KR101353988B1 - 차음판 - Google Patents

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KR101353988B1
KR101353988B1 KR1020110066188A KR20110066188A KR101353988B1 KR 101353988 B1 KR101353988 B1 KR 101353988B1 KR 1020110066188 A KR1020110066188 A KR 1020110066188A KR 20110066188 A KR20110066188 A KR 20110066188A KR 101353988 B1 KR101353988 B1 KR 101353988B1
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Abstract

본 발명은 차음판에 관한 것이며, 상세하게는 전동차, 객차, 고속열차 등의 철도차량·건물의 플로워, 벽재 및 천정재, 기계류의 하우징 등으로 사용되는 알루미늄 압출형 차음판의 차음성능 개선에 관한 것으로서, 단위공동에서 발생되는 국부 공진주파수 대역을 거주자 사이의 모든 대화에 영향을 받지 않는 대역으로 실현하면서 1000 ㎐ 옥타브 대역에서 차음성능을 향상한 것이다.
본 발명의 알루미늄 합금제 차음판(10)은 2개의 표면재(11a)(11b)를 상호 일정 간격을 두고 배치함과 아울러 상기 표면재(11a)(11b) 사이에 판상의 연결부재(12a)(12b)(12c)를 일체로 형성하여 수개의 삼각형상 단면의 단위공동(C1)(C2)‥‥‥(Cn)을, 그 꼭지각(α)과 양 밑각(φ)을 교대로 연속되게 압출 성형하며, 상기 단위공동(C1)(C2)‥‥‥(Cn)의 꼭지각(α)을 75 ~ 85°로 형성함과 아울러 양 밑각(φ)을 47.5 ~ 52.5°로 형성하여서 된 것이다.
그리고 삼각형상 단면의 단위공동(C1)(C2)‥‥‥(Cn)에, 플라스틱 발포 차음재(20)(30a)(30b)를 단위공동 1개씩을 띄워서 또는 전부에 공간이 없도록 충전한 것이다.

Description

차음판{NOISE INSULATION PLATE}
본 발명은 차음판에 관한 것이며, 상세하게는 전동차, 객차, 고속열차 등의 철도차량·건물의 플로워, 벽재 및 천정재, 기계류의 하우징 등으로 사용되는 알루미늄 압출형 차음판의 차음성능 개선에 관한 것이다.
경제규모의 확대, 기술의 중시 및 급격한 경제발전 등에 따라 도로 및 레일 주행차량이 포화상태이고, 상기 차량의 포화상태에 따른 수송비 또는 물류비의 증가를 억제 내지 감소하기 위하여 차량의 고속화 경향이 뚜렷하며, 또한 기계류 등도 생산성 향상을 위하여 고속회전 등의 성능 향상을 꾀하고 있다.
한편 상기 차량의 고속화 및 기계류 등의 성능향상에 비례하여 환경소음은 증가되는데 대하여 차량의 탑승자, 실내 거주자 및 현장 근로자(이하 "거주자"라고 함)의 쾌적성 및 편의성 욕구도 증대되고 있음으로 차량의 고속화 경향 등에 비례하여 환경 소음이 저감 대책도 동시에 강구하여야 할 필요성이 대두되고 있다.
또한 상기 차량 및 건물의 플로워 및 벽재나 기계류의 하우징은 강성을 유지하여야하고, 특히 상기 플로워, 벽재 및 천정재는 에너지 효율의 증대 또는 자원 및 건설비의 저감을 위하여 경량화가 필수요건이 되고 있다.
상기한 필수요건 즉 강성유지 및 경량화에 부응하기 위하여 주지된 스테인레스 스틸제(STS 304)주름강판을 개선한 알루미늄 압출형 차음판이 실용화되고 있으며, 상기한 알루미늄 합금(A 6005, DIN 1748)제 압출형 차음판은 예를 들어 고속열차(KOREA TRAIN EXPRESS; KTX)산천의 플로워에 사용되고 있는 바, 상기 KTX 산천의 플로워는 2개의 표면재를 상호일정가격을 두고 배치함과 아울러 상기 표면재 사이에 판상의 연결부재를 일체로 형성하여 수개의 삼각형상 단면의 단위공동을, 그 꼭지각과 양 밑각을 교대로 연속되게 일체로 압출 성형하여서 된 것이며, 상기한 플로워의 칫수 등을 측정한 바 표1과 같았다.

