KR100770031B1 - 경량골재를 사용한 철로용 흡음판 - Google Patents

Abstract

본 발명은 경량골재를 사용한 철로용 흡음판에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 간편한 시공성 제공, 유지 보수의 편리성, 표면단면적의 극대화로 흡음효율 우수성, 다양한 주파수 영역대의 고른 흡음 효과 제공이 가능하면서도 충분한 강도를 제공하는 경량골재를 사용한 철로용 흡음판을 제공코자 하는 것이다.

즉, 본 발명은 경량골재(2)를 사용한 철로용 흡음판(1)에 있어서, 상기 흡음판(1)은 철로의 양측 레일 사이 및 레일 바깥쪽에 안치되는 직사각형상의 평판 형상으로 구성되며, 상기 흡음판(1)은 직경이 1.5~6mm 사이의 경량골재(2)에 접착제인 시멘트를 체적비로 4:1의 비율로 혼합하고, 혼합골재의 중량비로 물 25%이하와, 물 중량의 3~4%로 혼화제를 혼합하여 구성하되, 상기 경량골재(2)는 미세 공극이 무수한 천연경량골재인 화산석 혹은 점토, 질석을 소성 발포한 인공경량골재 중 어느 하나를 선택하여 사용하며,

표면은 길이방향 혹은 폭 방향으로 요홈(3)과 돌기(4)를 규칙적 혹은 불규칙적으로 반복 형성하고, 요홈(3)과 돌기(4)에는 소정 간격으로 흡음공(5)을 형성하며,

또한 이들 흡음공(5)의 내측으로 제2흡음공(6)을 추가 형성토록 한 것으로서, 본 발명을 철로에 적용할 경우 기차내부 소음의 저감 및 철로 주변의 소음을 획기적으로 저감할 수 있어 승차감 향상과 철로 주변의 소음 민원을 줄일 수 있는 것이며, 흡음판(1)을 유지 관리도 기존 자갈에 비해 수월하고 교체도 간편하게 이 루어질 수 있어 유지 보수에 따른 재비용을 획기적으로 줄일 수 있는 매우 유용한 발명이다.

철로, 흡음판, 경량골재, 요홈, 흡음공

Description

경량골재를 사용한 철로용 흡음판{Noise absorbing plate for rails using light weight aggregate}

도 1은 본 발명에서 제공하는 바람직한 제1실시예를 보인 흡음판 사시도

도 2는 도 1의 측 단면도

도 3은 본 발명의 제 2실시예를 보인 측단면도

도 4는 본 발명에서 제공하는 흡음판의 제 3실시예를 보인 사시도

도 5는 도 4의 단면도

도 6은 본 발명에서 제공하는 흡음판의 제 4실시예를 보인 단면도

도 7은 본 발명에서 제공하는 흡음판의 제 5실시예를 보인 단면도

도 8은 본 발명의 흡음판에 적용될 수 있는 다양한 요철형상의 예를 보인 단면도

도 9는 본 발명을 철로에 사용한 상태 평면도

도 10 내지 도 12는 본 발명의 흡음판을 흡음측정기로 흡음률을 측정한 값을 보인 그래프

■ 도면의 주요부분에 사용된 부호의 설명 ■

1:흡음판 2:경량골재

3:요홈 4:돌기

5:흡음공 6:제2흡음공

7:철사 망

본 발명은 경량골재를 사용한 철로용 흡음판에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 간편한 시공성 제공, 유지 보수의 편리성, 표면 단면적의 극대화로 우수한 흡음효율 제공, 다양한 주파수 영역대의 고른 흡음효과 제공이 가능하면서도 충분한 강도를 제공하는 경량골재를 사용한 철로용 흡음판을 제공코자 하는 것이다.

기차(고속전철 및 지하철 포함)가 다니는 철로의 경우 일정 간격으로 목재 혹은 콘크리트 구성의 침목(枕木)을 배열하고, 이들 침목 상측으로 레일을 평행하게 배열한 구성으로 이루어져 있다.

이러한 철로에서는 고속으로 이동하는 기차의 차륜과 레일의 마찰력에 의한 소음 및 공기저항에 의한 소음 등 다양한 주파수 영역대의 소음이 동시에 발생하게 된다.

