KR101205114B1 - 신재생에너지를 이용한 소음감소기 - Google Patents

Abstract

신재생에너지를 이용한 소음감소기를 제공한다.
제공된 소음감소기는 방음벽의 상부에 설치되며, 본체에는 흡음재가 구비된 흡음실 및 회절소음을 상호간섭작용에 의해 상쇄하는 소음상쇄실이 마련된 소음감소기에 있어서,
상기 본체는 하부면에 상기 방음벽에 설치되는 결합부가 마련되고, 소음원측 방향인 일측면에는 다수의 흡음공이 타공됨과 아울러 타측면에는 소음배출공이 타공되며, 상부면에는 연결모듈에 의해 집광패널이 설치되고,
상기 흡음실은 상기 본체의 하부를 절곡하여 형성되는 공간에 마련되며, 그 내부에는 상기 흡음공을 통해 유입되는 소음을 흡음하는 상기 흡음재가 충진되며,
상기 소음상쇄실은 상기 본체의 내부에 마련되며, 소음회절막이 설치된 것을 특징으로 한다.

Description

신재생에너지를 이용한 소음감소기{Sound reduction apparatus}

본 발명은 소음감소기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 방음벽에 설치되는 소음감소기로서, 소음을 흡음/회절시켜서 상쇄함과 동시에 신재생에너지인 태양광을 에너지로 변환함에 따라 저탄소 녹색성장의 발판을 마련할 수 있는 신재생에너지를 이용한 소음감소기에 관한 것이다.

일반적으로, 도로나 고속도로 주변에는 수많은 차량의 통행으로 인해 발생되는 소음으로 인하여 인근 주민들이 많은 불편을 겪고 있다. 이와 같은 소음공해를 해소하기 위해서는 도로, 특히, 고속도로 양측의 구조물 상에 소음을 흡음하거나 반사시켜 방음 및 차음효과를 발휘하는 방음벽이 설치되고 있다.

여기서, 도로 주변에서 발생하는 소음은 공기를 매질로 하여 소음원으로부터 방사상 직선으로 전파되기 때문에 대부분은 방음벽에 의해 흡음되거나 반사되지만, 소음의 일부는 음파의 특성상 방음벽에 충돌된 후 회절되어 방음벽을 타고 넘어가게 되며, 방음벽을 타고 넘어간 회절소음은 바로 주거지역으로 전파됨에 따라 소음공해를 야기하게 된다.

최근 들어, 소음진동분야의 발전에 따라, 방음벽을 타고 넘어오는 회절소음을 저감시키기 위한 연구가 활발히 진행되고 있지만, 현재까지는 방음벽의 높이를 증설하는 방안보다 소음저감효과가 더 뛰어난 장치가 개발되지 못한 실정이다.

하지만, 방음벽의 높이증설은 조망권의 침해 등의 이유로 많은 제약이 따르며, 방음벽의 높이를 증설할 수 있다 하더라도 기존의 방음벽에 부가적으로 방음벽을 설치하는 작업 자체가 쉽지 않을 뿐만 아니라 증설비용도 많이 들게 되는 문제점이 있다.

이에, 방음벽을 타고 넘어오는 회절소음을 저감시키기 위한 소음감소기, 다시 말하면, 원소음에 대한 변조를 통해 반사파(간섭파)를 생성하여 소음을 저감시키는 다양한 구조의 소음감소기가 제안된 바 있다.

도 1은 종래 소음감소기의 일례를 설명하기 위한 측단면구성도이다.

도 1을 참조하면, 종래 소음감소기는 방음벽의 상부에 설치되는데, 전면플레이트와 배면플레이트가 내부격벽에 의해 이격되어 형성되는 프레임; 상기 프레임의 하단에 일체로 형성되며 방음벽의 상단, 예컨대 지주 또는 방음패널에 고정되는 결합부; 상기 내부격벽에 의해 프레임의 양측부에 각각 형성되며, 전면측에는 타공판이 각각 설치되고 그 내부에는 흡음재가 각각 설치되어, 회절소음을 흡음하는 흡음실; 및 상기 내부격벽에 의해 상기 프레임의 중앙부에 형성되며, 다수의 내부플레이트에 의해 다수의 폐쇄관로가 구획형성되어, 내부로 유입된 회절소음의 음파위상을 반대로 전환시켜 외부의 회절소음과 상쇄 간섭되도록 하는 위상전환실;을 포함하여 구성된다.

