자동차 NVH란 무엇입니까?

아이에게 자동차가 어떤 소리를 내는지 물어보면 일반적인 대답은 “부웅!”입니다. 하지만 자동차 엔지니어에게 같은 질문을 하면 대답이 훨씬 더 복잡해집니다. 사이드미러를 통과하는 풍절음 소리부터 전기 자동차의 가속력 향상에 이르기까지 자동차가 내는 많은 소리는 전체적인 운전 경험에 매우 중요한 부분입니다. 엔지니어들은 자동차 소리를 설계, 식별 및 최적화하기 위해 NVH라는 분야를 활용합니다.

NVH은 무엇입니까?

NVH(Noise, Vibration and Harshness)는 물체의 청각적 및 촉각적 피드백을 연구하고 측정하는 것입니다. 소리는 방해가 될 수도 있지만 동시에 이점이 될 수 있기 때문에 NVH 분석은 소리가 나는 곳과 그 이유를 식별하는 데 도움이 됩니다. 엔지니어는 시뮬레이션 및 물리적 테스트 방법론을 결합하여 원치 않는 소음을 줄이거나 제거할 수 있을 뿐만 아니라 오토바이 특유의 우르릉거리는 소리와 같은 유용한 소리를 개선할 수 있습니다.

NVH는 무엇을 의미합니까?

NVH의 세 요소는 소리가 들리는 방식, 느껴지는 방식, 기분 좋은 것으로 인식되는지 또는 성가신 것으로 인식되는지 여부 등 다양한 소리 지표를 포괄합니다.

소음(Noise): 선루프가 열리는 소리, 엔진 소리, 문이 쾅 하고 닫히는 소리, HVAC 시스템 또는 안전벨트 버클의 딸깍하는 소리와 같이 특정 물체로 인해 발생하는 소리 전파입니다.

진동(Vibration): 특정 주파수로 발생하는 진동입니다. 자동차에서는 스티어링 휠, 좌석, 팔걸이, 바닥 및 페달을 통해 다양한 속도로 진동을 느낄 수 있습니다. 

불쾌함(Harshness): 소음 및 진동과 관련된 주관적 품질입니다. 소음과 진동은 모두 정량화할 수 있는 측정이지만, 불쾌함은 불쾌한 소리를 듣는 불편함을 다룹니다. 불쾌함이란 개인마다 다르게 느낄 수 있습니다.  

자동차에서 NVH란 무엇입니까?

NVH 기술은 다양한 산업 분야에 걸쳐 적용되고 있지만, 연소 엔진에서 발생하는 우르릉거리는 소리, 노킹 및 마찰음 문제를 해결하기 위해 자동차 산업에서 시작되었습니다.

NVH는 현재 자동차 산업의 핵심 성능 지표이며, 특히 자동차 제조업체가 차량을 전기로 구동하는 일이 점점 더 많아지는 상황에서 더욱 그러합니다. 차량 NVH 성능은 브랜드 이미지를 쉽게 구축하거나 손상시킬 수 있으므로 설계 단계 초기에 NVH 문제를 해결하는 것이 중요합니다.

자세히 알아보려면 “시뮬레이션을 통해 전기 기계 NVH 설계 과제를 극복하는 방법”을 참조하십시오.

자동차에서 NVH의 소스

차량에는 다음과 같은 세 가지 NVH 소스가 있습니다.

공기 역학: HVAC 팬, 차체에 닿는 바람

기계: 브레이크 마찰, 엔진 작동, 도로와 타이어 접촉

전기: 운전자의 경보, 전기 자동차의 인버터

엔진, 브레이크, 차체 및 내부와 같은 소스에서 나는 소리를 식별할 수 있으면 엔지니어가 차량의 음향을 완전히 파악할 수 있습니다. 특정 소리의 소스를 이해한 후 엔지니어는 재료 대체, 상호 작용 흐름 변경 또는 방음 장벽 설치와 같은 올바른 소리 제어 기술을 결정할 수 있습니다. 