이러한 소음을 저감시키기 위한 방법으로 흡음수단을 설치하게 되는데, 일반 적인 흡음수단으로는 일정 규격의 자갈을 침목 주변에 깔아 두는 것이다.

상기와 같이 자갈을 깔아 둘 경우 자갈 사이에 많은 공극이 형성되는데, 이러한 공극의 경우 기차 운행 시 발생하는 특정 주파수대에 대한 흡음효율이 우수하여 소음을 줄이는데 일부분 효과를 득할 수 있고, 그로 인해 통상의 철로에 널리 사용되고 있다.

그러나 상기와 같이 침목 주변에 자갈을 깔아 둘 경우 진동에 의해 자갈이 침하됨으로 주기적으로 자갈을 보충 하거나 혹은 장비를 이용하여 침하된 자갈을 제거하고 재투입해야 하는 등 유지 보수에 많은 어려움과 비용이 소요되는 문제점이 있었다.

근자에 시공되는 지하철 및 고속전철 등의 경우 유지관리 및 시공 편리성을 도모할 목적으로 콘크리트 도상 구조로 시공되고 있으며, 콘크리트 도상 구조는 콘크리트 구조물 상측으로 침목과 레일을 설치하며, 흡음수단으로 자갈을 깔지 않는 시공방식이다.

그러나 이러한 콘크리트 도상 구조는 소음을 처리할 수 있는 흡음수단이 없어 철로에서 발생하는 소음이 기차 내부 및 주변 지역으로 전달되므로 소음 문제로 고객의 안락한 승차 환경을 제공하지 못하고, 그로 인한 민원이 발생하는 등의 문제점이 있다.

이에 본 발명자는 상기한 종래 철로용 흡음수단이 갖는 제반 문제점을 일소 코자 본 발명을 연구 개발한 것이다.

즉, 본 발명에서는 미세 공극이 무수한 화산석과 같은 천연 경량골재 혹은 점토, 질석을 소성 발포한 인공경량골재를 이용하여 흡음판을 성형한 것으로서, 간편한 시공성 제공, 유지 보수의 편리성, 다양한 주파수 영역대의 고른 흡음 효과 기대 및 내구성도 충분히 유지될 수 있는 경량골재를 사용한 철로용 흡음판을 제공함에 발명의 기술적 과제를 두고 본 발명을 완성한 것이다.

이하에서 본 발명의 구성을 첨부 도면에 의거하여 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명에서 제공하는 바람직한 제1실시예를 보인 흡음판 사시도를 도시한 것이고, 도 2는 도 1의 측단면도를 도시한 것이다.

본 발명에서는 경량골재를 사용한 철로용 흡음판(吸音板)(1)을 제공코자 하는 것으로서, 상기 흡음판(1)은 철로의 양측 레일 사이 및 레일 바깥쪽에 안치되는 직사각형상의 평판 형상으로 구성되며, 직경이 1.5~6mm 사이의 경량골재(2)에 접착제인 시멘트를 체적비로 4:1의 비율로 혼합하고, 혼합골재의 중량비로 물 25%이하와, 물 중량의 3~4%로 혼화제를 투입하여 함께 혼합한 것을 형틀에 공급하고, 입자별 사이공극(2b)을 최대한 많이 형성하면서 충분한 강도를 유지하도록 일정 시간동안 바이브레이터를 이용하여 진동시킨 후 형틀에서 탈형하고, 성형된 흡음판(1)을 양생 실에서 20~45도 온도로 양생하는 방법으로 제조한다.

상기 흡음판(1)의 최대 크기는 철로의 양측 레일 사이에 내입되는 길이(L) 와, 이웃하는 침목 사이에 내입되는 폭(H)으로 제조되며, 두께(T1)는 80~190mm로 구성함이 바람직하며, 표면단면적의 극대화를 위하여 외형은 길이방향 혹은 폭(H) 방향으로 요홈(3)과 돌기(4)를 규칙적 혹은 불규칙적으로 반복 형성한 요철 형으로 구성함이 바람직하다. 이때 요홈(3)의 높이(T2)는 60~170mm로 구성한다.

상기 경량골재(2)는 미세 공극(2a)이 무수한 천연 경량골재인 화산석 혹은 점토, 질석을 소성 발포한 인공경량골재로 제조하면 된다.

