
** 저음이 잘 커버한다. 멀리 간다. 주파수가 낮다.
음파 회절의 특징
회절의 정도는 음의 파장에 비례한다.
슬릿(좁은 틈)의 폭이 좁을수록 회절이 크다.(당연)
장애물이 작으면 회절이 잘된다.(당연)
★음의 굴절의 특징
온도차에 의해 온도가 낮은 쪽으로 꺾인다.
음원보다 상공의 풍속이 클 때 풍상 측에서는 상공으로 굴절(바람 탄다)
밤(낮은 지표온도)에는 낮(지표 고온)보다 거리 감쇠가 적다.
(감쇠가 적기 때문에 밤에 잘 들린다)
파동 중 횡파(매질 진동과 직각)의 종류는
빛, 물결파, 지진의 S파(2 차파), 전자기파와 교류회로
마루와 골이 있다.
파동 중에 종파(매질 진동과 평행)의 종류는
음파, 지진의 P파(1 차파)
종파에서는 횡파의 마루와 골에 해당하는 부분이 “밀(과밀)”과 “소(헐빈)”이다.
** 음파는 종파, P파이다. 자주 나온다.
파동(波動, wave)
공간 상에서 평형 상태로부터의 변화 혹은 진동이 전달되는 현상이다. 파동은 주파수(진동수)와 파장(길이)을 가진다.,
파동의 길이 - 파장(Wavelength, 물결 길이, 결 너비m단위를 쓴다.) 공간에 퍼져 있는 파동의 한 번의 주기가 가지는 길이이다. 수식에 사용할 때에는 λ(람다)로 표현한다.
파동의 개수 - 진동수(Frequency, 주파수, Hz)
소리, 전자기파, 전기신호 등의 주파수를 측정할 때, 헤르츠는 같은 모양의 파동이 1초에 몇 번 반복되는지를 나타낸다. 소리의 경우에는 음의 높이를 주파수(Hz)라고 할 수 있다. 주파수는 파장과 역수의 관계가 있다.
진행 속도가 비슷한 대역에서 주파수(개수)가 변하면 파장은 주파수의 역수에 비례하여 변한다. 그러므로, 음(pitch)이 높은 소리는 낮은 소리에 비해 파장이 짧고, 높은 소리는 주파수가 많고 파장이 짧다. 보라색은 빨간색보다 파장이 짧다.
파동의 시간 - 주기(T , s)
한 파장이 전파되는 시간 (1사이클의 시간)
거리가 아니다. 거리가 나오면 파장이고 시간이 나오면 그것이 주기이다.
파동의 속도
파장을 / 주기로 나눈 것 속도 (m/s)
진폭
진동의 중심에서 마루, 중심에서 골까지의 거리 (전체가 아니다)
위아래가 같기에 반 폭만 계산한다.
파동과 주파수와의 관계
위의 파동과 주파수 그림에서 다음을 계산할 수 있다.
1. 파장 = 5주기가 5m = 1주기는 1m
2. 주파수 = 1초에 5회 주기 = 5Hz
3. 주기 = 1 파장의 시간 = 0.2s
4. 속도 = 파장 길이/ 주기 = 1/0.2 = 5m/sec
5. 속도 = 파장 X 주파수 = 1 X 5 = 5m/sec
주파수와 주기의 상호관계
상기 공식을 적용시켜보면 다음과 같이 계산해 볼 수 있다.
1. 주파수 = 속도 / 파장 = 5m/sec / 1 = 5Hz
2. 주파수 = 1 / 주기 = 1/ 0.2 = 5Hz
3. 주기 = 1/ 주파수 = 1 / 5 = 0.2초
4. 속도 = 파장 X 주파수 = 1 x 5 = 5m/s
** 결국 중요한 공식은 하나이다.
"주파 속도는 짱!" 주파수 = 속도/파장 (f = v/ λ), 이 공식만 확실히 알아두면 웬만한 주파수, 파동에 대한 문제는 풀 수 있을 것으로 보인다.
청각기관의 구성은
외이 / 중이 / 내이
출처 : 위키백과, Anatomy of the Human Ear kr.svg
청각기관의 음파 전달 순서에 따른 매질의 순서는
외이 - 기체
중이 - 고체
내이 - 액체
음파의 전달 순서는 귓바퀴 -고막 - 이소골 - 난원창 -림프액 - 청세포 순이다.
외이(바깥 귀)의 구성은
이개(이각, 귓바퀴) - 소리 포집 고막에 전달
고막(귀청)
음파의 전달은 기체를 통해 고막의 진동
중이(가운데귀)의 구성은
유스타키오관 코와 중이를 연결하며 귀의 압력을 조절해준다.
이소골(귓속뼈, 고실뼈, 또는 청소골) - 진동 음압을 22배 정도로 증폭
음파 전달 매질은 귓속뼈로 고체이다.
내이(속귀)의 구성은
속귀는 달팽이관(와우관), 반고리관으로 구성되어있다.
난원창 - 청소골(이소골)에서 증폭된 진동을 림프액에 전달
달팽이관 안에는
난원창 - 이소골의 증폭 진동을 림프액에 전달
코르티 기관 - 음의 진동인 소리를 전기신호로 바꿔서 청신경을 통해 대뇌에 전달
전정기관 - 중력 방향을 감지하는 구형낭과 난형낭 및 가속과 회전을 감지하는 세반고리관으로 구성된다.
음의 크기는 섬모가 받는 자극이 크기에 따라 다르다.
음파 전달 매질은 액체
외이, 중이, 내이의 구성 요소를 묻는 질문이 시험에 나온다.
외이 - 고막
★중이 - 유스타키오 -압력 / 이소골 - 진동 20배 증폭(중의 소굴로 외우자)
★내이 - 난원창이 진동 전달 - 달팽이관 림프액(내시 난 원창)
가청주파수는 20hz~2만 hz, 2만hz 넘어가면 초음파, 20, 20,000, 20,000으로 기억하자 20,20,20
사람이 느끼는 진동의 최소 역치는 55dB +-5dB이다. 55+5로 기억하자
초음파(超音波, ultrasound, ultrasonic wave)는 인간이 들을 수 있는 가청 최대 한계 범위를 넘어서는 주파수를 갖는 주기적인 '음압'(sound pressure)을 의미한다. 한계값이 사람마다 다르지만, 젊은 사람의 경우 이 값은 약 20kHz(20,000 Hz)이고 초음파를 설명하는 하한이 된다.
소음(도)의 종류는
공명
두 개의 진동체의 고유 진동수가 같을 때 한쪽을 울리면 다른 쪽도 울리는 현상
등가소음도
임의의 측정시간 동안 발생한 변동소음의 총에너지를 같은 시간 내의 정상 소음의 에너지로 등가 하여 얻어진 소음도
대상소음도
측정 소음도에서 배경 소음을 보정한 후 얻어지는 소음도
평가소음도
대상 소음도에 충격음,
관련 시간대에 대한 측정 소음,
발생시간의 백분을,
시간별,
지역별 등의 보정 치를 보정한 후 얻어진 소음도
반사 음
한 매질 중의 음파가 다른 매질의 경계면에 입사한 후 진행방향을 변경하여 본래의 매질로 되돌아오는 음
정상소음
★시간적으로 변동하지 않거나 변동폭이 작은 소음
이 것을 묻는 문제도 나온다. 변동 않으면 정상소음이다.
◈◈
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