폭
(㎜)
단위공동의
꼭지각(˚)
단위공동의
밑각(˚)
단위공동의 스팬(㎜)
표면재
두께(㎜)
연결부재
두께(㎜)
국부공진
주파수(Hz)
일측 타측

70
90
48
42
166
2.8
2.6
392
그리고 상기한 KTX 산천의 알루미늄 압출형 플로워를 형성하는 알루미늄 합금은 기존의 주름강판인 스테인레스 스틸에 비하여 그 인장 강도가 대략 3분의 1에 불과함으로 그 표면재 사이에 삼각형상 단면의 단위공동을 그 꼭지각과 양 밑각을 교대로 연속되게, 즉 트러스단면 형상으로 형성함으로써, 강성 특히 굴곡강도를 기존의 스테인레스 스틸제 주름강판과 동등하게 형성하고, 또한 알루미늄 합금의 비중은 스테인레스 스틸의 비중에 비하여 대략 3분의 1에 불과함으로 경량화를 실현할 수 있게 된 장점은 있는 것이다.
그렇지만 상기한 알루미늄 압출형 트러스단면 형상의 플로워는 스테인레스 스틸제 주름강판 플로워와 등가의 강성을 유지하였음으로 단위공동에서의 국부 공진현상이 발생되는 것은 피할 수 없으며, 상기 알루미늄 압출형 플로워(차음판)의 충격시험결과 그 국부 공진주파수는 상기 표1과 같이 392 Hz로 측정되었다.
한편 상기 거주자 사이의 보통의 대화주파수(중음) 대역은 500 ㎐ 옥타브 대역인 바, 상기와 같이 단위공동에서 발생되는 국부 공진주파수 대역과 거주자 등의 대화주파수 대역이 비슷하면 거주자 사이의 대화에 영향(방해)을 받게 되고 차음성능이 취약하여짐으로 거주자 등의 쾌적성 및 편의성이 저하되는 문제점이 발생하였는바, 본 발명의 출원인과 발명자 4인 중 3인은 상기한 KTX 산천에 사용되고 있는 알루미늄 압출형 플로워(차음판), 건물의 플로워 및 벽재나, 기계류의 하우징 등의 문제점을 시정하여, 종래의 스테인레스 스틸제 주름강판과 대등한 강성과 경량화를 유지하면서 단위공동에서 발생되는 국부 공진주파수 대역을 거주자 사이의 대화에 영향을 미치지 않는 주파수 대역으로 조정(높임)함과 아울러 차음성능을 향상한 알루미늄 압출형 차음판을 제안하여 특허문헌1에 개시된 바 있다.
상기한 본 발명의 출원인의 선출원인 특허문헌1의 알루미늄 압출형 차음판은 도1 및 도2에 도시한 바와 같이, KTX 산천에 사용되는 것과 동일 재질(A6005, DIN 1748)의 알루미늄 합금제 차음판(10)은 2개의 표면재(11a)(11b)를 상호 일정 간격을 두고 배치함과 아울러 상기 표면재(11a)(11b) 사이에 판상의 연결부재(12a)(12b)(12c)를 일체로 형성하여 수개의 삼각형상 단면의 단위공동(C1)(C2)‥‥‥(Cn)을, 그 꼭지각(α)과 양 밑각(φ)을 교대로 연속되게 압출 성형하여 밑변(스팬)(s) 및 연결부재(12a)(12b)(12c)의 길이를 짧게 형성한 것이며, 그 상세한 칫수 및 국부 공진주파수는 표2와 같았다.
기타 상세한 설명은 특허문헌1에 기재된 설명을 원용한다.

