KR100715869B1 - 층간소음 저감 및 단열효과를 높이기 위한 복합판상재 및에어스프링을 이용한 시공공법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 층간소음을 저감시키고, 단열성능을 향상시키기 위해서, 바닥을 공중부양상태로 띄운 에어스프링버팀목받침대, 습기에 강하고 구조적인 강도가 뛰어난 플라스틱 압출성형물, 단열성능이 뛰어나고 소음을 저감시키는 허니콤 및 우레탄을 이용한 복합판상재를 이용하여 뜬바닥체구조로 형성하기 위한 시공공법에 관한 것이다.

뜬바닥구조, 소음, 소음저감, 진동, 진동저감, 건식공법

Description

층간소음 저감 및 단열효과를 높이기 위한 복합판상재 및 에어스프링을 이용한 시공공법{ A method of flat constuction for silence and insulation with air-spring and complex board}

도 1 은 본 발명의 중요요소인 에어스프링 버팀목 받침대위에 버팀목을 적치하는 모습을 나타내는 분해조립 사시도.

도 2 는 본 발명의 시공공법으로 버팀목위에 복합판상재가 적치되는 모습을 나타내는 분해조립 사시도.

도 3은 슬라브 위에 본 발명인 시공공법으로 뜬바닥구조체가 형성되는 것을 나타낸 측면도.
도 4 는 본 발명의 중요한 구성요소인 에어스프링을 이용한 버팀목받침대의 분해조립 사시도.
도 5 는 본 발명의 중요한 구성요소인 에어스프링을 이용한 버팀목받침대의 조립된 모습을 나타내는 사시도.
도 6 은 슬라브 위에 본 발명인 시공공법으로 뜬바닥구조체가 형성되는 것을 칼라로 나타낸 일부 단면도.

* 도면의 주요한 부호에 대한 설명.

10 : 버팀목

20 : 에어스프링을 이용한 버팀목 받침대
21 : 버팀목거치부
22 : 지지부
23 : 고무
24 : 높낮이조절부
25 : 나사선
26 : 나사홈
27 : 몸체부
28 : 받침대
29 : 공기

30 : 복합판상재
31 : 판상재
32 : 허니콤
33 : 우레탄

40 : 슬래브

50 : 방수필름

특허출원 10-2006-0025931 (버팀목을 대신하는 압출성형 지지대)

특허출원 10-2006-0026366 (에어스프링을 이용한 버팀목 받침대)

특허출원 10-2006-0026558 (공기주입부가 형성된 에어스프링을 이용한 버팀목 받침대)

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본 발명은 공동주택에 있어서 문제가 되는 층간소음 및 바닥에 손실되는 단열문제에 해결하고자 하는 신공법에 관한 것이다. 2006년에 시행된 건설교통부가 지침한 바닥에 관한 법령을 보면 공동주택은 벽식구조의 경우 바닥 슬래브의 두께를 180㎜ 이상으로 시공해야 한다. 이 경우 건축비 상승은 물론 일부 사선제한을 받는 아파트의 경우 가구수 축소조정 등이 불가피하며, 건설교통부는 공동주택의 층간소음을 줄이기 위해 표준 바닥구조 5종을 포함한 바닥충격음 성능 등급을 정한 고시안을 마련하였고, 이 고시안에 따르면 공동주택 바닥충격음 가운데 경량충격음의 최소기준인 58dB를 만족하는 바닥구조 5종을 정했다. 이에 따라 경량충격음과 중량충격음 완화를 위해 벽식구조 아파트의 경우 바닥 슬래브 두께를 현행 135㎜에 서 180㎜로 확대해야 한다. 철골조 등 라멘조의 경우 현재 120㎜에서 135㎜로 15㎜가 강화된다. 또 밀도와 흡수량 등을 만족하는 두께 20∼40㎜의 완충재와 두께 20㎜ 이상의 단열재를 포함해야 한다. 이와 같이 건설교통부의 지침에 의하면 바닥에 관한 기준이 종래에 비해 소음,단열 그중에서도 중량충격음에 매우 엄격해짐을 알 수 있다.

