진동발생의 기본 메커니즘과 그 대책

전문가 제언

○ 기계시스템의 진동제어는 기계공학을 비롯하여 우주공학, 건축토목, 메카트로닉스, 수송시스템의 동역학 등 다양한 첨단 분야에서 매우 중요한 기술과제로서, 1960년대 이후 발전해온 새로운 제어이론의 활발한 응용분야다.

○ 이 해설논문은 우선 기계계를 대상으로 한 ‘진동’을 정의하고, 진동제어를 분류별로 요약 설명한 후, 진동발생의 메커니즘들을 분석하고 그 대책에 대해 제어계와 지령계의 진동제어를 중심으로 종합적으로 설명하여 관련 공학도와 엔지니어에게 기초자료를 제공하고 있다.

○ 많은 기계진동에서는 탄성체의 변형이라는 퍼텐셜에너지와 물체의 속도를 나타내는 운동에너지가 서로 계속하여 변하면서 위치좌표의 크고 작음을 변화시킨다. 전기계의 경우, 전위라는 퍼텐셜에너지와 전류라는 운동에너지가 상호 변화하면서 발진을 계속한다. 즉, 진동은 어떤 좌표계에서 에너지가 교대로 변환을 반복하여 일어나는 현상이다.

○ 진동은 기계시스템의 구조에 나쁜 영향을 주고 진동에 의한 소음도 문제를 야기하므로 진동제어를 통해 좌표계의 평형상태를 유지하고 외부로부터 에너지를 억제할 필요가 있다. 이를 위해 여러 방식이 도입되고 있다. 기계계통에서는 퍼텐셜 및 운동에너지를 열에너지로 소산시켜 평형상태를 유지하는 방법을 많이 이용하며, 능동제어, 수동제진, 이 둘을 조합한 반 능동제어방식이 도입되고 있다.

○ 정밀가공·제조 장치에서는 진동에 따른 가공정밀도의 저하가 중대 문제로서, 능동 진동제어방식을 이용하여 정밀제진을 실현하고 있다. 진동은 주파수 특성의 게인(gain)이 높은 부분이므로 게인을 억제하여, 즉 주파수 특성을 낮게 하여 평형상태로 유지시키는 기술이 필요하다. 현재 소음이 나오기 쉬운 나쁜 진동모드만을 선별 검출하는 스마트센서가 연구되고 있다. 이를 위한 국내 연구진의 노력이 요구된다.

저자

MIYOSHI Takanori

자료유형

학술정보

원문언어

일어

기업산업분류

정밀기계

연도

2011

권(호)

55(6)

잡지명

機械設計

과학기술
표준분류

정밀기계

페이지

12~16

분석자

박*선

분석물

• 진동발생의 기본 메커니즘과 그 대책.pdf [237,322 byte]

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