KR101244461B1 - 층간소음 저감을 위한 천장재 구조 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 층간소음 저감을 위한 천장재 구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 슬라브층과 천장층 사이에 공간이 형성되는 건물의 층간 구조에서 상기 슬라브층과 천장층 사이에 공명기를 설치하고, 상기 천장층에 틈새가 형성되도록 함으로써, 층간 소음을 효과적으로 차단할 수 있는층간소음 저감을 위한 천장재 구조에 관한 것이다.

Description

층간소음 저감을 위한 천장재 구조{Low noise ceiling system for the impact noise}
본 발명은 층간소음 저감을 위한 천장재 구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게 슬라브층과 천장층 사이에 공간이 형성되는 건물의 층간 구조에서 상기 슬라브층과 천장층 사이에 공명기를 설치하고, 상기 천장층에 틈새가 형성되도록 함으로써, 층간 소음을 효과적으로 차단할 수 있는 층간소음 저감을 위한 천장재 구조에 관한 것이다.
일반적으로 차음이란 외부와의 음의 교류를 차단시키는 것으로, 음이나 진동의 전파가 어려운 재질의 칸막이나 살을 끼워 넣은 소재를 이용하여 벽체 내측면을 둘러 감싸도록 설치하거나, 창문 등을 2중으로 구성시키거나, 두꺼운 천의 커튼이나 펠트 같은 흡음재 층을 병용하여 시공하는 방법을 이용하여 일정 정도의 차음효과를 달성할 수 있다.
이러한 차음효과는 아파트 등의 공동주택 건축물의 층간 바닥면이나 옆 세대 간 벽체에 많이 이용되는 것으로, 위층의 바닥충격음이나 옆 세대의 소음이 아래층이나 옆 세대로 전달되는 것을 근본적으로 차단시킴으로써 세대 간의 소음 및 충격으로 인한 피해를 최소화시키기 위한 것이다.
특히, 차음의 대상이 되는 바닥 충격음은 구조물(위층의 바닥)에 가해진 충격이 구조물에 진동의 형태로 전달된 다음 아래층의 천장이나 벽으로 방사되는 것을 말한다.
최근 공동주택 상하층 간에 발생되는 소음에 의해 개인의 주거생활의 질이 크게 떨어짐은 물론 이로 인해 생활민원이 빈발하고 있는 실정이다. 층간소음은 아파트 등과 같은 공동주택의 상층바닥에서 사람의 보행, 물건 등의 낙하로 인한 고체 전달 소음과 각종 음향기기 등에서 발생하는 기체전달 소음이 바닥 슬라브층 또는 벽체를 통해 상하 좌우 인접 세대 내로 방사되어 생활상 공해로 작용하는 소리 등을 일컫는다.
이때, 문제가 되는 것은 바닥 충격음으로, 고주파수 대역의 음을 많이 발생시키는 경량충격음과 성인보행, 어린이들의 뜀뛰기 등과 같이 저주파수 대역의 음을 많이 발생시키는 중량충격음으로 구분되는바 좌식 생활을 주로 하는 한국 주택 생활에서는 경량충격음 외에도 중량충격음도 동시에 방지할 수 있는 바닥충격음 저감재의 필요성이 부각되고 있는 실정이다.
그러나 종래에 바닥 슬라브층과 온돌층 사이에 완충부재를 설치하는 등의 단순한 방법은 차음 및 흡음에서 그 효과가 미미하다는 단점이 있어, 좀 더 효과적인 층간 소음 차폐 구조의 개발이 필요하다.
본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 슬라브층과 천장층 사이에 공간이 형성되는 건물의 층간 구조에서 상기 슬라브층과 천장층 사이에 공명기를 설치하고, 상기 천장층에 틈새가 형성되도록 함으로써, 층간 소음을 효과적으로 차단할 수 있는 층간소음 저감을 위한 천장재 구조를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 슬라브층의 양단 및 천장층의 양단에 각각 상기 공명기를 설치하고 내부에 흡음재가 구비되도록 함으로써, 차음 및 흡음 성능을 더욱 향상시킬 수 있는 층간소음 저감을 위한 천장재 구조를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 목적은 차음 및 흡음 성능을 향상시키기 위한 공명기가 천장층의 상측에 포함되도록 함으로써, 설치가 편리하고 간단하여 천장재 마감 작업의 능률을 향상시킬 수 있는 층간소음 저감을 위한 천장재 구조를 제공하는 것이다.