그러나, 이와 같은 문제는 기존의 습식으로 바닥 난방을 설치하는 경우에 해당한다. 건설교통부는 다만 주택건설업체들이 소음등급을 만족시키는 범위 안에서 건설기술연구원, 주택공사 등의 인정을 받아 자체 개발한 바닥구조를 사용할 수 있다고 한다.

따라서, 종래의 습식으로 바닥을 시공하는 경우 건설교통부의 지침에 따르면 건축비가 상승할 수 밖에 없다.

습식시공을 하게 되면 1㎡당 150㎏의 중량에서 33%이상 증가 된 200㎏의 중량으로 늘어나게 되며, 이를 적층 하중으로 계산하면 상당히 많은 보강재가 들어가 결과적으로 건축비의 상승을 가져온다. 실제로 이 고시가 시행될 경우 가구당 공사비는 34평형(전용면적 25평)의 경우 현재보다 170만원 정도 늘어나면서 분양가도 상승할 것이다. 특히 바닥 슬래브 두께가 두꺼워질 경우 20층 아파트는 층고는 1m 안팎 높아진다.

여기서 습식시공의 문제점을 열거해 볼 수 있다.

1. 바닥을 수평으로 구성하기가 힘들다.

2. 설치시간이 많이 걸린다.

3. 유해 환경물질인 시멘트독이 나온다.

4. 바닥을 데우기 위한 열량이 매우 많이 들어간다.

5. 슬라브 두께를 두껍게 해야하며, 단열재, 소음방진 등에 추가비용이 들어간다.

6. 배관이 샐 경우 바닥 전체를 뜯어내고, 다시 재시공해야 한다.

7. 건설교통부의 고시대로 설치하면 비용이 매우 상승한다.

또한, 건설교통부와 산업자원부에서는 아파트등 “건물에도 에너지 효율 등급 표시제”를 도입하여 등급별로 최고 5개까지의 별 모양의 표지를 달아주어 에너지의 효율적인 사용을 유도할 방침이라고 하니, 건축물의 있어서 단열자재의 선정은 매우 중요한 문제이다.

최근에는 건교부의 층간소음 규제에 따라서, 비교적 소음 진동이 적은 뜬바닥 구조체를 지닌 바닥이 각광을 받고 있다.

본 발명은 상기와 같이 습식시공으로 바닥난방을 하는 문제점을 해결하기 위하여 개발된 것으로, 슬라브위에서 뜬바닥구조체를 형성하기 위한 버팀목, 또는 버팀목을 대신하는 압출성형 지지대 및 에어스프링을 이용한 버팀목 받침대 및 뜬바닥구조체용 단열재 및 구조재가 내장된 판상재를 이용하여 시공하는 공법에 관한 것이다.

이와 같은 기술적인 과제를 해결하기 위하여 본 발명인이 개발한 첨부된 도면에 의해서 설명하면 다음과 같다.

도 1 은 본 발명의 중요요소인 에어스프링 버팀목 받침대위에 버팀목을 적치하는 모습을 나타내는 분해조립 사시도 이다.

여기에서 말하는 에어스프링버팀목받침대(20)는 본 발명인이 특허출원 10-2006-0026366 (에어스프링을 이용한 버팀목 받침대), 특허출원 10-2006-0026558 (공기주입부가 형성된 에어스프링을 이용한 버팀목 받침대)를 이용한 것이다.

