KR100716665B1

KR100716665B1 - 공동주택의 바닥충격음 차음구조

Info

Publication number: KR100716665B1
Application number: KR1020050103013A
Authority: KR
Inventors: 최석주; 김봉철
Original assignee: 주식회사 세이빈엔지니어링; 우림건설 주식회사
Priority date: 2005-10-31
Filing date: 2005-10-31
Publication date: 2007-05-10
Also published as: KR20070046371A

Abstract

상층에서 발생한 경량충격음뿐만 아니라 중량충격음까지도 대부분 차단하여 쾌적한 주거환경을 제공하는 공동주택의 바닥충격음 차음구조에 관한 것이다.

본 발명의 공동주택의 바닥충격음 차음구조는 철근을 포함하는 콘크리트 슬래브(1), 상기 콘크리트 슬래브(1)의 상부면에 좌우로 일정간격으로 배치되는 다수의 방진재(11), 하부면에 상기 다수의 방진재(11)가 각각 끼워지는 삽입홈(10a)이 형성되어 있고 상기 삽입홈(10a)의 깊이는 하부면이 콘크리트 슬래브(1)와의 사이에 틈새(c)가 형성되도록 상기 방진재(11)의 높이보다 낮으며, 상부면에 그 상부의 마감 몰탈과의 결합력을 높이기 위하여 요홈(10b)이 형성되어 있는 발포폴리스티렌 재질의 단열구조물(10), 상기 단열구조물(10)의 상부에 배치된 난방배관(12), 그리고 상기 난방배관(12)을 덮으며 단열구조물(10)의 상부와 결합하는 마감몰탈(13)을 포함하는 것을 특징으로 한다.

바닥충격음, 경량충격음, 중량충격음, 폴리우레탄, 공기층, 방진재, 단열구조물

Description

공동주택의 바닥충격음 차음구조{Structure for isolating the floor impact sound in community houses}

도 1은 일반적인 바닥충격음의 발생모델을 나타내는 모식도,

도 2는 종래 공동주택의 바닥구조의 구성도,

도 3은 본 발명에 따른 공동주택의 바닥충격음 차음구조의 구성도,

도 4는 본 발명에 따른 바닥충격음 차음구조의 구성요소인 단열구조물의 사시도,

도 5는 도 4의 단열구조물의 평면도,

도 6은 도 4의 단열구조물의 저면도,

도 7은 본 발명의 구성 요소인 단열구조물 시편의 평면 치수를 나타내기 위한 평면도,

도 8은 도 7의 단열구조물 시편의 정면 치수를 나타내기 위한 정면도,

도 9a는 본 발명의 일실시예의 공동주택의 바닥충격음 차음구조에 대한 역A특성 경량바닥충격음 레벨의 측정결과를 나타내는 표이고, 도 9b는 그 그래프,

도 10a는 본 발명의 일실시예의 공동주택의 바닥충격음 차음구조에 대한 역A특성 중량바닥충격음 레벨의 측정결과를 나타내는 표이고, 도 10b는 그 그래프,

도 11a는 본 발명의 다른 실시예의 공동주택의 바닥충격음 차음구조에 대한 역A특성 경량바닥충격음 레벨의 측정결과를 나타내는 표이고, 도 11b는 그 그래프,

도 12a는 본 발명의 다른 실시예의 공동주택의 바닥충격음 차음구조에 대한 역A특성 중량바닥충격음 레벨의 측정결과를 나타내는 표이고, 도 12b는 그 그래프 이다.

※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1: 콘크리트 슬래브 2: 경량기포 콘크리트

3: 마감 몰탈 4: 표면마감재

10: 단열구조물 10a: 삽입홈

10b: 요홈

11: 방진재 12: 난방배관

13: 마감몰탈 15: 벽면 완충재

본 발명은 공동주택의 바닥충격음 차음구조에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 상층에서 발생한 경량충격음뿐만 아니라 중량충격음까지도 대부분 차단하여 쾌적한 주거환경을 제공하는 공동주택의 바닥충격음 차음구조에 관한 것이다.

바닥충격음은 아파트와 같은 공동주택의 상층바닥에서 사람의 보행, 물건의 낙하 등의 충격이 가해질 때, 바닥 슬래브, 천장 또는 벽체를 통하여 하층 세대 내로 방사되는 음이다.