경량골재(2)의 경우 특정 크기의 것으로 제조할 수도 있으나, 다양한 실험을 행한 결과, 체적비로 1.5~2.5mm 75~85%, 2.5~3.5mm 8~15%, 3.5~6mm 5~10%를 혼합 구성함이 바람직하다.

상기 요홈(3)과 돌기(4)는 도시된 바와 같이 흡음판(1)의 두께(T1)(바닥에서 돌기의 높이가) 140mm 일 때 요홈(3)의 높이(T2)가 80~120mm가 되도록 형성함이 바람직하며, 각 구간별 주소음의 주파수 영역 대에 최적의 흡음효과에 맞추어 적합한 높이로 조정하여 적용한다.

도 3에 도시된 본 발명의 제 2실시예와 같이 수개의 요홈(3)의 높이가 서로 다르게 구성하여 모든 영역의 주파수대에 최적의 흡음효과가 적용될 수 있도록 구성함이 바람직하다.

예를 들어서, 흡음판(1)의 두께가 140mm이고, 첫 번째 요홈의 높이를 120mm, 두 번째 요홈의 높이를 100mm, 세 번째 요홈의 높이를 80mm 등으로 주파수 영역 대에 최적의 흡음효과에 맞추어 서로 다르게 구성할 수 있는 것이다.

도 4는 본 발명에서 제공하는 흡음판(1)의 제 3실시예를 보인 사시도이고, 도 5는 이의 단면도를 도시한 것으로서, 요철형으로 구성되는 흡음판(1)의 요홈(3)과 돌기(4)에 흡음공(5)을 더 형성하여 본 발명 흡음판(1)의 표면 단면적을 더욱 높일 수 있게 한 구성이다.

도 6은 본 발명에서 제공하는 흡음판(1)의 제 4실시예를 보인 단면도를 도시한 것으로서, 이는 상기 제 3실시예와 같이 흡음판(1)의 요홈(3)과 돌기(4)에 흡음공(5)을 형성하고, 흡음공(5)의 내측으로 흡음공(5) 보다 깊은 제2흡음공(6)을 더 추가하여 흡음판(1)의 표면 단면적을 높임과 동시에 다양한 주파수대의 흡음 효과를 극대화 시킬 수 있게 한 것이다.

도 7은 본 발명에서 제공하는 흡음판(1)의 제 5실시예를 보인 단면도를 도시한 것으로서, 이는 상기 각 실시예와 같은 구성의 흡음판(1)을 구성함에 있어서, 흡음판(1)의 내구성을 보강되게 한 구성으로, 철사 망(7)을 내입 구성한 것이다.

도 8은 본 발명의 흡음판(1)에 적용될 수 있는 다양한 요철형상의 예를 보인 단면도를 도시한 것으로, 파도형, 삼각형, 사각형 등으로 다양하게 변형 실시할 수 있는 것이다. 또한 도시되지는 않았지만 평판 구성의 흡음판에 규칙적 혹은 불규칙적으로 흡음공을 형성한 구성으로도 제작이 가능한 것이다.

도명 중 미설명 부호 10은 철로의 레일을 도시한 것이고, 11은 레일을 지지하는 침목을 도시한 것이다.

이상과 같이 구성되는 본 발명 경량골재(2)를 사용한 철로용 흡음판(1)은 도 9에 도시된 바와 같이 철로의 양측 레일(10)을 받치고 있는 침목(11) 사이에 설치 하는 것으로서,

본 발명 흡음판(1)을 설치할 경우 시공이 간편하게 이루어지며, 시공 후 유지 보수에도 매우 유리하다.

즉, 본 발명 흡음판(1)의 경우 양측 레일(10)과 이웃하는 침목(11) 사이에 내입되는 크기의 판상으로 구성되어 있으므로 요철(3)과 돌기(4)가 교대로 형성되어 있는 요철부가 상측으로 노출되게 철로를 따라서 레일(10)의 안팎으로 연속적으로 배열하면 되는 것이며, 사용 중 흡음판(1)이 파손된 경우 해당 흡음판(1)을 교체하기만 하면 되는 것이다.