에어스프링버팀목받침대(20)는 상당한 하중을 받는 건축물의 뜬바닥구조체를 공중부양으로 지탱하는 원리로 실린더와 에어스프링과 압축공기를 이용하여 상부에서 오는 중량충격음, 진동, 충격등을 방지하고자 하는데 그 목적이 있다.
대부분 건식으로 바닥을 설치하는 일본에서 종래의 탄성고무를 이용한 거치대가 나와 있으나 상부의 진동이나 소음에 대해서 공기층으로 완충되는 거치대는 나와 있지 않다. 탄성고무처럼 고체와 공기와 차이점은 매질이 다르기 때문에 전달속도 및 소리의 진동에 대한 압력의 변화를 들 수가 있다. 소리란 매질의 압력이 압축되고 팽창되는 운동이 순환적으로 반복되는 일종의 압력 변화이다. 이는 공기뿐 아니라 고체와 액체를 통해서도 소리가 전파되는 것을 보면 이해할 수 있다. 이처럼 매질이 있어야 한다는 것은 진공상태에서는 소리가 전파되지 않는 것을 확인하면서 쉽게 증명되었다. 소리의 크기가 감소 되지 않고 얼마나 멀리 갈 수 있느냐는 매질이 되는 공기나 물체의 밀도에 큰 영향을 받는다. 매질의 밀도가 높을수록 빠르게 전달되는데, 한 예로 물은 공기보다 4배, 철은 14배나 빨리 소리를 전달한다. 따라서, 탄성고무보다는 매질의 밀도가 낮은 공기층이 상부에서 오는 소음을 현저하게 줄여주는 것을 알 수 있다. 물론 판상재의 내부공간을 진공으로 처리하면 소음은 거의 없어지게 되나 판상재 자체를 타고 오는 진동에 관해서는 완충적인 장치가 필요하다.
또한 소리의 발생은 매질(이하 공기)과 접촉하는 면의 진동으로 인한 것이다. 따라서, 건축물의 층간 상부의 충격이나 진동으로 인하여 하부의 슬라브가 진동하면서 공기에 노출된 접촉면이 공기에 압력을 가하게 되며, 압력이 공기 중에 전파되면서 우리의 귀가 그 압력의 변화를 소음으로 인식하게 되는 것이다.
소리가 전파되면서 최초 발생된 압력은 거리가 멀어질수록 낮아지게 되며, 결국에 가서는 사라지게 된다.
소리의 높낮이라는 것은 주파수로 대변하여 표현하며, 주파수가 낮으면 낮은음(저음)으로 들리고, 주파수가 높으면 높은음(고음)으로 들리는 것이다. 주파수라는 것은 단위시간당 반복회수를 'cycle/sec' 표현하는 단위로 Hertz(Hz)로 표기한다. 소리가 높다는 것은 1초에 많이 반복된다는 것이며, 이 반복이라는 것은 공기의 압축과 팽창을 일컫는다. 즉, 공기가 압축된 후 다시 팽창되는 횟수가 주파수가 되는 것이다. 좀 더 자세히 말하자면 공기분자가 강제로 이동된 후 다시 제자리로 돌아오는 횟수를 말한다.
소리가 전파되는 과정에 매질분자는 차례로 자기평형 위치 부근에서 진동하며, 이때 어느 한 분자가 평형 위치를 벗어나면 주변의 다른 분자들이 평형위치를 끌어당긴다.

이때 에어스프링버팀목받침대(20)위에 방수처리된 버팀목을 안착시키거나 썩지 않는 목분고분자압출성형물을 버팀목으로 대신 사용하는 것이 바람직하다.

사각형상의 단면을 가지고, 단면 내부에 다수개의 통공부를 지닌 목분고분자압출성형물로 버팀목을 대신하며, 내유성, 내화학성,구조적인 강도가 높은 것이 특징이다.

상기 버팀목이 안착된 에어스프링버팀목받침대(20)를 에어컴프레셔를 이용한 타카를 이용하여 슬라브(40) 위에 고정시키되 슬라브(40)의 습기가 올라오지 않도록 슬라브(40) 바로 위에는 방수필름(50)을 부착시키는 것이 바람직하다.