일반적으로 콘크리트 슬래브 구조는 공기 전파음을 잘 차단하기 때문에 좋은 차음재라 할 수 있으나, 콘크리트구조에 충격이나 진동을 직접 가하게 되면 고체전파음으로 변하여 거의 감쇠되지 않고 인접한 다른 세대로 전달되어 음(소음)으로 방사되는 특성을 가지고 있다.

바닥충격음은 크게 그릇이나 골프공 등의 낙하음, 의자 이동음 등과 같이 고주파수 성분의 음을 많이 발생시키는 경량충격음과, 성인보행, 어린이들의 뜀뛰기 등과 같이 저주파수 성분의 음을 많이 발생시키는 중량충격음으로 구분되고 있다.

구미의 주택의 경우, 바닥충격음은 주로 사람이 구두를 신고 보행하는 소리, 즉 여성의 하이힐에 의한 충격음이 많이 발생하기 때문에 주로 중량충격음을 방지하는 구조로 되어야 하고, 한국이나 일본 주택의 경우, 생활습관이 좌식 생활을 하기 때문에 상기 중량충격음 외에 경량충격음도 방지할 수 있는 구조로 되어야 한다.

바닥충격음의 발생모델을 간단하게 나타내면 도 1과 같이 충격원, 바닥구조 및 하부공간으로 구별할 수 있다.

도 1에서, M_t는 충격원의 질량(㎏), V_t는 충격원의 충돌속도(m/s), k_c는 충격면의 탄성계수(N/m²), r_c는 충격면의 마찰저항계수(N/m/s), M_s는 바닥슬래브의 질량(㎏)이다. 여기서 M_t와 M_s는 종래에는 고정되어 있어서 주로 k_c와 r_c를 조절하여 바닥충격음을 차단하고 있다.

종래의 공동주택의 바닥구조는 도 2에 나타낸 바와 같이, 철근을 포함하는 콘크리트 슬래브(1), 상기 슬래브(1) 위에 도포되는 것으로서, 단열을 위한 경량기포콘크리트(2), 상기 경량기포콘크리트(2) 위에 도포되며 난방배관이 설치되는 마감 몰탈(3), 그리고 상기 마감 몰탈(3) 위에 접착제에 의하여 부착되는 표면마감재(4)로 이루어져 있다.

그런데 종래 바닥충격음 차음구조는 전술한 계수 k_c와 r_c를 조절하여 경량충격음은 만족할 만한 정도로 차단하고 있으나, 중량 충격음은 만족할만한 정도로 차단하지 못하여 입주자에게 소음피해를 주고 있는 실정이다. 정부에서는 이러한 중량 충격음의 문제를 해결하기 위하여 콘크리트 슬래브(1)의 두께를 현재 150 내지 180 mm에서 210mm로 크게 하든지, 아니면 콘크리트 슬래브(1)의 두께를 그대로 두는 대신에 슬래브가 210mm로 한 경우와 동등한 차음효과를 내도록 하는 바닥구조를 개발하여 시공하도록 강제하고 있는 실정이다.

그러나 콘크리트 슬래브(1)를 두껍게 하는 것은 여러 가지 측면에서 건축비용이 많이 소요되고 아파트의 층고가 높게 되는 문제가 있으므로 쉽게 채용하지 못하고 차음구조를 개선하여 콘크리트 슬래브(1)의 두께가 210mm 인 경우와 동일한 차음효과를 내게 하는 것이 바람직한 실정이다.

본 발명은 전술한 제반 사정을 감안하여 안출된 것으로서, 그릇이나 골프공 등의 낙하음, 의자 이동음 등과 같이 고주파수 성분의 음을 많이 발생시키는 경량충격음과, 성인보행, 어린이들의 뜀뛰기 등과 같이 저주파수 성분의 음을 많이 발 생시키는 중량충격음의 바닥충격음을 입주자들이 만족할 만한 정도로 차단하여 쾌적한 주거환경을 제공하는 공동주택의 바닥충격음 차음구조를 제공하는 것을 그 목적으로 하고 있다.

