KR101077126B1 - 회전 방음벽 - Google Patents

Abstract

본 발명은 환경분야의 소음제어 기술에 관한 것으로서, 좀 더 자세하게는 풍하중의 크기 및 태양의 위치 그리고 시간대에 따라 열고 닫을 수 있는 방음벽에 관한 것이다.

본 발명의 방음벽은 일조와 조망이 필요한 시간대는 방음벽을 열어 일조와 조망을 보장하고, 큰 바람이 불 때는 방음벽을 열어 큰 풍하중을 회피하고, 특히 정숙을 요하는 계절이나 시간대에는 방음벽을 닫아 방음벽이 그 고유의 기능인 소음저감을 하도록 하는 방음벽으로서, 방음벽의 전부 또는 상단 일부가 열리거나 닫힐 수 있게 구성하였다. 그리고 회전방음판에 풍압감지수단과 태양위치식별수단과 함께 컨트롤러를 구비하여, 태양의 위치, 바람의 세기, 그리고 시간대에 따라 자동으로 방음벽이 열리거나 닫히도록 하였다.

본 발명인 회전 방음벽은 일조와 조망이 필요한 시간대나 계절에는 방음벽이 열려 일조와 조망을 보장하고, 큰 바람이 불 때는 방음벽이 열려 큰 풍하중을 회피할 수 있다. 그리고 특히 정숙을 요하는 시간대(주로 여름철 야간)에는 방음벽이 닫혀 소음을 크게 저감하는 방음벽 고유의 기능을 한다.

방음벽, 소음저감, 풍하중, 일조, 조망, 회전방음판.

Description

회전 방음벽{Rotatable Sound Wall}

본 발명은 환경분야의 소음제어 기술에 관한 것으로서, 좀 더 자세하게는 풍하중 및 태양의 위치 그리고 시간대에 따라 열고 닫을 수 있는 방음벽에 관한 것이다.

도로교통 소음을 저감하기 위하여 최근에 방음벽, 방음터널, 방음림 등 각종 수단이 동원되고 있다. 그러나 방음터널의 경우 채광, 내부 먼지발생, 설치 비용 등 여러 가지 문제점으로 많이 보급되지 못하고, 방음림은 방음효과가 미미하고 부지를 많이 차지하여 역시 많이 보급되지 않은 실정이다. 따라서 도로교통 소음을 저감하기 위한 수단으로 방음벽이 가장 보편적으로 설치되고 있는데, 통상적인 방음벽은 도 1에 도시한 바와 같이, 도로단에 콘크리트로 기초(300)를 형성하고, 이 기초 위에 일정 간격으로 지주(200)를 세우고, 이 지주에 방음판(100)을 설치하는 방법으로 설치된다.

방음판(100)은 일정 이상의 차음성능을 가져 소음이 방음벽을 직접 투과하는 것을 방지하고, 소음이 입사하는 방음벽의 면에서 음이 흡수되어 방음벽의 효과를 보는 쪽의 반대편에서 반사음에 의하여 소음이 증가하는 것을 방지하도록 제작되고 있다. 이에 사용되는 방음판으로는 내부에 흡음재를 충진한 금속제 방음판, 투명방음판, 콘크리트 방음판 등 다양한 형태의 방음판이 각각의 목적에 따라 사용되고 있다.

방음벽에 의한 소음저감 메커니즘은 음의 회절감쇠인데, 회절감쇠의 원리는 다음과 같다.

음원과 수음점 사이에 장해물이 없는 경우, 음파는 도 2에 도시된 바와 같이 음원으로부터 수음점에 직접 전달 경로(d)로 전달된다. 그러나 음원과 수음점 사이에 충분한 차음 능력이 있는 장애물이 있는 경우, 음원에서 발생한 음은 장해물의 상단을 지나는 회절 경로(A+B)를 따라 수음점에 도달하며, 이때 음이 저감된다.

소음저감을 목적으로 인위적으로 설치한 장벽을 방음벽이라고 하는데, 방음벽의 감음량은 경로차(δ)에 의하여 결정된다. 음원과 수음점이 일정한 경우 경로차는 오로지 방음벽의 높이에 따라 결정된다. 도로교통소음에 대한 방음벽의 회절감음량은 다음 식으로 계산된다.