또, 본 발명의 목적은 상기 공명기를 능동적으로 제어할 수 있도록 함으로써, 공진주파수의 변화 및 외부적인 영향에 의해 차음 및 흡음 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있는 층간소음 저감을 위한 천장재 구조를 제공하는 것이다.
본 발명의 층간소음 저감을 위한 천장재 구조는 2층 이상의 집합건축물의 천장재 구조에 있어서, 상기 천장재 구조는 상기 집합건축물의 상층과 하층을 구획하도록 콘크리트로 제작되는 슬라브층(100); 및 상기 슬라브층과 일정거리 이격되어 천장면을 마감하는 천장패널로 구성되는 천장층(200); 을 포함하되, 상기 슬라브층(100) 및 상기 천장층(200) 사이에 공명기(600)가 더 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 천장재 구조는 상기 슬라브층(100) 하부에 상측 단부가 고정되며, 수직 방향으로 연장 형성되는 천장 달대(300); 상기 천장 달대(300)의 하측 단부에 결합되어 고정되고, 수평 방향으로 연장 형성되며, 일정 간격 이격되어 나란하게 설치되는 캐링 채널(400); 및 상기 캐링 채널(400)과 수직으로 교차 결합되며, 일정 간격 이격되어 나란하게 설치되는 엠바(500); 를 더 포함하며, 상기 천장층(200)이 상기 엠바(500)의 저면에 고정되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 공명기(600)는 내부가 중공되어 중공부(611)가 형성되는 몸체(610)와, 상기 몸체(610)와 연통되는 중공의 목(620)으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 공명기(600)는 목(620)이 복수개 형성될 수 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 천장재 구조는 상기 공명기(600)가 상기 슬라브층(100) 및 상기 천장층(200) 사이 양측 벽면에 설치되되, 상기 공명기(600)의 목(620)이 내측을 향하도록 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 천장재 구조는 상기 공명기(600)가 상기 천장층(200) 상측면에 설치되되, 상기 공명기(600)의 목(620)이 상측을 향하도록 설치되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 공명기(600)는 상기 몸체(610)의 중공부(611) 내부에 흡음재(630)가 충진되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 천장재 구조는 상기 천장층(200))의 가장자리 및 벽 사이에 틈새(710)가 형성되거나, 상기 천장층(200) 일정영역이 중공되는 천공부(720)가 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 천장재 구조는 공진 주파수를 측정하기 위해 리시버(810); 상기 리시버(810)로부터 데이터 수집을 위한 DAQ 보드(820); 상기 DAQ 보드(820)로부터 전달받은 신호를 처리하는 제어기(830); 및 상기 제어기(830)에 의해 전달받은 신호에 따라 구동에너지를 발생시키는 액추에이터(840); 를 포함하는 공명기 제어부(800)가 공명기(600)에 연결되어 구비되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 층간소음 저감을 위한 천장재 구조는 슬라브층과 천장층 사이에 공간이 형성되는 건물의 층간 구조에서 슬라브층과 천장층 사이에 공명기를 설치하고, 상기 천장층에 틈새가 형성되도록 함으로써 층간 소음을 효과적으로 차단할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 층간소음 저감을 위한 천장재 구조는 슬라브층의 양단 및 천장층의 양단에 각각 상기 공명기를 설치하고 내부에 흡음재가 구비되도록 함으로써, 차음 및 흡음 성능을 더욱 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 층간소음 저감을 위한 천장재 구조는 차음 및 흡음 성능을 향상시키기 위한 공명기가 천장층의 상측에 포함되도록 함으로써, 설치가 편리하고 간단하여 천장재 마감 작업의 능률을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.
또한, 본 발명의 층간소음 저감을 위한 천장재 구조는 상기 공명기를 능동적으로 제어할 수 있도록 함으로써, 공진주파수의 변화 및 외부적인 영향에 의해 차음 및 흡음 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있다는 장점이 있다.
도 1은 종래 천장재 구조의 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 천장재 구조의 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 공명기의 사시도.
도 4는 본 발명에 따른 천장재 구조를 위에서 바라본 사시도.
도 5는 본 발명에 따른 또 다른 천장재 구조의 단면도.
도 6은 본 발명에 따른 또 다른 천장재 구조를 밑에서 바라본 사시도.
도 7은 본 발명에 따른 공명기 제어부의 블록도.
도 8은 본 발명에 따른 또 다른 천장재 구조의 단면도.