폭(㎜)
단위공동의
꼭지각(˚)
단위공동의
밑각(˚)
표면재두께(㎜)
연결부재두께(㎜)
국부 공진
주파수(Hz)

70
85/75
47.5/52.5
2.8/2.6
2.6
662/724
주:실시예1/실시예2
KR 10-2011-0057293 A
그러나 상기한 본 발명의 출원인과 발명자 4인 중 3인의 선출원인 특허문헌1의 알루미늄 압출형 차음판은 단위공동(C1)(C2)‥‥‥(Cn)에서 발생되는 국부 공진주파수를 662∼724 ㎐ 대역으로 조정함과 아울러 차음성능을 향상함으로써 거주자 사이의 500 ㎐ 옥타브 대역의 대화에 영향(방해)을 받지 않게 한 장점은 있으나, 1000 ㎐ 옥타브 대역에서 차음성능이 급속하게 저하됨으로써 거주자의 쾌적성과 편의성이 취약하게 되는 문제점이 있게 되는 것이다.
본 발명은 상기한 선출원의 장점을 이용하면서 1000 ㎐ 옥타브 대역에서 차음성능이 저하되는 것에 대하여 많은 연구와 개발시험을 실시하여 본 발명을 완성하였다.
본 발명은 단위공동에서 발생되는 국부 공진주파수 대역을 거주자 사이의 모든 대화에 영향을 받지 않는 대역으로 실현하면서 1000 ㎐ 옥타브 대역에서 차음성능을 향상한 알루미늄 압출형 차음판을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 2개의 표면재를 상호 일정간격을 두고 배치함과 아울러 상기 표면재 사이에 판상의 연결부재를 일체로 형성하여 수개의 삼각형상 폐단면의 단위공동을 그 꼭지각과 밑각을 교대로 연속되게 압출 성형한 알루미늄 합금제 차음판에 있어서, 상기 삼각형상 단면의 단위공동의 꼭지각을 75∼85˚로 형성함과 아울러 양 밑각을 47.5∼52.5˚로 형성하여서, 상기 삼각형상 단면의 단위공동에, 플라스틱 발포 차음재를 단위공동 1개씩을 띄워서 공간이 없도록 충전한 것을 특징으로 한 것이다.
또한 본 발명은 2개의 표면재를 상호 일정간격을 두고 배치함과 아울러 상기 표면재 사이에 판상의 연결부재를 일체로 형성하여 수개의 삼각형상 폐단면의 단위공동을 그 꼭지각과 밑각을 교대로 연속되게 압출 성형한 알루미늄 합금제 차음판에 있어서, 상기 삼각형상 단면의 단위공동의 꼭지각을 75∼85˚로 형성함과 아울러 양 밑각을 47.5∼52.5˚로 형성하여서, 상기 삼각형상 단면의 단위공동에 플라스틱 발포 차음재를 공간이 없도록 충전한 것을 특징으로 한 것이다.
이상과 같이 본 발명은 본 발명의 출원인의 선출원을 이용하여 삼각형상 폐단면의 단위공동의 33% 내지 전체에 플라스틱 발포 차음재를 공간이 없도록 충전함으로써 상기 단위공동에서 발생되는 국부 공진주파수 대역을 거주자 사이의 500 ㎐ 옥타브 대역의 대화에 영향(방해)를 받지 않는 대역으로 실현하면서 1000 ㎐ 옥타브 대역 즉 상기 500 ㎐ 옥타브 대역의 2배의 옥타브 대역에서 차음성능을 향상함으로써 거주자 사이의 1000 ㎐ 옥타브 대역의 대화에도 영향을 받지 않음으로 항상 차내, 실내, 기계류 설치주위 등의 쾌적성을 유지하고, 또한 단열효과를 향상하였음으로 에너지 절감에 기여할 수 있는 것이다.
도1은 선출원의 단면도
도2는 선출원의 일부 확대 단면도
도3은 본 발명의 일실시예의 단면도
도4는 본 발명의 변형실시예의 단면도
도5a, 5b는 투과손실 성능도