도 2 는 본 발명의 시공공법으로 버팀목 위에 복합판상재가 적치되는 모습을 나타내는 분해조립 사시도이며,

상기 에어스프링버팀목받침대(20)의 높낮이 조절대를 조절하여 수평을 맞추는데, 이때 레이져포인터 같은 장비를 이용하는 것이 바람직하다. 이렇게 수평이 형성된 에어스프링버팀목받침대(20) 위에 단열효과가 뛰어나고 소음차단 효과가 높은 복합판상재(30)를 설치한다.
상기 에어스프링버팀목받침대(20)의 구조와 활용에 관해서는 도 4 내지 도 6에 도시하였다.
도 4 에 도시한 바와 양쪽면이 "└┘"의 형상을 지닌 버팀목거치부(21)의 저면에는 원통형의 지지부(22)가 돌출되어 형성되어 있고, 상기 지지부(22)의 저면에는 고무(23)가 부착되어 있다. 마치 주사기의 피스톤부분을 생각하면 된다. 이때 고무는 내부에 완충된 공기가 빠져나가지 못하는 역할을 한다. 도 6에 도시한 바와 같이 에어스프링버팀목받침대(20)의 내부에 압축된 공기(29)층은 상부에서 오는 소음과 진동을 버팀목거치부(21)저면에 형성된 피스톤형 지지부(22)의 하단부에 부착된 고무(23)에 전달되며, 상기 고무(23)에서 생기는 소음과 진동은 실린더 내부에서만 압축과 팽창의 순환을 계속하기 때문에 슬라브 상부에서 생기는 소음 및 진동의 주파수가 점차 감쇄되어 하부로 전달하지 않는 역할을 하는 것이다.
한편 상기 지지부(22)가 삽입되는 원통형 실린더의 외부에는 나사선(25)이 형성되어 있고, 상기 나사선(25)은 받침대(28)의 몸체부(27) 내부에 형성된 나사홈(26)에 회전을 통하여 안착된다. 상기 나사선(25)이 회전을 통하여 높낮이가 조절될 수 있도록 상부에는 육각형상의 높낮이조절부(24)가 형성되어 있어 스패너를 이용하여 상기 육각형상의 높낮이조절부(24)를 회전시켜 높낮이의 조절을 한다.

이때 복합판상재(30)는 사각형상의 상부합판과 하부합판 사이에 외곽틀을 형성하고, 외곽틀 내부에 허니콤, 우레탄, 허니콤과 우레탄을 채워지는 판상재이며, 판상재 외부에는 우레탄 코팅, PET박막합판, 테프로코팅, 박막 테프론시트부착등으로 방수막을 형성한 것을 특징으로 하는 판상재가 바람직하다.

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특히 복합판상재(30)의 표면은 PE나,테프론으로 코팅된 합판이 바람직하며, 간략하게 설명하면 합판 위에 테프론을 코팅하여 방수, 비점착성 , 비유성,내열성,절연성,내화학성, 낮은 마찰계수의 특징을 지닌다.

도 3은 슬라브 위에 본 발명인 시공공법으로 뜬바닥구조체가 형성되는 것을 나타낸 측면도이고,

슬라브위(40)에 방수필름(50)을 부착시공하고, 방수필름(50) 위에 에어스프링버팀목받침대(20)를 거치한 후 상기 에어스프링버팀목받침대(20) 위에는 버팀목(10)을 설치하고, 그 위에는 복합판형재(30)를 올려서 뜬 바닥 구조체를 만드는 모습을 나타낸다.
도 6 은 상기의 발명을 알아보게 쉽게 칼라로 각 발명의 구성을 알아보기 쉽게 구성하여 나열한 단면도로,
맨 바닥위에는 슬라브가 있고, 상기 슬라브위에는 높낮이조절부(24)가 부착된 에어스프링버팀목받침대(20)를 설치하고, 상기 에어스프링버팀목받침대(20)위에 버팀목(10)역할을 하는 목재, 압출성형재등을 거치하고, 그 위에 합판보다 소음이나 진동, 단열 성능이 우수한 복합판상재(30)를 거치한다. 이때, 상기 슬라브와 에어스프링버팀목받침대(20)의 사이에는 방수와 단열을 목적으로 코팅된 단열재를 설치하는 것이 바람직하다.