상기 식으로 알 수 있듯이, 방음벽의 감음량은 오로지 경로차(δ)에 의하여 결정된다. 즉, 경로 차가 크게 날수록 회절감음량이 크다. 따라서 높은 감음량을 얻으려면 방음벽을 높게 설치하여야 한다. 즉, 방음벽의 설계에 있어서 가장 기본이 되는 사항은 방음벽의 높이를 결정하는 일이 된다.

상기와 같이 방음벽의 효과는 기본적으로 방음벽의 높이에 의하여 결정되기 때문에 일정 이상의 소음저감효과를 달성하기 위해서는 방음벽을 높게 설치하여야 한다. 특히 도로와 인접한 지역에 고층아파트가 있을 경우, 방음벽으로 가려지지 않는 고층 세대의 경우 방음효과가 전혀 없으므로 고층 세대까지 소음저감효과를 보기 위해서는 방음벽을 아주 높게 설치하여야 한다.

통상의 방음벽은 벽을 직접 투과하는 음을 차단하기 위하여, 일정 이상의 차음성능을 가진 방음판을 틈새 없이 연속적으로 설치하여 시공된다. 만약 방음판 사이에 틈새가 있을 경우 소음이 이 틈새로 누설되어 방음벽의 소음저감효과가 크게 낮아게 된다.

벽에 작용하는 풍하중의 크기는 벽에 수직으로 입사하는 바람의 속도에 의한 동압력(=

, ρ : 공기밀도, v : 벽과 수직인 바람의 속도성분)에 벽의 면 적을 곱한 것인데, 방음벽이 높을 경우 바람을 받는 면적이 커지고, 이에 따하 풍하중도 크게 작용한다.

상기와 같은 방음벽에 바람이 불 경우, 방음벽은 큰 풍하중을 받게 되어 방음벽이 전복될 염려가 있다. 높이가 높은 방음벽이 전복될 경우 인명피해를 유발할 염려가 있고, 차량의 통행을 불가능하게 하여 도로교통을 마비시킬 염려가 있다. 따라서 높이가 높은 방음벽의 경우 예상되는 최대 풍속의 풍하중을 견딜 수 있도록 지주(200)와 기초(300)를 아주 튼튼히 하여야 하고, 그만큼 공사비가 증가하는 문제점이 있다.

또한 방음벽은 높은 장벽의 형태를 가지므로 일조를 차단하고, 조망을 훼손하는 문제점이 있다. 최근 일조권과 조망권도 재산적 가치가 있는 권리로 대두하고 있는 실정에 있는바, 통상의 방음벽은 소음 저감을 위하여 일조와 조망을 희생시키고 있다.

상기와 같이 통상의 방음벽은 밀폐된 거대한 장벽을 형성하여, 일조를 차단하고, 조망을 해치는 문제가 있다.

그리고 소음저감 정도를 크게 하려면 방음벽이 높아야 하는데, 이 경우 태풍 등 큰 바람이 불 경우 풍하중이 크게 작용하므로 방음벽이 넘어질 위험이 있다. 이에 따라 방음벽은 예상 가능한 최대 풍하중에 견디도록 지주와 기초를 튼튼히 하여야 하는 관계로 시공비용이 증대하는 문제가 있다.

따라서 방음벽의 단점인 일조와 조망을 가능하게 하고 풍하중의 영향을 호;피할 수 있는 방음벽이 요구된다.

일조는 주간에 햇빛이 비칠 때만 필요한 것이고, 조망은 주로 주간에 밝을 때 필요한 것이다. 반면, 주거지역(특히 고층 아파트)의 소음은 주로 야간에 사람들이 취침을 할 때 낮아야 한다. 즉 높은 소음 저감성능이 필요한 때와 일조와 조망이 필요한 시간대가 서로 다르다. 그리고 계절별로는 주로 창문을 닫고 생활하는 겨울철에는 도로교통 소음이 크게 문제가 되지 않고, 주로 문을 열고 생활하는 여름철에는 도로교통소음이 크게 문제가 된다.

그리고 풍하중에 대한 대책은 태풍과 같은 큰 바람이 불 때만 필요하다. 태풍과 같은 큰 바람이 불 때는 바람에 의하여 유리창이 덜컹거리는 소음 등 다른 원 인의 소음이 크게 발생하므로 도로교통 소음이 그다지 큰 문제가 되지 않는다.