이하, 본 발명의 층간소음 저감을 위한 천장재 구조를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 종래 천장재 구조의 단면도이고, 도 2는 본 발명에 따른 천장재 구조의 단면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 공명기의 사시도이고, 도 4는 본 발명에 따른 천장재 구조를 위에서 바라본 사시도이며, 도 5는 본 발명에 따른 또 다른 천장재 구조의 단면도이고, 도 6은 본 발명에 따른 또 다른 천장재 구조를 밑에서 바라본 사시도이며, 도 7은 본 발명에 따른 공명기 제어부의 블록도이고, 도 8은 본 발명에 따른 또 다른 천장재 구조의 단면도이다.
본 발명의 층간소음 저감을 위한 천장재 구조(1)는 2층 이상의 집합건축물의 천장재 구조(1)에 대한 것으로, 크게 슬라브층(100), 천장층(200) 및 공명기(600)를 포함한다.
또한, 상기 천장재 구조(1)는 천장달대(300), 캐링채널(400) 및 엠바(500)를 더 포함할 수 있다.
상기 슬라브층(100)은 일반적으로 콘크리트로 제작되며, 2층 이상의 집합건축물에서 상층과 하층을 구획하게 된다.
도 2에서 도시된 바와 같이, 상기 천장 달대(300)는 상측 단부가 상기 슬라브층(100) 하부에 고정된다. 상기 천장 달대(300)는 형태에 따라 단부가 수평방향으로 절곡되고, 절곡된 부분의 일정영역이 중공되는 통공부(310)가 형성되어, 강철못이 상기 통공부(310)를 지나 상기 슬라브층(100)에 고정됨으로써, 상측 단부가 상기 슬라브층(100)에 고정될 수 있다.
도 4에서 도시된 바와 같이. 상기 캐링 채널(400) 및 엠바(500)는 천장층(200)을 설치하기 위한 바 형태의 구조물로, 상기 캐링 채널(400)은 상기 천장 달대(300)의 하측 단부에 결합되어 고정되고, 수평 방향으로 연장 형성되며, 일정 간격 이격되어 나란하게 복수개 설치된다.
상기 천장 달대(300)의 양단이 상기 캐링 채널(400) 및 슬라브층(100)에 고정되는 방법은 상술한 바와 같은 방법으로 한정하지 않으며, 다양한 변경 실시 예가 가능하다.
상기 엠바(500)는 상기 캐링 채널(400)과 수직으로 교차 결합되며, 일정 간격 이격되어 나란하게 설치된다. 따라서 상기 엠바(500) 및 캐링 채널(400)은 상기 천장 달대(300)에 의해 상기 슬라브층(100)으로부터 하측으로 일정거리 이격되며, 서로 결합되어 격자 형태의 수평 층을 이루게 된다.
상기 캐링 채널(400)과 수직으로 교차 결합된 상기 엠바(500)의 저면에는 천장면을 마감하는 천장패널로 구성되는 천장층(200)이 고정된다.
특히, 본 발명의 층간소음 저감을 위한 천장재 구조(1)는 상기 슬라브층(100) 및 상기 천장층(200) 사이에 공명기(600)가 더 설치되어 바닥충격음에 의한 공진을 방지하고, 차음 및 흡음 성능을 향상시킬 수 있다.
도 3에서 도시된 바와 같이, 상기 공명기(600)는 내부가 중공되어 중공부(611)가 형성되는 몸체(610)와, 상기 몸체(610)와 연통되는 중공의 목(620)으로 형성될 수 있다.
상기 공명기(600)는 상기 슬라브층(100)의 사이즈(너비*길이*두께)를 고려하여 공진주파수를 계산할 수 있으며, 측정된 슬라브층(100)의 공진주파수 값을 이용하여 설계될 수 있다. 공진주파수가 정해지면, 상기 공명기(600)는 공명주파수를 흡수할 수 있도록 부피, 목(620)의 길이 및 목(620)의 면적이 조정되어 설계될 수 있다.
상기 공명기(600)의 공명주파수를 계산하는 식은 아래와 같다. 여기서 C0은 공기의 음속(speed of sound 340m/s), Sa는 목(620)의 면적, V는 공명기(600)의 부피, L은 목(620)의 길이, a는 목(620)의 반지름을 의미한다.