하지만, 상기한 종래 소음감소기는 유입된 소음이 흡음재를 통과한 후 흡음재를 지지하는 프레임을 타고 전파되어 타측단으로 반사됨으로써 내부플레이트가 제공하는 원소음 변조에 의한 반사파(간섭파)를 사용하여 유입되는 원소음을 구조적으로 제거할 수 없는 문제점이 있다.

아울러, 종래 소음감소기는 회절소음을 상쇄하기 위해 상부 구조가 개방됨에 따라 유입된 소음이 내부에 구비된 다수개의 내부플레이트에 반사되어 변조에 의한 반사파(간섭파)로 감쇄되기도 하나, 감쇄되지 않은 회절소음이 다시 상부 개방구조를 통해 나가 소음이 전파될 수 있는 문제점이 있다.

또한, 종래 소음감소기는 구조적으로 볼 때에도 상부 구조가 개방되어 있어서 빗물이 유입되어 고이는 현상이 발생할 수 있고, 이물질 등이 외부에서 유입되어 개방부분을 막아 회절소음의 상쇄기능이 저감되거나 상실할 수 있는 문제점이 있다.

한편, 최근에 들어 화석에너지를 대체할 수 있는 신재생에너지가 각광받고 있다. 이와 같은 신재생에너지의 일종인 태양에너지는 태양열을 이용하는 방법과 태양광을 이용하는 방법으로 구분된다. 태양열을 이용하는 방법은 태양에 의해 데워진 물 등을 이용하여 난방 및 발전을 하는 방법이며, 태양광을 이용하는 방법은 태양의 빛을 이용하여 전기를 발생시킴으로써 이 전기로 각종 기계 및 기구를 작동시킬 수 있도록 하는 방법으로서 태양광발전(太陽光發電)이라고 한다.

이 중 태양광발전은 태양의 빛 에너지를 태양 전지(솔라셀모듈)라는 광전 변환기(光電 變換機)를 이용하여 직접 전기 에너지로 변환시켜 이용하는 것으로서, 전력계통과의 연계 유무에 따라 생산된 전기를 전력망에 연결하지 않고 사용하는 독립형과, 생산된 전기를 전력망에 연결하여 전력공급회사로 보내는 형식으로, 쓰고 남은 전기를 전력회사에 팔고 생산된 전기만으로는 필요한 전기를 충당하지 못할 경우에는 전력망을 통해 전기를 공급받을 수 있도록 한 계통연계형으로 구별되며, 부분적으로 빛을 이용하는 것이기 때문에 흐린 날에도 이용이 가능하여 태양 에너지의 이용 효율이 태양열발전보다 높은 것이 특징이다.

따라서, 근래에는 솔라셀모듈로 된 집광패널을 방음벽에 설치하기 위한 다양한 시도가 있으나, 그 일례가 될 수 있는 소음감소기에는 집광패널을 접목한 기술의 제안이 미미한 것이 현실이다.

이에, 본 발명은 종래 소음감소기가 갖는 제반적인 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로,

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 소음의 흡음구조와, 소음의 상쇄구조를 개선하여 회절소음을 최대한 감소시킬 수 있는 신재생에너지를 이용한 소음감소기를 제공하는 데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 집광패널을 소음감소기에 설치하되, 집광패널에 최대한 넓은 크기를 부여함으로써 집광량을 향상시킬 수 있는 신재생에너지를 이용한 소음감소기를 제공하는 데 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 과제는 필요에 따라 집광패널의 각도를 조절하여 집광효율을 향상시킬 수 있는 신재생에너지를 이용한 소음감소기를 제공하는 데 있다.