상기한 점을 감안하여, 본 발명은 일조와 조망이 필요한 시간대는 일조와 조망을 보장하고, 큰 바람이 불 때는 큰 풍하중을 회피하고, 특히 정숙을 요하는 계절이나 시간대에는 방음벽이 그 고유의 기능을 하도록, 방음벽의 전부 또는 상단 일부가 열리거나 닫힐 수 있게 구성하였다.

연속적으로 설치된 다수의 회전방음판들이 회전을 하여 벽을 형성하도록 방음벽이 닫히면 통상의 방음벽이 되고, 회전방음판 들이 회전을 하여 틈새를 형성하도록 열리면 일조와 조망이 가능하다.

그리고 회전방음판에 풍압감지수단과 태양위치식별수단과 함께 컨트롤러를 구비하면, 태양의 위치에 따라 회전방음판의 회전각도를 제어하여 최대 일조량을 확보할 수 있고, 큰 바람이 불 경우 회전방음판에서 이를 감지하여 자동으로 회전방음판이 회전을 하면서 방음벽이 열려 방음벽에 풍하중이 작용하는 것을 회피할 수 있다.

본 발명인 회전 방음벽은 일조와 조망이 필요한 시간대나 계절에는 방음벽이 열려 일조와 조망을 보장하고, 큰 바람이 불 때는 방음벽이 열려 큰 풍하중을 회피할 수 있다.

그리고 특히 정숙을 요하는 시간대(주로 여름철 야간)에는 방음벽이 닫혀 소음을 크게 저감하는 방음벽 고유의 기능을 한다.

본 발명인 회전 방음벽은 도 3에 도시한 바와 같이, 방음벽을 설치하고자 하는 위치의 지반에 설치되는 기초(1), 상기 기초(1)에 설치되는 다수개의 방음판구동부(2), 그리고 상기 각각의 방음판구동부(2)의 위에 설치되는 회전방음판(3)으로 구성하여 필요에 따라 방음벽이 열리거나 닫힐 수 있도록 구성된다.(본 명세서에서는 방음벽이 닫힌 것은 도 5의 (a)에 도시한 바와 같이 회전방음판(3)이 일렬로 정렬을 하여 장벽을 형성한 상태를 말하고, 방음벽이 열린 것은 도 5의 (b)에 도시한 바와 같이 회전방음판(3)이 서로 마주보는 방향으로 정렬을 하여 방음판 사이에 틈이 형성된 상태를 의미한다.) 그리고 회전방음판(3)의 회전을 제어하는 컨트롤러(4)를 추가로 구비할 수 있다.

상기와 같은 회전방음벽은 상기와 같이 기초 상부의 바로 회전방음판(3)을 설치하여, 방음벽 전체가 열리고 닫히게 구성할 수도 있고, 도 4에 도시한 바와 같이 하단은 통상의 방음벽과 같이 기초(1) 위에 지주(5)를 세우고 지주 사이에 고정방음판(6)을 끼우는 고정형 방음벽으로 하고 이 고정방음벽의 상단에 상기와 같은 회전방음판(3)을 설치하여 방음벽의 상단만 열리고 닫히게 구성할 수도 있다.

기초(1)는 통상의 방음벽의 기초와 동일하다. 다만 기초(1)에는 방음판구동부(2)가 설치될 구동부홈(11)을 구비하여, 이 구동부홈(11)에 구동부를 설치하는 것이 바람직하다.

방음판구동부(2)는 도 6에 도시한 바와 같이, 하우징(21)의 내부에 상기 회 전방음판(3)을 회전시킬 수 있는 구동수단(22)이 장착된다. 필요에 따라서는 하우징(21)의 내부에 회전방음판(3)의 회전을 제어하는 컨트롤러(4)를 구비할 수 있다.

구동수단(22)으로는 전기모터를 사용하는 것이 가장 보편적이겠지만, 유압액추에이터, 공압액추에이터, 전기액추에이터 등 회전방음판(3)을 회전시키는데 필요한 힘을 제공할 수 있는 모든 종류의 구동수단이 사용될 수 있다. 이들 구동수단들은 각각의 구동방법에 따라 감속기어, 링크 등 구동력을 회전방음판(3)에 전달할 수 있는 동력전달장치를 구비한다.

