KR101785969B1

KR101785969B1 - 흡음패널을 이용한 소음차단장치

Info

Publication number: KR101785969B1
Application number: KR1020170019117A
Authority: KR
Inventors: 김재철; 노희민
Original assignee: 한국철도기술연구원
Priority date: 2017-02-13
Filing date: 2017-02-13
Publication date: 2017-10-19

Abstract

본 발명은 흡음패널을 이용한 소음차단장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 철도차량의 연결통로에 설치되어 철도차량의 운행시 발생되는 소음을 효과적으로 흡음할 수 있는 흡음패널을 이용한 소음차단장치에 관한 것이다.
본 발명은 내측에 수용부가 형성되는 하우징과, 상기 수용부에 구비되어 격자 형상의 공명공간을 형성하는 격판과, 상기 격판의 상부에 구비되는 미세한 관통공이 형성된 다공판으로 이루어지되, 상기 격판 및 다공판은 상기 수용부에 서로 교차되어 적층되는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 한다.

Description

흡음패널을 이용한 소음차단장치 {Noise insulation devices using sound-absorbing panels}

본 발명은 흡음패널을 이용한 소음차단장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 철도차량의 연결통로에 설치되어 철도차량의 운행시 발생되는 소음을 효과적으로 흡음할 수 있는 흡음패널을 이용한 소음차단장치에 관한 것이다.

일반적으로 열차가 철도레일을 운행하는 경우, 철도레일의 주변에는 큰 소음이 발생된다.

소음의 발생원인으로는, 철도차량의 차륜과 철도레일 사이에서 발생되는 전동소음, 철도레일 이음매에서 발생되는 충격소음, 플랜지 마찰소음, 열차에서 발생되는 구동장치 소음, 빠른 운행속도로 인한 열차와 집전장치의 공력소음, 구조물과 지반을 통하여 전달되는 저주파 소음, 그 외 추진장치 및 냉방장치 소음 등으로 다양하다.

그 중에서도 열차의 차륜과 철도레일의 접촉에 의하여 발생하는 전동소음, 충격소음 및 플랜지 마찰소음 등의 소음의 큰 비중을 차지하고, 전기를 이용하여 엔진소음이 없는 전철의 경우, 레일소음이 전체소음의 대부분을 차지한다.

이에 종래에는 열차가 통과하는 방음벽에 유리면, PE 흡음재 등의 다공질 흡음재를 부착하여 소음을 흡수하는 방안이 제안되기도 하였다.

그러나, 흡음재에서 비산되는 물질이 인체에 유해할 뿐만 아니라, 흡음재의 관리가 쉽지 않고 별도의시공비용이 소요되기도 한다.

한편, 열차가 운행하는 철도레일의 도상에 자갈을 깔기도 하는데, 자갈을 도상에 설치하는 경우 자갈 사이에 형성된 공극이 소음을 흡수하므로, 철도레일의 주변에서 발생되는 소음이 감소되기도 한다.

그러나 자갈을 도상에 설치하게 되면, 열차의 고속주행 및 차체 중량의 증가로 인하여 열차 운행시 미세먼지가 발생되고, 자갈이 침목 하단부로 유입되면서 잘게 깨지므로, 자갈의 교체와 같은 유지관리비가 많이 소요되고, 자갈이 튀어 인접한 사람에게 부상을 입힐 위험도 있다.

