안녕하세요. 산업 설비 측정 및 상태 감시와 예지보전 솔루션 전문기업 유센스입니다.
지난 글에서는 데이터측정(시험)과 분석을 한번에 할 수있는 휴대용 데이터 수집장치 ECON의 전반적인 특징과 활용 분야를 소개해 드렸는데요.
이번 글에서는 실제 현장에서 수행한 모달 테스트(Modal Testing) 사례를 중심으로 ECON을 활용해 구조물의 진동 특성을 어떻게 분석하는지 정리해 보겠습니다.
1.모달 테스트란 무엇인가?
모달 테스트는 실험적인 방법을 통해 구조물이 가지고 있는 고유한 진동 특성을 파악하는 시험입니다.
이를 통해 다음과 같은 정보를 확인할 수 있습니다.
- 특정 주파수에서 구조물이 어떻게 반응하는지
- 진동 문제가 발생할 가능성이 있는 구간
- 설계 개선이 필요한 구조적 취약 지점
즉, 진동 문제를 사전에 예측하고 구조 설계를 최적화하기 위한 핵심 시험 기법입니다.
2.핵심 측정 항목
모달 테스트에서는 다음 3가지 요소를 중점적으로 분석합니다.
- 고유 주파수(Natural Frequency): 물체가 본래 진동하려는 성질을 가진 특정 주파수 시점
- 모드 형상(Vibration Shape): 상하 흔들림, 좌우 흔들림 등 진동이 발생하는 형태
- 감쇠비(Damping Ratio): 진동 에너지를 흡수하고 멈추게 하는 능력(진동 감쇄 속도 결정)
이 세 가지를 종합적으로 분석해 구조물의 동적 특성을 판단합니다.
3. 테스트 예시: Z-방향 굽힘 모드(Bending Mode)
이번 사례에서는 Z-방향 굽힘 모드로 테스트를 예로 들어 설명하겠습니다.
(본 사례에 사용된 휴대용 데이터 수집장치인 ECON에 대한 자세한 특징은 이전 글에서 확인하실 수 있습니다: 바로가기 링크)
① 시편 설치
시험 대상 구조물을 탄성 로프를 이용해 매달거나 실제 장착 조건과 유사한 시뮬레이션 상태로 고정합니다.
② 진동 유발(Excitation)
임팩트 해머를 사용해 물체의 Z-방향(수직 방향)으로 충격을 가합니다.
③ 데이터수집
물체의 여러 지점에 배치한 다채널 3축 가속도 센서를 통해 진동 응답 신호를 계측합니다.
④ 데이터분석 및 식별
모달 분석 소프트웨어를 이용해 주파수 응답 함수(FRF)를 생성하고 주요 모드의 고유진동수와 진동 형상을 시각화합니다.
⑤ 설계 개선 검토
특정 주파수 대역에서 모드 중첩(Frequency Overlap)이 발생할 경우,
구조 보강이나 국부적 질량 조정 등을 통해 공진을 피할 수 있도록 개선 방향을 검토합니다.
4.모달 테스트를 통해 기대할 수 있는 효과
✔️진동 및 소음(NVH) 문제 사전 예방
✔️설계 단계에서 구조적 취약 지점 파악
✔️시뮬레이션 결과 검증 및 신뢰성 향상
✔️최적 설계를 통한 품질 개선
휴대용 데이터 수집장치 ECON은 모달 테스트와 같은 구조 진동 시험에서도 현장에서 바로 구성하고 측정과 분석까지 수행할 수 있는 올인원 장비입니다.
시험 목적에 따라 센서 구성, 채널 수, 분석 방식은 모두 달라질 수 있기 때문에 장비 뿐 아니라 현장 조건에 맞는 시험 구성이 무엇보다 중요합니다.
모달 테스트, 구조 진동시험, NVH 분석 등 실제 계측 환경에 맞는 데이터수집장치 구성과 분석방법이 필요하시다면 언제든지 편하게 문의주세요.
유센스가 현장에 맞는 최적의 시험 구성과 솔루션을 함께 제안 드리겠습니다.