상기한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 구체적인 수단으로는;

방음벽의 상부에 설치되며, 본체에는 흡음재가 구비된 흡음실 및 회절소음을 상호간섭작용에 의해 상쇄하는 소음상쇄실이 마련된 소음감소기에 있어서,

상기 본체는 하부면에 상기 방음벽에 설치되는 결합부가 마련되고, 소음원측 방향인 일측면에는 다수의 흡음공이 타공됨과 아울러 타측면에는 소음배출공이 타공되며, 상부면에는 연결모듈에 의해 집광패널이 설치되고,

상기 흡음실은 상기 본체의 하부를 절곡하여 형성되는 공간에 마련되며, 그 내부에는 상기 흡음공을 통해 유입되는 소음을 흡음하는 상기 흡음재가 충진되며,

상기 소음상쇄실은 상기 흡음실과 연통되는 구조로써 상기 본체의 내부에 마련되며, 소음회절막이 설치된 것을 특징으로 하는 신재생에너지를 이용한 소음감소기를 구비한다.

바람직한 실시예로써, 상기 연결모듈은 각도조절수단을 구비할 수 있다.

바람직한 실시예로써, 상기 연결모듈은 태양광 추적장치로 구성할 수 있다.

바람직한 실시예로써, 상기 소음회절막은 사다리꼴형태로 절곡된 다수의 절곡부가 마련되며, 2개 이상을 소정간격을 두고 상기 소음상쇄실에 설치하여 소음회절막과 소음회절막의 사이공간에 소음이 유입상쇄되는 회절통로를 마련할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명에 따른 신재생에너지를 이용한 소음감소기는 흡음재가 충진되는 흡음실과, 소음회절막이 설치되는 소음상쇄실을 본체의 내부에 구비하여 소음의 흡음 및 회절에 따른 상호간섭에 의해 상쇄할 수 있어서, 원소음을 최대한 감소시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 집광패널에 최대한 넓은 크기를 부여할 수 있도록 본체의 상부면에 집광패널을 설치함으로써 집광량을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

아울러, 각도조절수단 또는 태양광추적장치를 두어 필요에 따라 태양의 조사위치와 대응하도록 집광패널의 각도를 조절할 수 있어서 집광효율을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

도 1은 종래 소음감소기의 일례를 설명하기 위한 측단면구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 신재생에너지를 이용한 소음감소기를 설명하기 위한 사시도이다.
도 3은 본 발명에 따른 신재생에너지를 이용한 소음감소기가 방음벽에 시공되는 상태를 설명하기 위한 분해사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 신재생에너지를 이용한 소음감소기의 작용상태를 설명하기 위한 측단면구성도이다.
도 5는 본 발명에 따른 신재생에너지를 이용한 소음감소기에 있어, 집광패널을 이용한 태양광발전을 설명하기 위한 블록도이다.
도 6은 본 발명에 따른 신재생에너지를 이용한 소음감소기에 있어, 연결모듈에 각도조절수단이 설치된 상태를 설명하기 위한 측단면구성도이다.
도 7은 본 발명에 따른 신재생에너지를 이용한 소음감소기에 있어, 집광패널에 태양광추적장치가 설치된 상태를 설명하기 위한 사시도이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부도면에 의거하여 상세하게 설명하기로 한다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 소음감소기(1)는 본체(2)에 흡음실(3)과 소음상쇄실(4)이 마련되고, 본체(2)의 상부에는 집광패널(5)이 설치된 구성을 갖는다.