Figure 112010080459708-pat00001
상기의 식으로부터, 상기 공명기(600)의 공명주파수는 공명기(600)의 목(620) 길이(L), 목(620)의 면적(Sa), 체적(V)을 변수로 갖게 되므로, 본 발명에 따른 공명기(600)의 목(620) 길이(L) 및 체적(V)을 가변함에 따라 공명기(600)의 공명주파수가 가변될 수 있게 된다. 즉, 상기 공명기(600)의 목(620) 길이와 체적을 크게 하여 공명기(600)의 공명주파수가 낮아질 수 있으며, 목(620) 길이와 체적을 작게 함으로써, 공명기(600)의 공명주파수가 높아질 수 있다.
상기 공명기(600)의 목(620)은 도 3처럼 반드시 원통형일 필요는 없으며, 그 형태에 있어서 변형이 가능하다. 또한, 상기 공명기(600)의 목(620)은 하나의 몸통에 복수개 형성되어 상기 공명기(600)의 공명주파수를 조절할 수도 있다.
도 2에서 도시된 바와 같이, 상기 공명기(600)는 상기 슬라브층(100) 및 상기 천장층(200) 사이 양측 벽면 또는 각 벽의 코너마다 설치될 수 있는데, 상기 공명기(600)의 목(620)이 내측을 향하도록 설치될 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 도 4에서 도시된 바와 같이, 상기 공명기(600)는 설계 및 설치가 용이하도록 상기 천장층(200) 상측면, 즉 천장층(200)을 이루는 천장 패널(210)의 상면에 설치될 수 있다. 이런 경우, 상기 공명기(600)의 목(620)은 상측을 향하도록 설치되는 것이 바람직하며, 복수개 설치될 수 있다.
상기 공명기(600)의 중공부(611)에는 차음 및 흡음 성능이 향상되도록 유리섬유, 폴리우레탄, 고무 및 암면과 같은 흡음재(630)가 충진될 수 있다.
상술한 바와 같이 상기 천장재 구조(1)는 공명기(600)에 의해 차음 및 흡음 성능을 향상시킬 수도 있지만, 상기 천장층(200)의 가장자리 및 벽 사이에 틈새(710)가 형성되거나 상기 천장층(200) 일정 영역이 중공되는 천공부(720)가 형성됨으로써, 소리가 폐쇄된 공간에서 울리지 않고 상기 틈새(710) 및 천공부(720)를 통해 흐르도록 함으로써 공명현상을 약화시켜 소음이 저감되도록 할 수 있다.
또한, 도 8에서 도시된 바와 같이, 상기 천장층(200) 및 슬라브층(100) 사이에는 바닥충격음을 흡수할 수 있도록 스프링 또는 댐퍼가 더 구비될 수도 있다.
한편, 상기 천장재 구조(1)는 공진 주파수를 측정하기 위해 리시버(810); 상기 리시버(810)로부터 데이터 수집을 위한 DAQ 보드(820); 상기 DAQ 보드(820)로부터 전달받은 신호를 처리하는 제어기(830); 및 상기 제어기(830)에 의해 전달받은 신호에 따라 구동에너지를 발생시키는 액추에이터(840); 를 포함하는 공명기 제어부(800)가 공명기(600)에 연결되어 구비될 수 있다.
도 7을 참고로 하여 상기 공명기 제어부(800)의 동작을 설명하면,
상기 리시버(810)는 마이크로폰 또는 가속도 센서일 수 있는데, 상기 슬라브층(100) 및 천장층(200) 사이 공간을 통해 전달되는 소음 신호를 측정하도록 구성된다. 상기 DAQ 보드(820)에서 상기 리시버(810)가 받아들인 소음신호에 대한 데이터 수집을 마치면, 상기 제어기(830)는 처리된 신호를 액추에이터(840)로 전달하게 된다. 이에 따라, 상기 액추에이터(840)는 구동에너지를 발생시키게 되며, 상기 공명기(600)는 구동에너지에 의해 깊이 또는 목(620) 면적을 달라짐으로써 공명주파수가 변경된다.
이 때, 상기 공명기(600)는 구동에너지에 의해 크기가 능동 제어 될 수 있도록 모터와 같은 구동원에 의해 길이 또는 너비가 변경되도록 형성될 수 있다.
이에 따라, 본 발명의 층간소음 저감을 위한 천장재 구조는 슬라브층과 천장층 사이에 공간이 형성되는 건물의 층간 구조에서 슬라브층과 천장층 사이에 공명기와 스프링 또는 댐퍼를 설치하고, 상기 천장층에 틈새가 형성되도록 함으로써 층간 소음을 효과적으로 차단할 수 있다는 장점이 있다.