본 발명의 일실시예는 도 3 에 도시한 바와 같이, 종래의 것과 동일 재질(A6005, DIN 1748)로 형성한 알루미늄 합금제 차음판(10)은 2개의 표면재(11a)(11b)를 상호 일정 간격을 두고 배치함과 아울러 상기 표면재(11a)(11b) 사이에 판상의 연결부재(12a)(12b)(12c)를 일체로 형성하여 수개의 삼각형상 폐단면의 단위공동(C1)(C2)‥‥‥(Cn)을, 그 꼭지각(α)과 양 밑각(φ)을 교대로 연속되게 압출 성형하고, 상기 차음판(10)의 폭(t)은 30내지 100㎜의 범위에서 용도에 따라 설계적으로 정하며, 상기 단위공동(C1)(C2)‥‥‥(Cn)의 꼭지각(α)을 75 ~ 85°로 형성함과 아울러 양 밑각(φ)을 47.5 ~ 52.5°로 형성하여서 된 것이다.
상기와 같이 꼭지각(α)을 종래의 것보다 작게 형성하고, 밑각(φ)을 크게 형성하면 밑변(스팬)(s) 및 연결부재(12a)(12b)(12c)의 길이가 짧아짐으로써 소음원에서 발생된 입사음파가 표면재(11a)(11b) 및 연결부재(12a)(12b)(12c)를 진동(공진)시켜 반대편(차실내·실내 등)으로 방사될 때 단위공동(C1)(C2)‥‥‥(Cn)에서 발생되는 국부 공진주파수 대역을 662∼724 ㎐ 대역으로 조정함과 아울러 차음성능을 향상함으로써 거주자 사이의 500 ㎐ 옥타브 대역의 대화에 영향을 받지 않는 대역을 실현할 수 있는 것이다.
상기한 단위공동(C1)(C2)‥‥‥(Cn)의 양 밑각(φ)은 상호 차이지게 형성할 수 있지만 동일하게 형성하는 것이 바람직하며, 양 밑각(φ)을 동일하게 형성하면 차음판(10)의 강성을 균일하게 유지할 수 있는 것이다.
또한 상기한 표면재(11a)(11b)와 연결부재(12a)(12b)(12c)의 두께는 그 두께를 다르게 할 수 있지만 동일하게 형성하면 응력집중 등을 피할 수 있기 때문에 내구성을 증진할 수 있는 것이다.
그리고 본 발명의 일실시예는 상기 삼각형상 폐단면의 단위공동(C1)(C2)‥‥‥(Cn)에 플라스틱 발포 차음재(20)를 단위공동 1개씩을 띄워서 균등하게 즉 상기 삼각형상 단면의 단위공동(C1)(C2)‥‥‥(Cn) 중 역삼각형 단면의 단위공동 모두에 공간이 없도록 충전하는 것이며, 상기와 같이 역삼각형 단면의 단위공동 모두에 플라스틱 발포 차음재(20)를 충전 할때 그 삼각형상 단면의 단위공동(C1)(C2)‥‥‥(Cn)이 예를 들어 3개(홀수개)인 경우 역삼각형 단면의 단위공동은 2개임으로 그 충전량(충전율)은 67%이고, 도3과 같이 7개인 경우는 4개에 충전됨으로 57%이며, 짝수개인 경우 단위공동 1개씩을 띄워서 충전하면 그 충전량은 50%가 되는 것이다.
상기와 같이 단위공동(C1)(C2)‥‥‥(Cn) 중 역삼각형 단면의 것에 플라스틱 발포 차음재(20)를 충전하면 모든 연결부재(12a)(12b)(12c)의 일측면에 플라스틱 발포 차음재(20)가 면접촉됨으로써 소음원에서 발생된 입사음파가 차음판(10)을 통과하여 반대편으로 방사될 때 입사음파의 댐핑을 증가시켜 연결부재(12a)(12b)(12c)의 진동(공진)을 억제시킴으로서 선출원에서 650∼1000 ㎐의 주파수 대역에서 급격히 저하되었던 차음성능을 양호하게 향상할 수 있는 것이다.
상기한 플라스틱 발포 차음재(20)는 폴리우레탄 폼 또는 우레아 폼 등의 발포 플라스틱을 그 단면적은 단위공동(C1)(C2)‥‥‥(Cn)의 단면적의 1 내지 1.1배로 형성하고 밀도는 40 내지 65 ㎏/㎥가 되게 발포 성형하여서 단위공동의 단면적 보다 작은 단면적으로 압축 진공포장한 후 단위공동에 각각 삽입하고 진공을 해제하면 즉 압축된 폴리우레탄 폼 등을 공기와 접촉시키면 압축이 해제되면서 단위공동(C1)(C2)‥‥‥(Cn)에 공간이 없도록 충전되는 것이다.
상기 플라스틱 발포 차음재(20)의 밀도를 40 내지 65 ㎏/㎥로 하면 차음이 양호함과 아울러 또한 경량화를 이룩할 수 있는 것이다.
