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2025년도 한국음향학회 회장으로 새해 인사를 드릴 수 있어 영광입니다. 저에게 이 중대한 소명과 학회를 위해 봉사할 기회를 주신 회원 여러분께 깊이 감사드립니 다. 막중한 책임감과 함께 어깨가 무겁기도 하지만, 그동안 학회 발전을 위해 힘써주신 여러분이 있기에 한국음향학회의 밝은 미래에 대한 기대가 큽니다. 우리 학회는 명실공히 국내 최고의 음향학 분야 학회로 자리 잡았음을 믿어 의심치 않습 니다. 이제는 국제적 위상을 높이고, 한 단계 더 도약할 시점이 되었습니다. 이를 위해 다음과 같은 노력이 필요합 니다. 첫째, 학회의 외연 확장입니다. 학회의 핵심은 곧 회원 여러분입니다. 학회의 지속적 발전을 위해 신진 연구자들 이 활발히 활동할 수 있도록 주변의 유능한 인재들을 적극적으로 영입해야 합니다. 둘째, 연구 분야의 다양화입니다. 최근 인공지능, 기계학습, 딥러닝 등 첨단 기술의 눈부신 발전으로, 텍스트와 이미지뿐만 아니라 음향 및 음성도 주요 응용 분야로 주목받고 있습니다. 이러한 차세대 첨단 원천 기술을 학회 논문지와 학술대회 주제로 수용하여 폭넓은 연구 분야와 독자층을 확보할 필요가 있습니다. 셋째, 학회 논문지의 SCI 등재입니다. 우리 학회의 국제적 도약을 위해 논문지의 SCI 등재는 반드시 실현해야 할 과제입니다. 그동안 여러 차례 논의 되었지만 아직 구체적 준비가 미흡한 상태입니다. 이 목표를 달성하기 위해서는 회장이나 편집위원장 한두 사람의 노력만으로는 부족합니다. 회원 여러분의 적극적인 관심과 참여가 절실합니다. 우리 모두의 열정과 지혜를 하나로 모아 한국음향학회가 도약과 혁신을 이룰 수 있기를 간절히 바랍니다. 저 역시 절차탁마의 자세로 학회의 발전을 위해 헌신할 것을 약속드립니다. 회원 여러분의 건강과 행복을 기원합니다. 감사합니다. 사단법인 한국음향학회 회장 CONTENTS Virtual product development of circulation centrifugal fan for clothes dryer using two-dimensional computational fluid dynamics techniques ········································································· Sungdae Cho, Cheolung Cheong, Jinho Choi, and Wonick Choi1 Application of null steering technique for underwater radiated noise measurement based on vertical line array ············································ Kyung-won Lee, Ji-hyun Lee, Ki-man Kim, Tae Hyeong Kim, and Seung-Hee Kang14 Enhancing the output of ultrasonic sensors for automobiles using acoustic metamaterial ····················································································································· Jeonghun Ahn and KyungJun Song22 Theoretical ground modelling for train-induced ground vibration and analysis on wave propagation along ground ······························································································ Jungsoo Ryue, Jewon Yoon, and Byungkuk Hong30 Prediction of tire-induced pass-by noise of an electric vehicle using a hybrid method of simulation and test ··················· Ji Woo Yoo, F. Di Marco, Min Kyoo Kang, Ki-Sang Chae, F. Climent, J. Horak, and Tae Sik Kong40 Efficient pulse compression using Barker coded excitation and mismatched filter for portable ultrasound system ················································································································· Myeonghun Han and Changhan Yoon49 A study on deep neural network based speech enhancement with self-supervised learning representation ······································································································ Donghee