상기 본체(2)는 하부면이 개방되는 금속재 또는 합성수지재로 된 직사각관형태로 구성된다. 이와 같은 본체(2)의 하부면에는 본 발명의 소음감소기(1)가 설치되는 방음벽(10)에 본체(2)를 고정하기 위한 결합부(21 : 지주와 대응하는 폭을 부여하는 것이 바람직함.)가 마련되고, 상기 본체(2)의 일측면, 예컨대 소음원측 방향인 일측면에는 다수의 흡음공(22)이 타공됨과 아울러 본체(2)의 타측면에는 소음배출공(22')이 타공되는데, 상기 흡음공(22)은 상기 본체(2)의 일측면 전역, 즉 후술하는 흡음실(3)과 소음상쇄실(4)과 연통하도록 상기 본체(2)의 일측면 전역에 타공되고, 상기 소음배출공(22' : 도 4 참조)은 상기 본체(2)의 타측면에 있어서, 흡음실(3)과 연통되는 위치에만 타공된다. 이때, 상기 본체(2)의 상부면에는 연결모듈(24)에 의해 상기 집광패널(23)이 설치되는데, 상기 연결모듈(24)은 상기 본체(2)의 상부면에 하단이 고정되고, 상단은 상기 집광패널(23)의 하부면에 고정되는 연결바로 구성된다. 이와 같이 연결바형태가 적용되는 연결모듈(24)은 본 발명의 소음감소기가 설치되는 방음벽이 시공되는 위치환경에 따라 태양광의 입사각방향에 대응하게 상기 집광패널(23)을 경사지게 설치할 수 있도록 상기 연결바의 길이가 다른 것을 적용할 수 있다. 아울러, 상기 연결모듈(24)은 도면에는 미도시되어 있으나 견고한 설치를 위하여 지주(11)에도 설치할 수 있다.

상기 흡음실(3)은 상기 본체(2)의 하부를 절곡하여 형성되는 공간, 즉 상기 결합부(21)를 중심으로 양쪽에 마련된다. 다시 말하면, 상기 흡음실(3)은 상기 본체(2)의 하부 양단을 수직절곡함으로써 사각형태로 형성되는 공간에 마련되는데, 이러한 흡음실(3)은 소음원측 방향과, 소음원의 반대측 방향에 마련된다. 이와 같은 흡음실(3)의 내부에는 상기 흡음공(22)을 통해 유입되는 소음을 흡음하는 흡음재(31), 예컨대 폴리에스터, 글라스울과 같은 흡음재(31)가 충진된다.

상기 소음상쇄실(4)은 상기 본체(2)의 내부, 예컨대 상기 본체(2)의 내부공간에 있어서 상기 흡음실(3)과 연통되는 구조로써 상기 흡음실(3)의 상부에 마련된다. 이와 같은 소음상쇄실(4)에는 소음회절막(41)이 브라켓고정방식, 나사고정방식 및 용접방식을 이용하여 설치는데, 이러한 소음회절막(41)은 사다리꼴형태로 절곡된 다수의 절곡부(411)가 마련된 구성을 갖는다. 이때, 본 발명에서는 상기 소음상쇄실(4)에 2개 이상의 소음회절막(41,41')을 소정간격을 두고 설치하여 소음회절막(41)과 소음회절막(41')의 사이공간에 소음이 유입상쇄되는 회절통로(42)를 마련한다.

상기 집광패널(23)은 상기 연결모듈(24)에 결합(볼트결합방식 등)되는 베이스플레이트 및 이 베이스플레이트의 상부면에 배열된 다수의 솔라셀모듈을 포함하는 통상적인 구조로 구성된다. 이와 같은 집광패널(23)의 솔라셀모듈은 박막방식 또는 결정질방식으로 제조된 솔라셀을 적용할 수 있다. 아울러, 상기 집광패널(23)은 별도의 방음벽에 마련되는 배전반(도면에 미도시됨.)에 전선연결된다.

이에, 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 신재생에너지를 이용한 소음감소기의 작용상태에 대하여 설명하기로 한다.

도 4를 다시 참조하면, 본 발명의 소음감소기(1)는 방음벽(10)의 상부, 예컨대 방음패널(12)이 결합되는 지주(11)의 최상단에 설치된다. 이때에는 본체(2)에 하부에 마련된 결합부(21)를 지주(11)의 최상단에 삽입한 후 다양한 고정방식, 예컨대 앵글부재와 같은 브라켓에 의한 고정, 나사고정, 볼트고정 및 용접고정 등으로 고정된다.