그리고 상기한 플라스틱 발포 차음재(20)는 발포한 후 압축하여 단위공동(C1)(C2)‥‥‥(Cn)에 삽입하고 그 압축을 해제함으로써 길이가 긴 철도차량의 플로워 등에도 차음재를 양호하고 공간이 없이 신속하게 충전할 수 있고, 표면재(11a)(11b) 및 연결부재(12a)(12b)(12c)와 면접촉을 양호하게 함으로써 표면재(11a)(11b) 및 연결부재(12a)(12b)(12c)의 진동을 양호하게 억제할 수 있는 것이다.
또한 상기 일실시예에서 플라스틱 발포 차음재(20)는 역삼각형 단면의 단위공동에 충전한 것에 대하여 설명(도3 참조)하였으나, 플라스틱 발포 차음재(20)는 정립(正立)삼각형 단면의 단위공동에 충전하여도 좋으며, 그 차음성능은 양자간에 차이가 없는 것이다. 그리고 플라스틱 발포 차음재(20)를 정립삼각형 단면의 단위공동에 충전할 때 예를 들어 그 단위공동(C1)(C2)‥‥‥(Cn)이 3개(홀수개)인 경우 정립삼각형 단면의 단위공동은 1개임으로 그 충전량은 33%가 되고, 5개인 경우는 2개에 충전됨으로 40%이며 짝수개인 경우 단위공동 1개씩을 띄워서 충전하면 그 충전량은 50%가 되는 것이다.
도 4 는 본 발명의 변형실시예의 단면도로서, 상기 일실시예와 다른점은 삼각형상 단면의 단위공동(C1)(C2)‥‥‥(Cn) 전부에 플라스틱 발포 차음재(30a)(30b)를 충전한 것이다.
상기와 같이 삼각형상 폐단면의 단위공동(C1)(C2)‥‥‥(Cn) 모두에 플라스틱 발포 차음재(30a)(30b)를 충전하면 모든 연결부재(12a)(12b)(12c)의 양측면에 플라스틱 발포 차음재(30a)(30b)가 면접촉 됨으로 연결부재(12a)(12b)(12c)가 그 양측면에서 진동(공진)이 억제됨으로써 차음성능을 더욱 더 향상시킬 수 있는 것이다.
상기한 본 발명의 차음판(10)의 압출재 즉 표면재(11a)(11b) 및 연결부재(12a)(12b)(12c)의 두께는 선출원과 동일하게 형성(후술하는 실시예 및 비교예 참조)하였으나, 본 발명은 삼각형상의 단위공동(C1)(C2)‥‥‥(Cn)에 플라스틱 발포 차음재(20)(30a)(30b)를 충전하고, 그 플라스틱 발포 차음재(20)(30a)(30b)도 강성을 가지고 있음으로 상기 차음판(10)의 압출재의 표면재(11a)(11b) 및 연결부재(12a)(12b)(12c)의 두께를 플라스틱 발포 차음재(20)(30a)(30b)의 강성값 만큼 감소시킬 수 있으며, 상기와 같이 차음판(10)의 압출재의 두께를 감소시키면 본 발명의 전체충량을 선출원과 동일하게 형성할 수 있음으로 선출원과 동일한 경량화를 이룩할 수 있는 것이다.
그 뿐아니라 본 발명의 플라스틱 발포 차음재(20)(30a)(30b)는 단열기능도 보유하고 있음으로 에너지 절감에 기여할 수 있는 것이다.
도5a, 도5b는 투과손실 성능도로서, 도5a는 선출원의 실시예1(비교예1)과, 상기 비교예1에 플라스틱 발포 차음재를 50％ 및 전부 충전한 본 발명의 투과손실 성능도이고, 도5b는 선출원의 실시예2(비교예2)와, 상기 비교예2에 플라스틱 발포 차음재를 50％ 및 전부 충전한 본 발명의 투과손실 성능도로서, 상기 투과손실 성능도에 의하면 본 발명은 500 ㎐ 옥타브 대역에서 차음성능이 양호하고, 선출원에서 500 ㎐ 옥타브 대역의 2배의 옥타브 대역인 1000㎐ 옥타브 대역에서 급격히 저하되었던 차음성능을 2 ~ 5㏈ 정도 향상시킬 수 있음으로 거주자의 모든 대화에 영향을 받지 않는 대역을 실현할 수 있는 것이다.
[실시예 ]