상기 한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 공동주택의 바닥충격음 차음구조는 철근을 포함하는 콘크리트 슬래브의 상부에 구성되는 바닥충격음 차음구조에 있어서, 상기 콘크리트 슬래브의 상부면에 좌우로 일정간격으로 배치되는 다수의 방진재, 하부면에 상기 다수의 방진재가 각각 끼워지는 삽입홈이 형성되어 있고 상기 삽입홈의 깊이는 하부면이 콘크리트 슬래브와의 사이에 틈새가 형성되도록 방진재의 높이보다 낮은 발포폴리스티렌 재질의 단열구조물을 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 공동주택의 바닥충격음 차음구조는 또한 상기 단열구조물의 상부면에 그 상부의 마감 몰탈과의 결합력을 높이기 위하여 요홈이 형성된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 공동주택의 바닥충격음 차음구조는 또한 상기 방진재가 폴리우레탄인 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 3은 본 발명에 따른 공동주택의 바닥충격음 차음구조의 구성도이고, 도 4는 본 발명에 따른 바닥충격음 차음구조의 구성요소인 단열구조물의 사시도이며, 도 5는 도 4의 단열구조물의 평면도이고, 도 6은 도 4의 단열구조물의 저면도이다.

본 발명에 따른 공동주택의 바닥충격음 차음구조는 철근을 포함하는 콘크리트 슬래브(1), 상기 콘크리트 슬래브(1)의 상부면에 좌우로 일정간격으로 배치되는 다수의 방진재(11), 하부면에 상기 다수의 방진재(11)가 각각 끼워지는 삽입홈(10a)이 형성되어 있고 상기 삽입홈(10a)의 깊이는 하부면이 콘크리트 슬래브(1)와의 사이에 틈새가 형성되도록 상기 방진재(11)의 높이보다 낮은 발포폴리스티렌 재질의 단열구조물(10), 상기 단열구조물(10)의 상부에 배치된 난방배관(12), 그리고 상기 난방배관(12)을 덮는 마감몰탈(13)을 포함한다. 도면번호 15는 벽면완충재이다.

상기 단열구조물(10)은 발포폴리스티렌으로서 폴리에스틸렌 수지에 펜탄이나 부탄과 같은 발포제를 첨가시켜 가열경화시킴과 동시에 기포를 발생시켜 발포수지로 만들고 스티렌모노머를 중합시켜 제조한다.

단열구조물(10)에는 하부면에 삽입홈(10a)이 형성되어 있는데, 그 홈 깊이를 방진재(11)의 높이보다 낮게 하여 방진재(11)의 삽입시에 방진재(11)가 하부로 돌출되도록 되어 있다. 따라서 콘크리트 슬래브(1)의 상부면과 단열구조물(10)의 하부면 사이에는 공기층인 틈새(c)가 형성된다.

또한 상기 단열구조물(10)의 상부면에는 상부의 마감 몰탈(13)과의 결합력을 높이고 위치이동을 방지하기 위하여 요홈(10b)이 형성되어 있다.

방진재(11)의 재질로는 폴리우레탄, EVA(Ethylene Vinyl Acetate), 고무, PE(Polyethylene), EPP(Expandable Polypropylene ) 등이 이용될 수 있다.

본 발명의 방진재(11)는 폴리우레탄조성물로서, 가소제로서 디옥틸프탈레이트(DOP ; dioctyl phthalate) 20 내지 30중량%, 용매로서 메틸에틸케튼 3 내지 5중량%, 5 내지 10㎛의 범위의 평균입경을 갖는 탄산칼슘 10 내지 20중량% 및 잔량으로서 유리 NCO기가 5 내지 10%로 조절된 통상의 폴리우레탄 프리폴리머를 포함하여 이루어지는 제1조성물과; 가소제로서 디옥틸프탈레이트 30 내지 40중량%, 에틸렌옥사이드 5 내지 10중량%, 물 10 내지 20중량% 및 잔량으로서 5 내지 10㎛의 범위의 평균입경을 갖는 탄산칼슘을 포함하여 이루어지는 제2조성물; 들을 그 혼합비가 제1조성물 : 제2조성물이 1 : 2.5 내지 3.5 의 중량비로 되도록 포함하여 이루어진 것을 사용한다.