이에, 방음벽(10)을 타고 넘어오는 소음((회절소음)도 3에서 일점쇄선으로 된 화살표로 표시됨.)은 본체(2)의 일측면에 타공된 흡음공(22)을 통해 흡음실(3) 또는 소음상쇄실(4)로 유입된다.

이때, 흡음실(3)로 유입된 소음은 일부가 흡음재(31)에 의해 흡음상쇄되고, 나머지 소음은 소음상쇄실(4)로 유입된다.

또한, 소음상쇄실(4)로 유입되는 소음, 즉 흡음공(22)을 통해 유입된 소음 및 흡음실을 경유하여 유입된 소음은 소음회절막(41)과 소음회절막(41')의 사이에 마련된 회절통로(42)를 통과하게 되는데, 이때에는 소음이 회절통로(42)로 유입됨과 동시에 소음회절막(41,41')의 사다리꼴형태 절곡부(411)에 부딪히며 회절됨에 따라 소음의 음파위상이 반대로 전환되고, 이로 인해 외부에서 흡음공(22)을 통해 재차 유입되는 원소음(회절소음)과 음파위상이 반대로 전환된 소음은 소음상쇄실의 회절통로에서 상쇄 간섭작용에 의해 상쇄된다.

아울러, 소음상쇄실(4)에 유입된 후 미처 상쇄되지 않은 소음은 회절통로(42)를 따라 소음원측 반대 방향에 위치하는 흡음실(3)에 유입되어 흡음재(31)에 의해 흡음상쇄되고, 이러한 흡음실(3)에서 상쇄되지 않은 소음은 소음배출공(22')을 통해 배출된다. 이때, 상기 소음배출공(22')을 통해 배출되는 소음은 소음원측 방향에 마련된 흡음실(3)과, 소음상쇄실(4) 및 소음원측 반대방향에 마련된 흡음실(3)을 경유함에 따라 에너지를 거의 상실한 소음이다.

이에 따라서, 본 발명에서는 흡음공(22)을 통해 유입되는 소음을 한 조의 흡음실(3) 및 소음상쇄부(4)의 회절통로(42)를 통과시킴으로써 최대한 상쇄할 수 있는 구조를 지니고 있어서, 방음벽을 타고 넘어오는 회절소음을 최대한 저감시킬 수 있는 것이다.

한편, 본체(2)의 상부면에 설치된 집광패널(23)은 도 5에서와 같이 배전반에 연결되는데, 이러한 배전반은 각 집광패널(23)의 솔라셀모듈에서 집전된 전기에너지를 축전하는 배터리, 상기 배터리 또는 상기 솔라셀모듈에 연결되어 직류전원을 교류전원으로 변환하는 인버터 및 상기 배터리 또는 상기 인버터와 전기적으로 연결되어 배터리의 직류전원을 독립형으로 사용처에 공급함과 아울러 상기 인버터에서 변환된 교류전원을 계통연계형으로 사용처에 공급하는 제어부(제어회로가 실장된 회로기판 및 콘트롤기판을 포함한다.)를 포함하여 구성된다. 이때, 상기 계통연계형은 직류전원(상기 배터리구성을 배제한 상태에서 인버터가 솔라셀모듈에 직접 연결되어 공급되는 직류전원)을 인버터를 통해 교류전원으로 전환한 후 제어부를 통해 사용처(전력회사)로 송출하는 방식으로 정의할 수 있고, 상기 독립형은 상기 배터리에 축전된 직류전원을 방음벽 근접지역에 설치된 가로등 또는 방음벽에 구비될 수 있는 LED(엘이디)모듈(전광판 또는 방향지시 등에 사용됨.) 등에 공급하는 방식으로 정의할 수 있다.

이때, 본 발명에서는 본체(2)의 상부면에 설치된 집광패널(23)을 통해 상기와 같은 태양광발전을 수행함에 있어, 본체(2)의 상부면 넓이보다 집광패널(23)의 넓이를 크게 할 수 있는 구조이므로, 집광패널(23)에 최대한 넓은 크기를 부여할 수 있어서 집광량을 향상시킬 수 있다.