구동수단(22)으로는 전기모터를 사용할 경우, 잔기모터의 축에 감속기(미도시, 감속기가 내장된 전기모터도 시판되고 있음.)와 커플링(23)을 구비하여 적절한 회전속도로 회전방음판(3)을 구동하도록 하는 것이 간편하다.

회전방음판(3)은 일정 크기의 사각형 방음판(31)의 하변에 피벗(32)를 구비한 것으로서, 피벗(32)은 상기 구동수단에 결합된다. 구동수단(22)이 전기 모터인 경우, 피벗의 끝단에 상기 커플링(23)에 볼트 등으로 결합된다.

피벗(32)은 방음판(31)의 하변 중간 부위에 구비하는 것이 회전방음판(3)이 회전할 때 피벗(32)에 굽힘모멘트가 걸리지 않아 이상적이나, 설치 여건에 따라서는 한쪽으로 치우쳐서 구비될 수도 있고, 극단적으로는 한쪽 측면 모서리의 하단에 구비될 수도 있다. 이와 같이 피벗(32)이 한쪽으로 치우치면, 회전방음판(3)이 회전을 할 때 한쪽 방향으로 돌출되는 정도를 적게 할 수 있다. 예를 들면 회전방음판(3)이 도로와 90도로 회전했을 때, 도로 안쪽으로는 적게 돌출되고 도로 바깥쪽으로는 많이 돌출되도록 하여 회전방음판(3)이 자동차의 주행을 방해하지 않도록 할 수 있다.

회전방음판(3)의 하단 피벗(32)에는 베어링판(33)을 설치하여 회전방음판(3)의 회전을 원활하게 하는 것이 좋다. 베어링판(33)으로는 통상의 스러스트 베어링을 사용할 수도 있고, 마찰계수가 아주 낮은 재료인 불소수지(PTFE) 판을 와셔형상으로 제작하려 사용할 수도 있다.

회전방음판(3)의 양 측면 모서리는 도 7에 도시한 바와 같이, 인접한 두 회전방음판(3)이 연결되었을 때 틈새가 생기지 않도록 서로 어긋나게 만나는 단차(34)를 형성하는 것이 좋다. 회전방음판(3)의 양 측면의 단차(34)는 서로 방향을 반대로 하여, 회전방음판(3)이 회전을 할 때 인접한 회전방음판(3)과 간섭을 일으키지 않도록 하는 것이 좋다.

그리고 단차(34)의 면에는 접촉스위치(35)를 구비하여, 인접한 두 회전방음판(3)이 서로 연결된 경우 신호를 컨트롤러(4)로 보내어 구동수단(22)의 작동이 자동으로 멈추어지게 하는 것이 좋다.

회전방음판(3)의 표면에는 풍압감지수단(36)을 구비할 수 있다. 풍압 감지기는 압력을 감지할 수 있는 모든 종류의 감지기가 사용될 수 있다. 바람이 회전방음판(3)에 불면, 수직으로 입사하는 바람의 속도에 의한 동압력(=

, ρ : 공기밀도, v : 벽과 수직인 바람의 속도성분)이 발생하는데, 컨트롤러(4)가 이 동압력의 크기를 인식하여 태풍과 같이 큰 바람이 불어 동압력이 일정 이상이 되면 방음판을 회전시켜 방음벽을 열어 풍압이 걸리지 않게 할 수 있다.

또한 회전방음판(3)의 표면에는 태양위치식별수단(37)을 구비할 수 있다. 태양위치식별수단은 여러 종류가 있으나, 빛의 세기에 따라 전기량이 변하는 포토셀을 다수 개를 구비한 판에 그림자를 만들 수 있는 막대기를 구비하여 막대기로 인하여 발생하는 그림자의 위치를 인식하여 태양의 위치를 식별하는 태양위치식별수단이 개발되어 사용되고 있다.

회전방음판(3)에 태양위치식별수단(37)을 구비할 경우, 태양의 위치 정보를 컨트롤러(4)에 보내고, 회전방음판(3)을 태양의 방향과 나란한 방향으로 회전시켜 방음벽에 의한 그림자가 생기지 않도록 할 수 있다.