본 발명에서는 통상의 폴리우레탄 프리폴리머를 사용하여 공동주택의 바닥차음을 위한 구조를 형성함에 있어서, 특히 차음 방진을 위해서 서로 구분되는 제1조성물과 제2조성물로 이루어지는 폴리우레탄 조성물을 제공하며, 특히 제1조성물과 제2조성물간의 점도조절을 위해 제1조성물에 포함되는 탄산칼슘과 제2조성물에 포함되는 탄산칼슘을 그 입도범위를 서로 달리하여 제1조성물에 포함되는 탄산칼슘은 입경이 큰 것을 사용하고, 제2조성물에 포함되는 탄산칼슘은 입경이 보다 작은 것을 사용하여 탄산칼슘의 비표면적에 차이를 주어 원래 점도가 높은 제1조성물은 그 점도를 낮추고, 원래 점도가 낮은 제2조성물은 그 점도를 높여 제1조성물과 제2조성물의 점도차를 줄여 혼합이 용이하도록 하며, 균일한 발포반응이 일어나도록 한다. 기타 다른 성분들인 가소제, 프리폴리머. 용매 및 에틸렌옥사이드들은 모두 당업자에게는 용이하게 구입하여 사용할 수 있을 정도로 공지된 것이며, 이들을 이용 하는 폴리우레탄의 합성 및 생산 역시 당업자에게는 용이하게 이해될 수 있을 정도로 공지된 것들이다.

특히, 상기 폴리우레탄 프리폴리머는 폴리프로필렌글리콜 등과 같은 폴리올 100중량부에 대하여, 메틸디이소시아네이트 등과 같은 디이소시아네이트 35 내지 45중량부, 디프로필렌글리콜 1.5 내지 2.5중량부, 아세테이트 셀로솔브 등과 같은 용매 15 내지 25중량부 및 DBTDL(Di Butyl Tin Di Laurylate)등과 같은 촉매 0.04 내지 0.06중량부를 혼합하고, 60 내지 70℃에서 4 내지 5시간 동안 반응시켜 유리 NCO기가 5 내지 10%로 조절된 것이 될 수 있다. 상기 폴리프로필렌글리콜은 OH값 35 내지 40, 분자량 2,500 내지 3,500 정도의 것이 사용될 수 있다. 상기 디이소시아네이트로는 NCO기 함량이 30 내지 32%인 메틸디이소시아네이트가 사용될 수 있다. 또한, 에틸렌옥사이드는 40mol(유화제/각각의 조성물이 잘 섞일 수 있도록 하는 첨가제)의 상용화된 에틸렌옥사이드가 될 수 있다.

본 발명의 방진재(11)는 그 물성치가 다음 표와 같도록 하고 그 크기는 50mm×50mm×25mm의 것을 2개 접착하여 50mm×50mm×50mm 크기의 것을 이용한다.

구분	값	단위	시험기준	비고
밀도	220	㎏/㎥	KSM3014
정적 탄성계수	0.005-0.015	N/㎟	DIN 53513
동적 탄성계수	0.02-0.075	N/㎟	DIN 53513	하중, 주파수와 관련(동적탄성계수를 유지하는 정적탄성계수가 클수록 방진재의 처짐량이 작음)
영구압축 수축률	3.2	％	KSM3016
인장강도	3	㎏/㎠	KSM3014	최소
신장률	300	％	KSM3014	최소
전기 저항률	10¹⁵	Ω·㎝	DIN 53482	건조한 재질
열전도성	0.06	㎉/(mh℃)	JIS1420
난연등급	B2		DIN 4102	표준 난연성

본 발명의 방진재(11)는 마이크로 셀 구조를 자진 연질 포옴이며, 방진성능 및 기계적 강도가 뛰어나고 충격을 가해도 파괴되지 않으며 내후성이 우수하다.

본 발명의 공동주택의 바닥충격음 차음구조는 콘크리트 슬래브(1)와 단열구조물(10)사이에 방진성능이 뛰어난 전술한 방진재(11)가 구성되어 있으며 공기층인 틈새(c)가 형성되어 있으므로 중량충격음 및 경량충격음을 차단하는 효과가 뛰어나게 된다. 그리고 방진재(11)는 기계적 강도 및 내후성이 우수하여 장기간 사용하여도 변형이 되지 않는다.

또한 단열구조물(10)은 난방배관(12)의 열이 하부로 전달되는 것을 차단할 뿐 아니라 바닥충격음 차음, 즉 차음 및 방진의 기능도 수행한다. 따라서 본 발명의 바닥충격음 차단효과는 더욱 향상된다.

실시예1

도 3에 도시된 바닥 충격음 구조를 아래의 같이 구성하고 경량충격시험과 중량충격시험을 실시하였다.

콘크리트 슬래브(1)의 두께는 150mm 이고, 단열구조물(10)은 도 7 및 도 8에 도시된 치수를 갖는 1000mm×1000mm×50mm의 크기의 것을 사용하였고, 방진재(11)는 전술한 표의 물성치를 갖되 정적 탄성계수 0.011, 동적 탄성계수 0.048인 크기 50mm×50mm×25mm 2개를 접착한 것을 사용하였다. 그리고 마감몰탈(13)의 두께는 40mm 이다.