또한, 슬라브층의 양단 및 천장층의 양단에 각각 상기 공명기를 설치하고 내부에 흡음재가 구비되도록 함으로써, 차음 및 흡음 성능을 더욱 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.
또, 차음 및 흡음 성능을 향상시키기 위한 공명기가 천장층의 상측에 포함되도록 함으로써, 설치가 편리하고 간단하여 천장재 마감 작업의 능률을 향상시킬 수 있다는 장점이 있다.
더불어, 상기 공명기를 능동적으로 제어할 수 있도록 함으로써, 공진주파수의 변화 및 외부적인 영향에 의해 차음 및 흡음 성능이 저하되는 것을 방지할 수 있다는 장점이 있다.
본 발명은 상기한 실시 예에 한정되지 아니하며, 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이다.
1 : 천장재 구조
100 : 슬라브층
200 : 천장층
210 : 천장 패널
300 : 천장 달대
400 : 캐링 채널
500 : 엠바
600 : 공명기
610 : 몸체 611 : 중공부
620 : 목 630 : 흡음재
710 : 틈새 720 : 천공부
800 : 공명기 제어부
810 : 리시버 820 : DAQ 보드
830 : 제어기 830 : 액추에이터

Claims (9)

  1. 2층 이상의 집합건축물의 천장재 구조에 있어서,
    상기 천장재 구조는
    상기 집합건축물의 상층과 하층을 구획하도록 콘크리트로 제작되는 슬라브층(100); 및 상기 슬라브층과 일정거리 이격되어 천장면을 마감하는 천장패널로 구성되는 천장층(200); 및
    상기 슬라브층(100) 및 상기 천장층(200) 사이에 설치되는 공명기(600); 를 포함하되,
    상기 천장재 구조는
    상기 천장층(200))의 가장자리 및 벽 사이에 틈새(710)가 형성되거나, 상기 천장층(200) 일정영역이 중공되는 천공부(720)가 형성되는 것을 특징으로 하는 층간소음 저감을 위한 천장재 구조.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 천장재 구조는
    상기 슬라브층(100) 하부에 상측 단부가 고정되며, 수직 방향으로 연장 형성되는 천장 달대(300);
    상기 천장 달대(300)의 하측 단부에 결합되어 고정되고, 수평 방향으로 연장 형성되며, 일정 간격 이격되어 나란하게 설치되는 캐링 채널(400); 및
    상기 캐링 채널(400)과 수직으로 교차 결합되며, 일정 간격 이격되어 나란하게 설치되는 엠바(500); 를 더 포함하며,
    상기 천장층(200)이 상기 엠바(500)의 저면에 고정되는 것을 특징으로 하는 층간소음 저감을 위한 천장재 구조.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 공명기(600)는
    내부가 중공되어 중공부(611)가 형성되는 몸체(610)와, 상기 몸체(610)와 연통되는 중공의 목(620)으로 형성되는 것을 특징으로 하는 층간소음 저감을 위한 천장재 구조.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 공명기(600)는
    목(620)이 복수개 형성될 수 있는 것을 특징으로 하는 층간소음 저감을 위한 천장재 구조.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 천장재 구조는
    상기 공명기(600)가 상기 슬라브층(100) 및 상기 천장층(200) 사이 양측 벽면에 설치되되, 상기 공명기(600)의 목(620)이 내측을 향하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 층간소음 저감을 위한 천장재 구조.
  6. 제 4항에 있어서,
    상기 천장재 구조는
    상기 공명기(600)가 상기 천장층(200) 상측면에 설치되되,
    상기 공명기(600)의 목(620)이 상측을 향하도록 설치되는 것을 특징으로 하는 층간소음 저감을 위한 천장재 구조.
  7. 제 5항 및 6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 공명기(600)는
    상기 몸체(610)의 중공부(611) 내부에 흡음재(630)가 충진되는 것을 특징으로 하는 층간소음 저감을 위한 천장재 구조.
  8. 삭제
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 천장재 구조는
    공진 주파수를 측정하기 위해 리시버(810);
    상기 리시버(810)로부터 데이터 수집을 위한 DAQ 보드(820);
    상기 DAQ 보드(820)로부터 전달받은 신호를 처리하는 제어기(830); 및
    상기 제어기(830)에 의해 전달받은 신호에 따라 구동에너지를 발생시키는 액추에이터(840); 를 포함하는 공명기 제어부(800)가 공명기(600)에 연결되어 구비되는 것을 특징으로 하는 층간소음 저감을 위한 천장재 구조.
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