대한민국 등록특허 제10-1276083호 대한민국 공개특허 제10-2007-00113078호 대한민국 등록실용신안 제20-0380478호

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 철도차량의 연결통로에 설치되어 철도차량의 운행시 발생되는 소음을 효과적으로 흡음할 수 있는 흡음패널을 이용한 소음차단장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 하우징의 수용부에 격판 및 다공판을 서로 교차되도록 적층구비하여 다양한 주파수의 소음을 흡음할 수 있도록 하는 흡음패널을 이용한 소음차단장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 하우징의 수용부를 서로 다른 체적으로 구획하는 격벽이 구비되어 보다 다양한 주파수의 소음을 흡음할 수 있도록 하는 흡음패널을 이용한 소음차단장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 다공판의 관통홀의 직경을 서로 다르게 형성하여 보다 다양한 주파수의 소음을 흡음할 수 있도록 하는 흡음패널을 이용한 소음차단장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 하우징의 내측에 적층된 격판의 높이를 서로 다르게 하여 보다 다양한 주파수의 소음을 흡음할 수 있도록 하는 흡음패널을 이용한 소음차단장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 격판에 의해 형성되는 격자 형상의 공명공간의 크기를 서로 다르게 형성하여 다양한 주파수의 소음을 흡음할 수 있도록 하는 흡음패널을 이용한 소음차단장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 하우징의 높이가 달라지도록 경사지게 형성하여 보다 다양한 주파수의 소음을 흡음할 수 있도록 하는 흡음패널을 이용한 소음차단장치를 제공하는 것이다.

이러한 문제점을 해결하기 위한 본 발명은; 내측에 수용부가 형성되는 하우징과, 상기 수용부에 구비되어 격자 형상의 공명공간을 형성하는 격판과, 상기 격판의 상부에 구비되는 미세한 관통공이 형성된 다공판으로 이루어지되, 상기 격판 및 다공판은 상기 수용부에 서로 교차되어 적층되는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 하우징은 수용부를 가로, 세로방향으로 구획하는 격벽이 구비된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 격벽은 서로 다른 주파수를 흡음하기 위해 상기 수용부를 서로 다른 체적을 갖도록 구획하는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 다공판의 관통홀은 서로 다른 주파수의 소음을 흡음하기 위해 서로 다른 직경을 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 격판은 서로 다른 주파수의 소음을 흡음하기 위해 서로 다른 높이를 갖는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 격판은 서로 다른 주파수의 소음을 흡음하기 위해 서로 다른 크기의 격자 형상의 공명공간이 형성된 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 하우징은 수용부가 일측으로 경사지게 형성되고, 상기 하우징의 최외측 또는 최내측에 수용된 격판이 상기 수용부의 형상에 대응되도록 일측으로 경사지게 형성된 것을 특징으로 한다.

한편, 도상의 상부에 제1항 내지 제7항 중의 어느 한 항에 해당되는 흡음패널이 연속적으로 배치되어 설치된 것을 특징으로 한다.

그리고, 철도차량의 연결통로 내측 또는 외측에 제1항 내지 제7항 중의 어느 한 항에 해당되는 흡음패널이 적층 설치된 것을 특징으로 한다.

상기한 구성의 본 발명에 따르면, 철도레일의 주변이나 철도차량의 연결통로에 설치되어 철도차량의 운행시 발생되는 소음을 효과적으로 흡음할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 하우징의 수용부에 격판 및 다공판을 서로 교차되도록 적층구비하여 다양한 주파수의 소음을 흡음할 수 있도록 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 하우징의 수용부를 서로 다른 체적으로 구획하는 격벽을 구비하여 보다 다양한 주파수의 소음을 흡음할 수 있도록 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 다공판의 관통홀의 직경을 서로 다르게 형성하여 보다 다양한 주파수의 소음을 흡음할 수 있도록 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 하우징의 내측에 적층된 격판의 높이를 서로 다르게 하여 공명공간의 크기를 다양하게 함으로써 보다 다양한 주파수의 소음을 흡음할 수 있도록 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 격판에 의해 형성되는 격자 형상의 공명공간의 크기를 서로 다르게 형성하여 다양한 주파수의 소음을 흡음할 수 있도록 하는 효과가 있다.

또한, 본 발명은 하우징의 높이가 달라지도록 경사지게 형성하여 보다 다양한 주파수의 소음을 흡음할 수 있도록 하는 효과가 있다.