이와 같은 바닥구조에 대하여 KSF 2810-1의 표준경량충격원에 의한 시험방법과 KSF 2810-2의 표준중량충격원에 의한 시험방법에 의하여 역A특성 경량바닥충격음 레벨과 역A특성 중량충격음레벨을 각각 측정하였다.

역A특성 경량바닥충격음 레벨의 측정결과는 도 9a의 표 및 도 9b의 그래프로 나타내었다. 표에서 알수 있는 바와 같이 역A특성가중규준화바닥충격음레벨(L'n,AW)이 43으로서 종래의 5급 이하인 경우보다 극히 양호한 1급의 차음효과를 보였다.

역A특성 중량바닥충격음 레벨의 측정결과는 도 10a의 표 및 도 10b의 그래프로 나타내었다. 표에서 알 수 있는 바와 같이 역A특성가중바닥충격음레벨(L'n,Fmax,AW)이 43으로서 종래의 5급 이하인 경우보다 극히 양호한 2급의 차음효과를 보였다.

실시예2

전술한 실시예1에 비하여 콘크리트 슬래브(1)의 두께를 180mm 로 한 것 이외에는 실시예1의 조건과 동일하게 하여 경량충격시험과 중량충격시험을 실시하였다.

역A특성 경량바닥충격음 레벨의 측정결과는 도 11a의 표 및 도 11b의 그래프로 나타내었다. 표에서 알수 있는 바와 같이 역A특성가중규준화바닥충격음레벨(L'n,AW)이 43으로서 종래의 5급 이하인 경우보다 극히 양호한 1급의 차음효과를 보였다.

역A특성 중량바닥충격음 레벨의 측정결과는 도 12a의 표 및 도 12b의 그래프로 나타내었다. 표에서 알 수 있는 바와 같이 역A특성가중바닥충격음레벨(L'n,Fmax,AW)이 42로서 종래의 5급 이하인 경우보다 극히 양호한 2급의 차음효과를 보였다.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 의하면 바닥충격음 차음효과를 크게 향상시켜 공동주택에서 상층에서 발생하는 경량충격음과 중량충격음을 대부분 차단하여 쾌적한 주거환경을 제공하는 효과를 발휘한다.

Claims

철근을 포함하는 콘크리트 슬래브(1), 상기 콘크리트 슬래브(1)의 상부면에 좌우로 일정간격으로 배치되는 다수의 방진재(11), 하부면에 상기 다수의 방진재(11)가 각각 끼워지는 삽입홈(10a)이 형성되어 있고 상기 삽입홈(10a)의 깊이는 하부면이 콘크리트 슬래브(1)와의 사이에 틈새(c)가 형성되도록 상기 방진재(11)의 높이보다 낮은 단열구조물(10), 상기 단열구조물(10)의 상부에 배치된 난방배관(12), 그리고 상기 난방배관(12)을 덮으며 단열구조물(10)의 상부와 결합하는 마감몰탈(13)을 포함하는 공동주택의 바닥충격음 차음구조에 있어서,

상기 방진재(11)는 가소제로서 디옥틸프탈레이트 20 내지 30중량%, 용매로서 메틸에틸케튼 3 내지 5중량%, 5 내지 10㎛의 범위의 평균입경을 갖는 탄산칼슘 10 내지 20중량% 및 잔량으로서 유리 NCO기가 5 내지 10%로 조절된 통상의 폴리우레탄 프리폴리머를 포함하여 이루어지는 제1조성물과; 가소제로서 디옥틸프탈레이트 30 내지 40중량%, 에틸렌옥사이드 5 내지 10중량%, 물 10 내지 20중량% 및 잔량으로서 5 내지 10㎛의 범위의 평균입경을 갖는 탄산칼슘을 포함하여 이루어지는 제2조성물로 구성되며; 그 혼합비가 제1조성물 : 제2조성물이 1 : 2.5 내지 3.5 의 중량비로 되도록 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 공동주택의 바닥충격음 차음구조.
제1항에 있어서, 상기 단열구조물(10)은 발포폴리스티렌 재질로 되어 있으며, 그 상부면에 그 상부의 마감 몰탈(13)과의 결합력을 높이기 위하여 요홈(10b)이 형성된 것을 특징으로 하는 공동주택의 바닥충격음 차음구조.
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