컨트롤러(4)는 주간, 야간 등 시간대별로, 여름, 겨울 등 계절별로, 또는 상기 풍압감지수단(36)과 태양위치식별수단(37)으로부터 받은 정보에 따라 일조와 조망이 필요한 경우 회전방음판(3)을 필요한 각도로 회전을 시키는 구동명령을 상기 구동수단(22)에 보내어 방음벽을 열거나 닫는 제어를 자동으로 한다. 그리고 컨트롤러(4)에 방음벽이 열리고 닫히는 시간대를 입력하여 두고, 그 시간대의 시작시간과 종료시간에 방음벽이 자동으로 열리거나 닫히게 저어할 수도 있다.

이와 같은 컨트롤러(4)는 제어분야에 초보적인 지식을 갖춘 자가 용이하게 구성할 수 있다.

본 발명인 회전 방음벽은 도로소음, 공장소음 등의 소음공해를 저감하는데 이용된다. 본 발명인 방음벽은 도로와 인접한 지역에 건축된 고층 아파트의 소음방 지에 특히 유용하게 사용될 수 있다.

도 1은 통상의 방음벽의 형상이다.

도 2는 방음벽에 의한 음의 회절 경로를 보인 것이다.

도 3은 방음벽 전체가 회전하는 회전 방음벽의 구성도이다.

도 4는 방음벽 상단 일부만 회전 방음벽의 구성도이다.

도 5는 방음벽이 열리거나 닫힌 상태를 도시한 것이다.

도 6은 방음판구동부와 회전방음판의 연결부위의 상세도이다.

도 7은 인접한 회전방음판들 간의 연결상태도이다.

※ 중요 구성품 번호

100 : 방음판, 200 : 지주, 300 : 기초

1 : 기조, 2 : 방음판구동부, 3 : 회전방음판, 4 : 컨트롤러,

5 : 지주, 6 : 고정방음판

Claims (3)

1. 방음벽을 설치하고자 하는 위치의 지반에 설치되는 기초(1);

   상기 기초(1)에 일정 간격으로 다수 개가 설치되는 것으로서, 하우징(21)의 내부에 구동수단(22)이 장착된, 방음판구동부(2);

   그리고, 상기 기초(1) 위에 다수 개가 연이어 설치되어 벽체를 형성하는 것으로서, 일정 크기의 사각형 방음판(31)의 하변에 피벗(32)을 구비하고, 상기 피벗(32)은 상기 구동수단(22)에 연결되어 구동수단(22)의 작동에 따라 회전할 수 있는, 다수개의 회전방음판(3);

   을 포함하는, 회전 방음벽.
2. 방음벽을 설치하고자 하는 위치의 지반에 설치되는 기초(1);

   상기 기초(2) 위에 일정간격으로 설치되는 지주(5);

   상기 지주(5)들의 사이에 끼워져서 벽체의 하부를 형성하는 고정방음판(6);

   상기 지주(5)에 설치되는 것으로서, 하우징(21)의 내부에 구동수단(22)이 장착된, 방음판구동부(2);

   그리고, 고정방음판(6)으로 형성되는 벽체 위에 다수 개가 연이어 설치되어 벽체의 상부를 형성하는 것으로서, 일정 크기의 사각형 방음판(31)의 하변에 피벗(32)을 구비하고, 상기 피벗(32)은 상기 구동수단(22)에 연결되어 구동수단(22)의 작동에 따라 회전할 수 있는, 다수개의 회전방음판(3);

   을 포함하는, 회전 방음벽.
3. 제 1항 또는 제2항에 있어서, 상기 회전 방음벽은,

   상기 회전방음판(3)의 표면에 풍압감지수단(36)과 태양위치식별수단(37) 중 어느 하나 이상을 추가로 구비하고;

   상기 풍압감지수단(36)으로 감지한 바람의 세기, 태양위치식별수단(37)으로 감지한 태양의 위치, 또는 미리 설정된 시간대에 따라 상기 구동수단(22)의 작동을 제어하여 상기 회전방음판(3)의 회전 각도를 제어하는 컨트롤러(4)를 추가로 구비하여;

   바람의 세기, 태양의 위치, 또는 특정 시간에 따라 회전방음판(3)의 회전각도를 제어하여, 방음벽을 열고 닫을 수 있는 것을 특징으로 하는, 회전 방음벽.

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