얇은 천으로도 소음을 효과적으로 차단하는 압전 소자 섬유

 (An MIT illustration shows one possible use of the technology, as a curtain against a wall – although it could also be utilized outside of people's homes. Credit: MIT News, iStock)

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(The fabric can suppress sound by generating sound waves that interfere with an unwanted noise to cancel it out (figure C) or by being held still to suppress vibrations that are key to the transmission of sound (figure D). Credit: MIT)

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많은 사람이 밀집해 있고 주거 역시 공동 주택 형태가 흔한 도시에서 소음은 심각한 문제입니다. 따라서 소음을 차단할 수 있는 방음 및 흡음 소재에 대한 연구가 활발하지만, 대부분 부피가 크다는 단점이 있습니다.

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MIT의 그레이스 노엘 양 Grace (Noel) Yang이 이끄는 연구팀은 얇은 실크 장막으로 소음을 효과적으로 흡수할 수 있는 방법을 개발했습니다.

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얇은 천도 소음 차단에 도움이 되긴 하지만 음파에 의한 진동이 천을 통과해 소음이 전달되게 만들기 때문에 효과가 그렇게 좋지 않습니다. 이때 쓸 수 있는 방법에 노이즈 캔슬링 이어폰과 비슷한 방식으로 음파를 상쇄하는 진동을 주는 것입니다. 하지만 이 방법은 복잡할 뿐 아니라 작은 크기에서만 효과적이었습니다

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따라서 연구팀은 얇은 실크 천 사이에 0.13mm 두께의 가느다란 압전소자 (piezoelectric) 실을 넣었습니다. 목적은 천이 음파의 진동에 흔들리지 않게 만드는 것입니다. 연구팀은 이 방법으로 실크 천의 진동을 95% 줄이고 소음도 75% 차단되는 효과를 얻었습니다. 얇은 천을 이용해 효과적으로 소음을 차단할 수 있는 가능성을 보여준 것입니다.

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실제 환경에서는 주위 틈새를 완전히 막지 않는 이상 음파의 전달을 차단하는 데 한계가 있고 전기를 필요로한다는 점에서 활용에 제한이 있을 수 있어 상용화 가능성은 현재로써는 평가하기 어렵습니다. 다만 한 가지 재미 있는 사실은 이 기술로 천의 음파 반사율을 68% 높일 수 있다는 것입니다. 이를 이용하면 소음 차단 이외에 다른 응용도 가능하지 않을까 생각합니다.

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참고

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https://newatlas.com/materials/sound-blocking-silk-sheets/

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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202313328

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