이와 같이 구성된 본 발명의 효과는 다음과 같다. 일반적으로 뜬바닥구조체 를 형성하는 합판에 비해서, 인장, 압축강도가 높고, 가볍고, 튼튼하며, 단열에 효과적이다. 특히, 층간 소음 및 진동에 기존의 자재에 비하여 상당한 저감 효과를 가진다. 특히 복합판상재의 내부에는 허니콤과 우레탄으로 소음저감과 단열효과가 종래의 습식시공에 비해서 탁월해진다. 특히 바닥전체에서 생기는 중량충경음의 에너지를 바닥체 자체를 공중에 부양시키는 원리로 상당하게 저감시킬 수있다.

2001년 6월 1일부터 시행된 새로운 "건축물의 설비기준 등에 관한 규칙중 개정령" 에서는 지역별 건축물 부위의 열관류율(건설교통부 고시 별표4)의 기준을 낮추어 결론적으로 건축물의 단열기준을 20%이상 강화하게 되어서 열전도율이 높은 단열재를 사용할 경우 상대적으로 벽체의 두께가 두꺼워지는 문제점이 생기게 되었으며, 이번에 새로운 개정령 및 이에 따른 건설교통부 고시에서는 경질발포우레탄폼을 “가” 등급의 가장 열전도율이 낮은 단열재로 법규에 명시하고, 열전달저항을 고려하여 두께를 결정할 경우 발포스틸렌폼의 거의 절반의 두께로 시공토록 되어있으므로, 건축시 실내외 공간확보 및 건축물의 단면을 유리하게 할 수 있다.
일반적으로 종래의 합판보다 단열, 진동, 소음이 우수한 복합 판상재 위에서 중량 및 경량충격음이 발생하면 에어스프링버팀목받침대의 내부에 압축된 공기층은 상부에서 오는 소음과 진동을 버팀목거치부(21)저면에 형성된 피스톤형 지지부의 하단부에 부착된 고무에 전달되며, 상기 고무에서 생기는 소음과 진동은 실린더 내부에서만 압축과 팽창의 순환을 계속하기 때문에 슬라브 상부에서 생기는 소음 및 진동의 주파수가 점차 감쇄되어 하부로 전달하지 않는다.
또한 종래의 슬라브 위에 수평을 맞추기 위한 방법으로 버팀목 거치대 저면에는 합판이나 플라스틱 성형물을 고였으나, 본 발명에서 제안하는 에어스프링버팀목받침대를 이용하면 합판이나 플라스틱 성형물을 사용하지 않고 쉽게 수평을 형성할 수 있어 현장 시공성이 매우 좋아진다.

또한, 에어스프링버팀목받침대(20)에 의해 지진등의 진동에 대해서도 기존의 벽식 건물에 비해서 훨씬 안전하다.

이렇게 뜬바닥구조체로 형성된 바닥체 위에 필요에 따라서 난방을 설치하거나 마루를 설치하면 된다.

Claims (3)

1. 건축물의 바닥을 뜬 바닥 구조체로 형성하기 위한 시공공법으로써;

   슬라브(40) 위에 실린더 외부에 나사선(25)을 이용한 높낮이조절부(24)가 구비되고,

   공기를 이용하여 완충작용을 하는 에어스프링버팀목받침대(20)를 설치하는 단계,

   상기 에어스프링버팀목받침대(20) 위에 버팀목(10)을 안착시켜 거치하는 단계,

   상기 에어스프링버팀목받침대(20)의 받침대를 타카핀으로 슬라브(40)에 고정 시키는 단계,

   상기 버팀목(10) 위에 내부가 허니콤 또는 우레탄으로 이루어진 복합판형재(30)를 설치하는 것을 특징으로 하는 층간소음 저감 및 단열효과를 높이기 위한 복합판상재 및 에어스프링을 이용한 시공공법.
2. 청구항 1항에서

   슬라브(40)위에 방수필름(50)을 부착하는 단계 후;

   에어스프링버팀목받침대(20)를 설치하는 단계를 특징으로 하는 층간소음 저감 및 단열효과를 높이기 위한 복합판상재 및 에어스프링을 이용한 시공공법.
3. 삭제

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