Kim, Taewon Kim, and Wooil Kim58 A study on deep neural network based speech enhancement by combining outlier-robust loss ······························································································································· Bongsu Jung and Wooil Kim66 A preliminary study on Korean Nongak from the perspective of the ‘Soundscape’ focusing on the case of Honam Jwado Nongak ····················································································································································· Jeong-Joo Heo74 ▪Society News and Information ······················································································································ i 본 사업은 기획재정부의 복권기금 및 과학기술정보통신부의 과학기술진흥 기금으로 추진되어 사회적 가치 실현과 국가 과학기술 발전에 기여합니다. THE ACOUSTICAL SOCIETY OF KOREA Vol.44, No.1January 2025한국음향학회지 제44권 제1호 pp. 1～13 (2025) The Journal of the Acoustical Society of Korea Vol.44, No.1 (2025) https://doi.org/10.7776/ASK.2025.44.1.001 pISSN : 1225-4428 eISSN : 2287-3775 †Corresponding author: Cheolung Cheong (ccheong@pusan.ac.kr) School of Mechanical Engineering, Pusan National University, 2, Busandaehak-ro 63beon-gil, Geumjeong-gu, Busan 46241, Republic of Korea (Tel: 82-51-510-2311, Fax: 82-51-514-7640) Copyrightⓒ 2025 The Acoustical Society of Korea. This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited. 2차원 전산유체역학 기법을 이용한 건조기 순환 원심팬 가상제품개발 Virtual product development of circulation centrifugal fan for clothes dryer using two-dimensional computational fluid dynamics techniques 조성대, 1 정철웅, 1† 최진호, 2 최원익 2 (Sungdae Cho, 1 Cheolung Cheong, 1 † Jinho Choi, 2 and Wonick Choi 2 ) 1 부산대학교 기계공학부, 2 LG전자 리빙솔루션사업부 (Received November 14, 2024; revised December 23, 2024; accepted December 31, 2024) 초 록: 최근 원심팬의 다양한 설계 변수와 구동 조건을 고려한 효율적인 설계를 위해 고정밀 3차원 전산유체역학 (Computational Fluid Dynamics, CFD) 기법을 이용한 가상제품개발(Virtual Product Development, VPD)이 이루 어지고 있다. 하지만 다양한 운전 조건과 설계 변수를 고려한 수치해석에는 큰 개발 비용이 요구된다는 한계점이 존재한 다. 따라서 본 연구에서는 건조기용 원심팬 시스템을 대상으로 고효율 고적확 설계 기법 개발을 목표로 하여 2차원 CFD 기법을 이용한 다중 충실도 모델 기반의 가상제품개발 모델을 제안하였다. 먼저, 전산유체역학 기반의 Reynolds Averaged Navier-Stokes(RANS) 방정식을 이용해 2차원과 3차원 수치해석을 수행하고 이를 실험 결과와의 비교를 통해 수치 기법의 유효성을 검증하였다. 다음으로 2차원 수치해석 데이터를 저충실도 데이터로, 3차원 수치해석 데이터 를 고충실도 데이터로 활용하여 다중 충실도 모델을 개발하였다. 개발한 다중 충실도 모델의 성능 예측 데이터를 기반으 로 원심팬 시스템의 최적 설계를 수행하였으며, 설계 인자로는 스크롤의 cut-off 각도, 원심팬의 날개 입구각, 출구각을 고려하였다. 도출된 최적 모델에 대하여 3차원 수치 기법을 활용해 개선된 유량 성능을 수치적으로 검증하였으며, 팬 법칙을 적용하여 동일 유량에서 소음 수준이 감소함을 확인하였다. 