도 1은 본 발명에 따른 흡음패널을 도시한 사시도.
도 2는 도 1의 분리사시도.
도 3은 도 1의 단면도.
도 4는 본 발명에 따른 흡음패널의 다른 실시 예를 도시한 사시도.
도 5는 도 4의 격벽이 구비된 하우징을 도시한 도면.
도 6는 도 4의 단면도.
도 7의 (a) 및 (b)는 본 발명에 따른 흡음패널의 다른 실시 예를 도시한 단면도.
도 8은 본 발명에 따른 흡음패널을 이용한 소음 차단장치를 도상에 설치한 상태를 도시한 도면.
도 9a 및 도 9b는 본 발명에 따른 흡음패널을 이용한 소음 차단장치를 철도차량의 연결통로에 설치한 상태를 도시한 도면.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 더욱 상세하게 설명한다. 도면상의 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 사용하고 동일한 구성요소에 대해서 중복된 설명은 생략한다. 그리고, 본 발명은 다수의 상이한 형태로 구현될 수 있고, 기술된 실시 예에 한정되지 않음을 이해하여야한다.

도 1은 본 발명에 따른 흡음패널을 도시한 사시도이고, 도 2는 도 1의 분리사시도이고, 도 3은 도 1의 단면도이고, 도 4는 본 발명에 따른 흡음패널의 다른 실시 예를 도시한 사시도이고, 도 5는 도 4의 격벽이 구비된 하우징을 도시한 도면이고, 도 6는 도 4의 단면도이고, 도 7의 (a) 및 (b)는 본 발명에 따른 흡음패널의 다른 실시 예를 도시한 단면도이고, 도 8은 본 발명에 따른 흡음패널을 이용한 소음 차단장치를 도상에 설치한 상태를 도시한 도면이며, 도 9a 및 도 9b는 본 발명에 따른 흡음패널을 이용한 소음 차단장치를 철도차량의 연결통로에 설치한 상태를 도시한 도면이다.

본 발명은 철도차량의 연결통로에 설치되어 철도차량의 운행시 발생되는 소음을 효과적으로 흡음할 수 있는 흡음패널을 이용한 소음 차단장치에 관한 것으로, 흡음패널(100)은 도 1 내지 도 3에 나타낸 바와 같이, 크게 내측에 수용부(112)가 형성되는 하우징(110)과, 상기 수용부(112)에 구비되어 격자 형상의 공명공간(122)을 형성하는 격판(120)과, 상기 격판(120)의 상부에 구비되는 미세한 관통공(132)이 형성된 다공판(130)으로 이루어진다.

보다 상세히 설명하면, 상기 하우징(110)은 내측에 수용부(112)가 형성된다.

한편, 상기 하우징(110)의 수용부(112)에 격판(120)과 다공판(130)이 서로 교차되도록 하여 적층 구비되며, 상기 격판(120)은 일정 높이를 갖도록 격자형상으로 이루어져 다수개의 공명공간(122)을 형성한다.

또한, 상기 다공판(130)은 미세한 관통공(132)이 형성되어 외부의 소음이 공명공간(122)으로 흡음될 수 있도록 하고, 외측 공명공간(122)에 흡음된 소음이 내측 공명공간(122)으로 연속적으로 이동하여 서로 다른 특정 주파수에 대응되는 각 공명공간(122)에서 흡음될 수 있도록 한다.

이때, 상기 격판(120)의 높이를 다양하게 형성함으로써 각 층마다 공명공간(122)의 크기가 달라지게 되어 다양한 대역의 소음 주파수를 흡음할 수 있게 된다.

즉, 격판(120)의 높이가 높아져 공명공간(122)의 체적이 커지면 공명공간(122)의 공명주파수가 낮은 대역의 주파수를 갖게되므로 공명주파수와 동일한 낮은 대역의 소음 주파수를 흡음할 수 있게 되고, 격판(120)의 높이가 낮아져 공명공간(122)의 체적이 커지면 공명공간(122)의 공명주파수가 높은 대역의 주파수를 갖게 되므로 공명주파수와 동일한 높은 대역의 소음 주파수를 흡음하여 소음을 감소시킬 수 있게 되는 것이다.

