Silencer (소음 장치, 소음기)

Silencer (소음 장치)는 위 사진과 같이 오토바이 등에 붙어서 소음을 줄여주는 장치이다.

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소리가 전파될 때는 위 사진과 같이 compressed air가 앞으로 움직이는데, 앞으로 갔던 공기 분자들은 elastic한 성질이 있기 때문에 원래의 자리로 돌아오게 된다.

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그렇기 때문에 공기 분자는 oscilating 하게 되는데, 그 폭이 소리의 amplitude를 결정하게 된다.

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오토바이의 경우로 돌아와서 보자면, 오토바이에서 발생하는 소음은 combustion (연소) 상황에서 발생하는 것이 아니다. Combustion이 일어날 때 실린더 내부는 모두 밀폐되어 있기 때문에 대부분은 소음은 실린더로 흡수되고, 진동이 발생한다. 대부분의 소음은 exhaust 과정에서 일어난다.

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Exhaust가 발생할 때, 실린더 내부 가스의 압력은 외부의 공기보다 4-5배 가량 높다. 그렇기 때문에 exhaust valve가 열렸을 때 exhaust 가스가 순간적으로 manifold (매니폴드)로 돌진하게 되고, 외부 공기와 부딪히고, sound wave가 발생하게 된다.

따라서, accelerate 하는 상황에서는 더욱 많은 연소가 일어나고, 내부 가스의 압력이 더욱 높아지기 때문에 발생하는 소음의 amplitude가 커진다.

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이러한 소음을 해결하기 위해 오토바이의 silencer 내부에는 위 사진처럼 fiberglass (섬유 유리)를 넣어준다. Fiberglass가 공기의 움직임을 방해하면서 amplitude를 점차적으로 작게 만들고, 소음을 줄이는 역할을 한다.

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하지만 내부가 꽉 채워진 fiberglass를 사용하면 위 사진처럼 exhaust gas가 완전히 배출되지 못하면서 engine back pressure 문제를 일으킬 수 있다. 이는 엔진의 효율을 떨어뜨리는 문제점이 있다.

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따라서 위 사진처럼 구멍이 뚫린 tube를 fiberglass가 감싸고 있는 형태로 만들어서 silencer의 내부에 넣게 된다.

이러한 구조는 배출되는 가스가 fiberglass도 거치면서 통과하게 되어 소음을 줄일 수 있는 형태가 되는데, 이를 absorption type이라고 부른다.

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출처: https://www.youtube.com/watch?v=rYYppUNSSE8&list=WL&index=1&ab_channel=Lesics