핵심용어: 건조기, 원심팬, 전산유체역학, 다중 충실도 모델, 가상제품개발 ABSTRACT: Recently, Virtual Product Development (VPD) using high-precision 3D Computational Fluid Dynamics (CFD) techniques has been utilized to design centrifugal fans efficiently by considering various design variables and operating conditions. However, a significant limitation still remains, as numerical analysis that takes into account diverse operating conditions and design variables requires substantial development costs. Therefore, this study aims to develop a high-efficiency and high-accuracy design methodology for centrifugal fan systems used in dryers and proposes a VPD model based on a multi-fidelity model utilizing 2D CFD techniques. First, 2D and 3D numerical analyses were conducted using the Reynolds Averaged Navier-Stokes (RANS) equations based on CFD, and the validity of the numerical method was verified by comparing the results with experimental data. Next, 2D numerical analysis data were utilized as low-fidelity data, while the 3D numerical analysis data were used as high-fidelity data to develop a multi-fidelity model. Based on the performance prediction data generated by the developed multi-fidelity model, the optimal design of the centrifugal fan system was performed, considering the scroll's cut-off angle, the blade inlet angle, and the blade outlet angle as design variables. The improved flow performance of the derived optimal model was numerically validated using a 3D numerical method, and by applying fan laws, a reduction in noise levels at the same flow rate was confirmed. Keywords: Dryer, Centrifugal fan, Computational Fluid Dynamics (CFD), Multi-fidelity model, Virtual Product Development (VPD) PACS numbers: 43.28.Ra, 43.28.Py 1조성대, 정철웅, 최진호, 최원익 한국음향학회지 제 44 권 제 1 호 (2025) 2 I. 서 론 최근 제조업에서는 제품의 다양성 증가와 시장의 세분화에 따라 제품 개발 과정에서 제품 시험 횟수 가 기하급수적으로 증가하여 제품 개발 비용 절감 에 대한 중요성이 강조되고 있다. 이로 인해 제품 개 발 과정에서 발생하는 비용을 절감하기 위해 가상 제품개발 기술이 적용되고 있는 추세이다. 가상제 품개발은 제품 개발 과정에서의 물리적 현상이 반 영된 가상 프로토 타입 제품을 구현함으로써 제품 의 개발 및 시험을 가상 시뮬레이션 상에서 구축하 는 것을 의미한다. 최근 가전제품 시장에서 꾸준히 수요가 증가하고 있는 의류 건조기를 대상으로도 3 차원 수치해석 기반의 가상제품개발 기술이 활발히 적용되고 있다. 의류 건조기는 소비자가 가정에서 직접 실시간으로 성능을 체감할 수 있다는 특징 때 문에 특히 건조 성능과 소음 성능이 주요 성능지표 로 인식되고 있다. 이러한 건조기의 건조 성능은 건 조기의 순환 팬의 유량 성능과 직결되며, 의류 건조 기 소음 성능은 내부 팬 시스템이 지배적인 소음원 으로 작용한다. 의류 건조기의 내부 유로 순환을 담 당하는 팬 시스템에는 주로 원심팬이 사용되며, 원 심팬의 유량 성능 개선 및 소음 저감을 위한 가상제 품개발을 목표로 3차원 수치해석을 통한 팬 성능 개 선 연구가 다양하게 진행되고 있다. 