상기와 같이 흡음판(1)을 설치한 상태에서 기차가 운행되면 레일(10) 및 차륜의 마찰과 기차의 속력 등으로 인해 발생하는 소음이 흡음판(1)으로 전달되는데, 본 발명에 의하면 흡음판(1)을 구성하는 소재가 천연 혹은 인공으로 제조된 경량골재(2)로서 내부에 무수히 많은 기공이 형성되어 있는 바, 이들 기공으로 음파가 전달되면 콘크리트 구조물과 같이 외부로 반사되지 않고 경량골재(2)들의 사이공극(2b) 및 내부의 미세공극(2a)으로 전달되어 상당부분 소멸되므로 기존 자갈보다 우수한 흡음 효과를 제공하게 되는 것이다.

도 10 내지 도 12는 본 발명으로 구성된 흡음판(1)으로 두께가 각각 80mm, 100mm, 140mm 이고, 경량골재(2)의 입자 굵기가 각각 2mm, 4mm, 6mm인 흡음판(1)을 125~5000㎐ 영역의 흡음률을 시험할 수 있는 흡음측정기(SCIEN CO., LTD. Acoustic Duct, System No.9302)를 이용하여 흡음률을 측정하였다.

그 결과 입자가 2mm인 경우 두께가 80mm일 때 800㎐, 2500㎐, 4000㎐ 부근에 서, 두께가 100mm일 때 650㎐, 2000㎐, 31500㎐ 부근에서, 두께가 140mm일 때,400㎐, 1250㎐, 31500~5000㎐ 부근에서 입자가 4mm인 경우 두께가 140mm일 때, 2500~5000㎐ 부근에서, 입자가 6mm인 경우 두께가 140mm일 때, 5000㎐부근에서 흡음효율이 상승하였고, 입자 굵기가 1.5~2mm와 두께가 두꺼울수록 소음의 낮은 주파수 영역에서 부터 흡음효율이 상승하고 있음을 확인할 수 있다.

따라서 본 발명 흡음판(1)을 구성할 때 경량골재(2)를 입자 굵기의 흡음특성을 혼합하여 사용하고, 하나의 흡음판(1)에 주파수 영역별 두께 높이를 갖는 요철형으로 구성할 경우 200㎐~5000㎐ 사이의 음역에서 발생하는 다양한 주파수대의 흡음 처리가 이루어질 수 있는 것이다.

이상과 같이 구성 및 작용되는 본 발명의 경량골재(2)를 사용한 철로용 흡음판(1)은 경량골재(2)를 이용하여 입자 굵기와 흡음판(1) 두께를 달리하는 요철형의 판을 형성한 것으로서, 본 발명을 철로용 흡음판(1)으로 사용할 경우, 기차내부 소음의 저감 및 철로 주변의 소음을 획기적으로 저감할 수 있어 승차감 향상과 철로 주변의 소음 민원을 줄일 수 있는 것이며, 흡음판(1)을 유지 관리도 기존 자갈에 비해 수월하고 교체도 간편하게 이루어질 수 있어 유지 보수에 따른 재비용을 획기적으로 줄일 수 있는 매우 유용한 발명이다.

Claims (8)

1. 미세 공극이 무수한 천연경량골재인 화산석 혹은 점토, 질석을 소성 발포한 인공경량골재 중 어느 하나인 경량골재(2)로 형성하며, 철로의 양측 레일 사이 및 레일 바깥쪽에 안치되는 직사각형상의 평판 형상이고, 상면에 길이방향 혹은 폭 방향으로 요홈(3)과 돌기(4)를 규칙적 혹은 불규칙적으로 반복 형성한 철로용 흡음판(1)에 있어서,

   상기 흡음판(1)은 직경이 1.5~6mm 사이의 경량골재(2)에 접착제인 시멘트를 체적비로 4:1의 비율로 혼합하고, 혼합골재의 중량비로 물 25%이하와, 물 중량의 3~4%로 혼화제를 혼합하여 구성하며,

   상기 경량골재(2)는 체적비로 1.5~2.5mm 75~85%, 2.5~3.5mm 8~15%, 3.5~6mm 5~10%를 혼합 구성한 것을 특징으로 하는 경량골재를 사용한 철로용 흡음판.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 제 1항에 있어서,

   상기 요홈(3)과 돌기(4)에는 소정 간격으로 흡음공(5)을 형성한 것을 특징으로 하는 하여 경량골재를 사용한 철로용 흡음판.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 흡음공(5)의 내측에는 흡음공보다 깊은 제2흡음공(6)을 추가 형성한 것을 특징으로 하는 경량골재를 사용한 철로용 흡음판.

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