진동에 관하여

우리들의 일상생활은 교통기관의 이용에서부터 시작한다고 해도 과언이 아닙니다. 역에서의 소음, 진동이 가득한 가운데 하루의 생활이 펼쳐지고 있습니다. 우리가 매일 일하고 있는 장소의 환경은 제각기 다르지만 프레스 기계와 같은 것이 설치되어 있는 공장에서는 물론이고, 사무작업을 주로 하는 오피스 중에서도 그 정도의 차이는 있겠지만 진동의 영향을 피할 길은 없습니다. 공기조화는 인공적으로 실내 공기의 온도, 습도, 기류, 청정도를 조정하여 인체 혹은 물품에 가장 적절한 상태로 유지하는 것을 말하지만, 생활수준이 계속 나아짐에 따라서 이 네 가지 요소만으로는 사람들이 만족할 수 없어서 음이나 진동이 없는 장치를 절실히 바라게 되었습니다. 즉 아무리 실내의 온도, 습도 조건을 만족시킬 수 있다고 해도 귀에 거슬리는 소리나 진동이 있어서는 공조장치로서 불합격이라고 할 수 있습니다. 냉동기, 냉각탑, 펌프, 송풍기 등의 회전기기는 진동의 발생원으로 구성되어 있어 많든 적든간에 진동이라는 문제와 연관이 없다고 할 수 없습니다. 이와 같은 기계로부터의 진동은 처음에 말한 긍정적인 면과는 반대로 인체에 부정적인 효과를 줍니다. 진동이 인체에 어떠한 영향을 미치는가에 대해서는 현재 여러 연구가 진행되고 있습니다. 그것에 의하면 인체는 중량, 탄성, 점성이란 점에서 고무와 닮은 성질을 가지고 있으므로 그렇게 외부로부터 진동을 주어보면 그대로의 파형으로 전달되어지지 않는다고 합니다. 또 몸의 구조, 체중, 체형, 근육의 긴장상태 이외에 진동의 방향과 진동이 전해지는 몸의 부분, 그 외 진동수와 진폭 등에 의해서도 변하는 것을 알 수 있습니다. 인체는 일종의 고무와 같은 탄성체로서 내장 조직은 각각 고유의 진동수를 가지고 있어 외부로부터 전해지는 진동의 주파수에 따라서는 인체에 아주 큰 진동이 일어납니다. 여기서 고유 진동수는 어떤 중량을 가진 기계를 스프링 위에 설치해 두면 최초 A와 같은 높이를 유지한 스프링은 기계의 무게에 의해 B와 같은 치수로 줄어들 경우에 이 A-B를 정적변형량이라고 합니다. 그런데 이 기계를 손으로 밑으로 누르고 곧 떨어져 주면 용수철의 튀어 오르는 힘(탄성력)으로 인해 원래 위치를 중심으로 상하로 진동하고 점점 약해져서 정지할 때까지 같은 속도로 진동을 계속합니다. 이와 같은 진동을 고유진동 또는 자연진동이라 부르고 그 진동수를 고유진동수 또는 자연진동수라고 합니다. 고유진동수는 앞에서 예를 든 내장조직 뿐 아니라 콘크리트 벽, 바닥을 비롯하여 목재 책상에 이르기까지 거의 대부분 물질이 가지고 있는 것으로 같은 콘크리트 벽이라도 형태와 구조, 그 외 재료의 배합 등에 의해 그 값이 제각기 다릅니다. 결국 인간의 혈액형과 같은 것이라 생각해도 좋을 것입니다. 어떤 주파수를 가지는 진동이 전해지고 있는 도중에 그 주파수오 같거나 그것에 가까운 고유진동수를 가지는 벽이나 유리가 있다면 이러한 물질은 심한 진동을 일으키기 시작합니다. 이것을 공진현상이라고 합니다. 두 개의 같은 모양의 소리굽쇠를 나란히 놓고 하나의 소리굽쇠를 울리고 조금 지나면 또 하나의 소리굽쇠로부터 소리가 나기 시작하는 것입니다. 이것은 공기중을 통해 전해오는 진동파에 의해 같은 고유진동수를 가진 소리굽쇠가 공진하기 시작하였기 때문입니다. 그러므로 인체에 대한 영향은 공진할 때가 최대로 되는 것입니다. 인체가 수직방향으로 6~10Hz의 진동을 받으면 복부의 장기는 공진을 일으킨다고 합니다. 또 3cps 이하의 기계진동을 동요라고 하며, 항공기 종축의 흔들림, 횡축의 흔들림, 수직축 주위의 회전 등이 대표적인 현상입니다.