이와 관련된 연구로 Heo et al. [1] 은 전산유체역학 (Computational Fluid Dynamics, CFD)과 복합전산음향 학(Hybrid Computational Aeroacoustics, Hybrid- CAA) 을 기반으로 냉장고용 원심팬의 날개 뒷전 형상에 S 자 형상을 적용하여 소음 저감을 시킨 바가 있으며, Shin et al. [2] 은 냉장고의 냉동실 냉기 순환용 원심팬 을 대상으로 전산유체역학을 이용하여 원심팬의 유 동 특성을 분석하고 날개 형상을 변경하여 원심팬의 허브 밑단에서 발생하는 와류를 저감해 유동 성능 을 향상시켰다. Shin et al. [3] 은 팬 설계 인자 중 날개 입구각, 출구각, 내경을 대상으로 반응표면법을 적 용하여 원심팬의 성능을 최적화하였다. Kim et al. [4] 은 자동차 시트 쿨링용 원심팬에서 발생하는 와류 및 정체 유동을 줄이기 위해 팬 날개와 팬 하우징 최 소 간극(cut-off)과 허브 형상을 변경하여 유동과 소 음 성능을 향상시켰다. Choi et al. [5] 은 의류 건조기용 원심팬과 덕트 및 하우징 등을 포함한 공기배출 시 스템에 대하여 전산유체역학과 Ffowcs-Williams and Hawkings(FW-H) 방정식에 기초한 복합방법을 이용 하여 유동 및 소음 특성을 분석하였으며 원심팬의 날개 형상 최적화를 통해 유량 성능 향상과 공력 소 음 저감에 관한 연구를 수행하였다. Jung et al. [6] 은 냉 장고 냉동실 냉기순환용 후향익 원심팬 시스템을 대 상으로 익형을 최적 설계하여 유동 성능 및 소음 성 능을 향상시킨 바 있다. Song et al. [7] 은 식기세척기 내 원심펌프의 유량 성능 및 소음 성능을 개선하기 위 해 원심펌프 내 임펠러 형상에 대한 최적 설계 연구 를 진행한 바 있다. 이러한 선행연구들과 같이 3차원 수치해석을 활용한 원심팬의 가상제품개발이 활발 히 이루어지고 있지만 다양한 운전 조건과 많은 설 계 변수를 고려한 3차원 수치해석에는 상당한 개발 비용이 소요된다는 한계점이 아직 존재하는 실정이다. 본 연구에서는 수치해석 비용을 저감한 효율적인 가상제품개발을 목표로, 3차원 수치해석에 비해 상 대적으로 성능 예측 정확도는 떨어지지만 계산 비 용이 적은 2차원 수치해석의 특징을 활용하고자 하 였다. 이를 위해 계산 비용이 비싸고 정확한 고충실 도 데이터와 계산 비용이 싸지만 정확도가 떨어지 는 저충실도 데이터를 융합하여 최소의 비용으로 고충실도 모델을 유사한 정확도로 예측할 수 있는 대체 모델을 생성하는 기법인 다중 충실도 모델링 기법을 적용하였다. 이와 관련된 최근 선행 연구로 Guo et al. [8] 은 매개 변수화된 형태와 주파수를 가진 음향 혼에 압력파가 전파되는 문제를 다루어 반사 강도 지수를 인공신경망을 이용한 다중 충실도 모 델을 통해 근사한 바 있으며, 고충실도 모델로는 유 한 요소 기반의 완전 차수 모델을, 저충실도 모델로 는 차수 축소 모델을 사용하였다. 본 연구에서는 3차 원 수치해석 데이터를 고충실도 데이터로 선정하고 2차원 수치해석 데이터를 저충실도 데이터로 선정 하여 인공신경망을 이용한 다중 충실도 모델을 개 발하여 목표 작동 영역에 대한 원심팬의 성능을 예 측하였다. 개발한 다중 충실도 모델의 성능 예측 데 이터를 기반으로 대상 원심팬 시스템에 대해 가상 제품개발을 수행하여 유량 및 소음 성능을 향상시2차원 전산유체역학 기법을 이용한 건조기 순환 원심팬 가상제품개발 The Journal of the Acoustical Society of Korea Vol.44, No.1 (2025) 3 키고자 한다. 원심팬 시스템은 Fig. 1과 같이 스크롤 과 임펠러로 구성되며 본 연구에서는 Fig. 2의 스크 롤의 컷오프 각도, 원심팬의 날개 입구각, 출구각을 주요 설계 변수로 선정하였다. 스크롤 컷오프 각도 를 고려한 스크롤 설계와 임펠러의 날개 입구각, 출 구각을 고려한 임펠러 최적 설계를 수행하였으며 최적 설계 기법으로 반응표면법을 사용하였다. 이 를 통해 도출한 최적 형상을 적용한 원심팬 시스템 의 유동 성능 향상과 공력 소음 저감 결과를 제시하 였다. II. 수치해석 2.1 대상 원심팬 시스템 본 연구에서는 수치해석 기법 검증을 위해 지름이 149 mm, 날개 수가 38개로 구성된 임펠러에 대하여 스크롤 설계를 수행하여 수치해석과 실험을 진행하 였다. Fig. 2와 Table 1에서 볼 수 있듯이 임펠러 설계 변수는 대표적으로 임펠러 내경, 외경, 날개 입구각, 출구각 등을 들 수 있고, 스크롤에 대해서는 컷오프 각도, 컷오프 간극, 나선의 반경, 스크롤 확장 각도 등을 고려할 수 있다. 스크롤 나선 설계를 위해서 대 수나선형 식을 채택하였으며 나선의 반경 은 다음 식과 같다. [9] exp .(1) ,(2) 여기서 는 임펠러 내경 반지름과 컷오프 간극의 합으로 정의된다. Eq. (1)의 스크롤 확장 각도 는 스크롤의 출구 면적과 전체적인 크기를 결정하는 중요한 설계 인자이며, 임펠러 출구의 절대 유동각 과 같은 값을 가지도록 설계하는 것이 가장 효율적 이라고 연구한 바가 있는 Yamazaki의 선행연구를 참 고하여 6.225°로 적용하였다. [10-12] 다음으로 스크롤 컷오프 각도 는 임펠러가 스크롤 출구를 기 준으로 노출되는 정도를 결정하는 설계 변수로, 임 Fig. 1. (Color available online) Scroll and impeller of target centrifugal fan system. Fig. 2. (Color available online) (a) Design parameters of scroll and (b) design parameters of impeller. Table 1. Definition of design parameters. SymbolTermSymbolTerm Inner radius Cut-off angle Outer radius Cut-off gap Blade inlet angle Scroll spiral radius Blade outlet angle Scroll expansion angleNext >