도 6을 참조하면, 본 발명에서는 상기 연결모듈(24')에 각도조절수단(25)을 구비할 수 있다. 이와 같은 각도조절수단(25)은 일례로 도시한 나사결합구조, 즉 연결바형태인 연결모듈의 양단을 본체 및 집광패널에 힌지결합하되, 연결모듈 중 어느 하나의 연결바는 분할 구조로 구성한 후 왼나사와 오른나사가 구비된 각도조절나사봉에 결합하는 나사결합구조는 물론이고 도면에는 미도시되어 있으나 연결모듈 중 어느 하나에 유압식/공압식 실린더를 설치한 실린더구조를 적용하여 집광패널의 각도를 최적의 집광효율을 나타내는 20°~ 60°범위 내로 경사지게 변경할 수 있는 것이다.

도 7을 참조하면, 본 발명에서는 연결모듈로써 태양광추적장치(26)를 적용할 수 있다. 이와 같은 태양광추적장치(26)는 태양을 추적하도록 태양의 고도에 따른 연직방향으로 본체의 상부면에서 요잉(yawing)과 방위에 따라 좌우방향으로 회전되는 스윙(swing) 동작이 이루어지는 장치로 정의할 수 있다. 이와 같은 구성에 따르면, 태양광추적장치(26)는 태양의 고도나 방위를 추적하여 이와 대응한 위치로 집광패널의 위치를 변경할 수 있어서 집광효율을 향상시킬 수 있는 것이다.

한편, 전술한 실시예들은 당업자가 본 발명을 용이하게 이해하고 실시할 수 있도록 구체적인 예를 든 것일 뿐, 본 발명의 권리범위를 한정하려는 것은 아니다. 따라서, 전술한 실시예들에 대해 다양한 변형이나 변경이 가능함을 주목하여야 한다. 본 발명의 권리범위는 원칙적으로 후술되는 특허청구범위에 의해 정하여진다.

1 : 소음감소기 2 : 본체
3 : 흡음실 4 : 소음상쇄실
10 : 방음벽 11 : 지주
12 : 방음패널 21 : 결합부
22 : 흡음공 22' : 소음배출공
23 : 집광패널 24, 24' : 연결모듈
25 : 각도조절수단 26 : 태양광추적장치
31 : 흡음재 41,41' : 소음회절막
42 : 회절통로 411 : 절곡부

Claims (5)

1. 방음벽의 상부에 설치되며, 본체에는 흡음재가 구비된 흡음실 및 회절소음을 상호간섭작용에 의해 상쇄하는 소음상쇄실이 마련하되, 상기 본체는 하부면에 상기 방음벽에 설치되는 결합부가 마련되고 소음원측 방향인 일측면에는 다수의 흡음공이 타공됨과 아울러 타측면에는 소음배출공이 타공되며 상부면에는 연결모듈에 의해 집광패널이 설치되고, 상기 흡음실은 상기 본체의 하부를 절곡하여 형성되는 공간에 마련되며 그 내부에는 상기 흡음공을 통해 유입되는 소음을 흡음하는 상기 흡음재가 충진되는 소음감소기에 있어서,
   상기 소음상쇄실은 상기 흡음실과 연통되는 구조로써 상기 본체의 내부에 마련하되, 이 소음상쇄실에는 사다리꼴형태로 절곡된 다수의 절곡부가 마련되며 2개 이상이 소정간격을 두고 설치되는 소음회절막이 구비되며, 상기 소음회절막과 소음회절막의 사이공간에 소음이 유입상쇄되는 회절통로가 마련되고,
   상기 흡음공은 상기 흡음실 및 소음상쇄실과 연통하도록 상기 본체의 일측면 전역에 타공되고 상기 소음배출공은 상기 본체의 타측면에 있어 상기 흡음실과 연통되는 위치에만 타공되어 상기 흡음공을 통해 유입되는 소음이 상기 흡음실 및 상기 소음상쇄실을 거쳐 상기 소음배출공으로 배출되도록 구성된 것을 특징으로 하는 신재생에너지를 이용한 소음감소기.
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