구분
실시예1a
실시예1b
비교예1
실시예2a
실시예2b
비교예2

폭(㎜)
70
70
70
70
70
70

꼭지각(˚)
85
85
85
75
75
75

밑각(˚)
47.5
47.5
47.5
52.5
52.5
52.5

표면재 두께(㎜)
2.8
2.8
2.8
2.6
2.6
2.6

연결부재 두께(㎜)
2.6
2.6
2.6
2.6
2.6
2.6

국부 공진주파수(㎐)
662
662
662
724
724
724

플라스틱 차음재
(폴리우레탄 폼)

충전량(％)

충전밀도(㎏/㎥)



50

56



100

56



-

-



50

56



100

56



-

-

투과손실(㏈),

500㎐ 옥타브 대역

1000㎐ 옥타브 대역


29

28


30

31


27

26


32

25


33

28


30

23
주: 국부 공진주파수 및 투과손실은 투과손실 시험방법으로 시험한 것임.
11a,11b: 표면재 12a,12b,12c: 연결부재
C1 C2‥‥‥Cn: 단위공동 20,30a,30b: 플라스틱 발포 차음재

Claims (7)

  1. 2개의 표면재를 상호 일정간격을 두고 배치함과 아울러 상기 표면재 사이에 판상의 연결부재를 일체로 형성하여 수개의 삼각형상 폐단면의 단위공동을 그 꼭지각과 밑각을 교대로 연속되게 압출 성형한 알루미늄 합금제 차음판에 있어서, 상기 삼각형상 폐단면의 단위공동의 꼭지각을 75∼85°로 형성함과 아울러 양 밑각을 47.5∼52.5°로 형성하여서, 상기 삼각형상 폐단면의 단위공동에 단위공동 1개씩을 띄워서 충전한 플라스틱 발포 차음재를 포함하고, 상기 플라스틱 발포 차음재의 단면적은 단위공동의 단면적의 1 내지 1.1배이고, 밀도는 40 내지 65㎏/㎥가 되게 발포 성형하여 단위공동의 단면적보다 작은 단면적으로 압축 진공 포장한 것을 단위공동에 각각 삽입하고 압축진공을 해제하여서, 각 단위공동에 공간이 없도록 충전한 것을 특징으로 한 차음판.
  2. 2개의 표면재를 상호 일정간격을 두고 배치함과 아울러 상기 표면재 사이에 판상의 연결부재를 일체로 형성하여 삼각형상 폐단면의 단위공동을 그 꼭지각과 밑각을 교대로 연속되게 압출 성형한 알루미늄 합금제 차음판에 있어서, 상기 삼각형상 단면의 단위공동의 꼭지각을 75∼85°로 형성함과 아울러 양 밑각을 47.5∼52.5°로 형성하여서, 상기 삼각형상 폐단면의 단위공동에 충전한 플라스틱 발포 차음재를 포함하고, 상기 플라스틱 발포 차음재의 단면적은 단위공동의 단면적의 1 내지 1.1배이고, 밀도는 40∼65㎏/㎥가 되게 발포 성형하여 단위공동의 단면적보다 작은 단면적으로 압축 진공 포장한 것을 단위공동에 각각 삽입하고 압축진공을 해제하여서, 각 단위공동에 공간이 없도록 충전한 것을 특징으로 한 차음판.
  3. 제1항에 있어서, 플라스틱 발포 차음재는 삼각형상 폐단면의 단위공동 중 역삼각형 단면의 단위공동에 충전한 차음판.
  4. 제1항에 있어서, 플라스틱 발포 차음재는 삼각형상 폐단면의 단위공동 중 정립삼각형 단면의 단위공동에 충전한 차음판.
  5. 제1항 내지 4항 중 어느 하나의 항에 있어서, 플라스틱 발포 차음재는 폴리우레탄 폼과 우레아 폼 중에서 선택되는 차음판.
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  7. 삭제
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JPH11107226A (ja) * 1997-06-20 1999-04-20 Tokyo Eruguude Kk 高架道路下の反射音を防止する吸音装置と足場
KR20110057293A (ko) * 2009-11-24 2011-06-01 홍익대학교 산학협력단 차음판

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