반응표면모델을 이용한 무선단말기 마이크로 스피커 공명구조의 최적설계

Abstract

무선단말기의 사용이 일반화되면서, 소비자의 제품 성능에 대한 기대치는 점차 높아지고 있다. 특히 MP3플레이어, 모바일 휴대게임, DMB, 멀티미디어의 사용이 늘어가며 마이크로 스피커의 성능에 대한 관심이 크다. 그러나, 제품의 크기가 점차 소형화되면서, 내장되는 마이크로 스피커의 크기도 작아지고 있다. 이로 인해 마이크로 스피커의 저음 음역의 특성이 나빠지고 있다. 마이크로 스피커의 진동판에 대한 연구를 통해 음향 특성을 개선하고자 하는 노력이 있지만, 한계가 크다. 그래서 본 연구에서는 마이크로 스피커의 공명구조를 이용하여 음향 특성을 개선하고자 한다. 본 연구에서는 마이크로 스피커의 공명구조 변화를 통하여 음압레벨을 향상시키면서 왜율을 감소하는 설계를 제안한다. 실험과 반응표면모델에 의한 통계분석을 통하여 최적설계를 수행한다. 마이크로 스피커의 공명구조 중 음향특성에 지배적인 마이크로 스퍼커의 전면 홀 사이즈, 마이크로 스피커의 전면 갭, 그리고 마이크로 스피커의 후음 공간을 설계변수로 지정하였다. 마이크로 스피커를 감싸고 있는 공명구조를 표현할 수 있는 실험장치를 만들고, 실험을 통해 실험점을 얻어, 이를 바탕으로 실험 데이터를 분석하고 반응표면모델을 구성하였다. 1차 반응표면모델은 실제 모델을 잘 반영하지 못하여, 2차 반응표면모델을 구성하였다. 2차 반응표면모델은 결정계수 0.97, 0.92로 실제모델을 잘 반영함을 알 수 있었다. 구성한 반응표면모델을 바탕으로 최적설계를 수행하였다. 목적함수는 음압레벨의 최대, 왜율의 최소 두 가지를 만족하는 함수로 왜율/음압레벨로 제안하여 이를 최소화 한다. 최적설계를 통해 최적점을 구할 수 있었으며, 최적점에서의 음압레벨은 90.66dB, 왜율은 0이었다. 이 수준의 음향특성은 기존 제품의 성능에 비하여 매우 향상된 결과이며 추후 실험을 통하여 검증을 할 예정이다.