철도 분야는 최근에 들어 철도차량의 고속화, 경량화와 함께 승객의 승차감과 쾌적성을 고려한 승객의 편의성 차원에서도 많은 연구가 진행 되고 있다. 현재 개발 중인 고속 철도는 최고 속도 시속 400 km를 목표로 연구되고 있으며 고속철도의 실내소음은 주행 속도가 증가 될수록 급격하게 증가될 것으로 예상된다. 따라서 고속철도 차량의 실내소음 예측 및 실내 소음을 저감 시킬 수 있는 방안을 시급히 강구할 필요가 있다. 하지만 고속철도 차량처럼 시제품 제작을 통한 실험이 어려운 경우 상대적으로 제약이 적은 전산해석을 이용하게 된다.
본 연구에서는 전산해석을 통해서 주행하는 고속철도 차량의 실내 소음을 예측하기 위한 연구 방법을 제시하였다. 본 연구에서는 주행하는 고속철도 열차로부터 25m 떨어진 지점에서 측정한 자료를 바탕으로 광 음향기법 상용소프트웨어인 "RAY NOISE"에서 측정된 열차의 외부 소음을 점음원으로 모델링 하여 열차 표면의 소음을 해석하였다. 통계적 에너지 해석기법 상용소프트웨어인 "VA ONE"에서 내부손실계수(DLF)와 전달손실계수(CLF)를 입력하여 열차구조 모델을 구축 한 후 "RAY NOISE"에서 해석한 열차 표면 소음을 열차의 외부 cavity에 모델링 하여 실내소음도를 해석하였다. 본 논문에서 제시하는 실내소음 예측 방법에 의한 결과의 신뢰성을 확보하기 위해 주행 중인 고속철도 차량의 실내소음을 측정하여 비교분석하였다. 전산해석을 이용한 실내소음 예측 결과는 실제 고속철도 차량의 실내 소음도와 비교하여 저주파 대역에서 최대 7 dB 차이를 보였고, 500 Hz 이후 주파수 대역에서는 약 2 dB 차이를 보이며 근사한 결과를 얻을 수 있었다. 또한 개활지 구간과 터널 구간을 구분하여 고속철도 차량의 실내 소음도를 예측하였으며 실내소음도 기여도 분석을 수행 하였다. 개활지를 주행하던 고속철도 차량은 터널 구간에 진입하게 되면서 실내 소음도가 약 3 dB 증가하게 되는 것으로 해석되었다. 고속철도차량의 실내소음 기여도 분석결과, 열차 바닥에 대한 실내 소음 기여도가 가장 지배적으로 분석되었다.
이러한 전산해석을 이용한 고속철도 차량 실내소음 해석을 단계 별 단일 시제품에 대한 실험과 병행한다면 실제 차량의 실내 소음도에 보다 근접한 결과를 얻을 수 있을 것으로 판단되며, 본 연구에서 제시하는 방법을 적용한 고속철도 차량의 실내소음 예측 결과는 향후 고속철도 차량의 설계 단계에서 차량의 실내소음을 저감하는데 유용하게 활용될 수 있을 것으로 기대된다.