자동차 회사는 최고의 전반적인 주행 환경을 조성하고 경쟁력을 확보하기 위해 NVH가 다음을 포함하여 해결하는 데 도움이 되는 많은 소리 기반 목표를 가지고 있습니다.

• 운전자 및 탑승자의 쾌적성 향상
• 진동 기반 고장 감소
• 원하는 소리 또는 진동 생성
• 소음 규정 준수
• 음조 소음 최소화
• 구조적 안정성 보장 및 수명 개선
• 조용한 환경 제공으로 작업자 피로 최소화

NVH 분석은 어떻게 수행합니까?

 윙윙거리는 타이어, 쌩쌩 소리를 내는 바람, 끼익 소리가 나는 와이퍼 등 자동차에는 청각적, 시각적, 촉각적으로 감지할 수 있는 수십 가지의 음원이 있습니다. NVH 분석은 바람직하지 않은 것을 줄이거나 제거하는 데 도움이 될 수 있습니다. 원하는 기준에 맞춰 소리를 최적화하기 위해 엔지니어는 음향 솔버를 사용하여 여러 수준의 설계에서 차량 소음을 시뮬레이션할 수 있습니다.

음향 시뮬레이션 레벨 

• 전체 차량 레벨
  • 움직이는 전체 자동차에서 발생하는 소음.
• 시스템 레벨
  • 함께 작동하는 기계에서 나오는 소음.
• 하위 시스템 레벨
  • 전기 모터와 같은 특정 기계에서 나오는 소음.
• 컴포넌트 레벨
  • 안전벨트 딸깍 소리와 같은 개별 요소에서 발생하는 소음.

다양한 시뮬레이션 수준을 기반으로 NVH 분석을 완료하려면 먼저 엔지니어가 물리적 시스템 또는 컴포넌트를 정확하게 나타내는 시뮬레이션 모델을 구축해야 합니다. Ansys Mechanical, Ansys LS-DYNA, Ansys Fluent, Ansys Motor-CAD, Ansys Maxwell과 같은 Ansys 툴을 사용하여 필요한 컴포넌트를 시뮬레이션하고 모델링할 수 있으며 Ansys Sound에서 후처리를 수행할 수 있습니다.

Ansys 음향 워크플로에 대해 자세히 알아보려면 “시뮬레이션 소리 들어보기”를 시청해 보십시오.

NVH 시뮬레이션의 과제

엔지니어가 NVH를 시뮬레이션할 때 흔히 저지르는 실수는 매우 복잡하고 계산 비용이 많이 드는 시뮬레이션으로 바로 시작한다는 것입니다. 그러면 문제가 됩니다. 이러한 모델은 물리적 동작과 일치하지 않는 경우가 많기 때문입니다. 결과적으로 물리적 테스트 결과와 일치하지 않는 분석에 시간과 리소스가 낭비됩니다.

전체 질량, 강성 및 댐핑 행렬과 같은 시뮬레이션 모델의 기본 수량은 고도로 복잡한 분석을 실행하기 전에 MAC(Modal Assurance Criteria), CoMAC(Coordinate Modal Assurance Criteria) 및 FRAC(Frequency Response Assurance Criteria) 같은 매개변수를 사용하는 물리적 테스트와 적절히 연관되어 있는 것이 중요합니다.

NVH 시작하기

자동차 설계의 거의 모든 요소가 NVH 분석을 통해 이점을 얻을 수 있습니다. 소음원을 이해하고 소음원을 최적화하는 방법을 이해하는 것은 자동차 설계가 구매자의 요구와 산업 표준을 충족하도록 보장하는 가장 좋은 방법 중 하나입니다. 개념 및 설계 단계에서 최대한 빨리 시뮬레이션을 구현하면 물리적 프로토타입을 제작하기 전에 NVH 문제를 가능한 한 빨리 해결할 수 있습니다.

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