따라서, 하우징(110)에 수용되는 격판(120)의 높이를 다양하게 형성하여 공명공간(122)의 체적을 다르게 형성하면 각 층마다 해소할 수 있는 소음의 주파수가 다르게 설정되어 다양한 대역의 주파수를 갖는 소음을 흡음하여 해소할 수 있게되는 것이다.

여기서, 본 발명의 흡음패널(100)에 적용되는 흡음원리는, 관통공(132)에 소음이 유입되면 소음에 의한 외부압력과 공명공간(122)내 공기의 탄성적 작용에 의해서 공기를 내외부로 왕복운동(진동)시켜 공기와 격판(120) 및 다공판(130) 내벽의 마찰에 의해서 음향에너지가 열에너지로 소산됨으로써 소음을 저감시킬 수 있게 되는 것이다.

공기의 진동은 관통공(132) 내의 공기층의 크기에 따라 변할 수 있고, 공명공간(122)의 체적(깊이)가 크면 탄성이 작아지고, 체적(깊이)이 작아지면 탄성이 커져서 공기의 진동이 변하며, 이때 공기의 진동수를 공명주파수라고 하며, 관통공(132)에 유입되는 소음의 주파수와 일치하면 커다란 진동이 발생한다.

한편, 상기 격판(120)은 격자 형상의 공명공간(122)을 서로 다른 크기로 형성하여 다양한 대역의 소음 주파수를 흡음할 수 있도록 한다.

즉, 도면에 도시한 바와 같이 격판(120)의 격자를 다양하게 형성하여 각 공명공간(122)의 크기를 다양하게 함으로써, 크기가 큰 공명공간(122)은 공명주파수가 낮은 대역의 주파수를 갖게 되어 그에 대응되는 낮은 대역의 소음 주파수를 흡음하게 되고, 크기가 작은 공명공간(122)은 공명주파수가 높은 대역의 주파수를 갖게되어 그에 대응되는 높은 대역의 소음 주파수를 흡음하게 됨으로써 보다 다양한 대역의 소음 주파수를 흡음하여 소음을 저감할 수 있게 되는 것이다.

한편, 각 층에 구비되는 상기 다공판(130)의 관통공(132)의 직경이 서로 다르게 형성되어 다양한 대역의 주파수를 가지는 소음을 효과적으로 흡음할 수 있다.

즉, 관통공(132)의 직경이 크면 면적이 증가되므로 공명공간(122)의 공명주파수가 높은 대역의 주파수를 갖게 되어 공명공간(122)의 공명주파수와 동일한 주파수를 갖는 높은 대역의 소음 주파수를 효과적으로 흡음할 수 있고, 관통공(132)의 직경이 작으면 면적이 감소되므로 공명공간(122)의 공명주파수가 낮은 대역의 주파수를 갖게 되어 낮은 대역의 소음 주파수를 효과적으로 흡음할 수 있게 되는 것이다.

한편, 도 4에 도시한 바와 같이 상기 하우징(110)은 수용부(112)를 가로, 세로 방향으로 구획하는 격벽(114)이 구비되어 보다 다양한 대역의 소음 주파수를 흡음하여 소음을 해소할 수 있도록 한다.

여기서, 상기 격벽(114)은 수용부(112)를 가로방향으로 구획하는 가로격벽(114a)과, 수용부(112)를 세로방향으로 구획하는 세로격벽(114b)으로 이루어지는데, 본 발명에 따른 흡음패널(100)의 설치위치 및 소음 주파수의 대역 다양성에 따라 상기 하우징(110)의 수용부(112)를 가로격벽(114a) 만으로 구획하거나, 세로격벽(114b)만으로 구획할 수도 있고, 가로격벽(114a) 및 세로격벽(114b)이 모두 구비되어 구획될 수도 있으며, 가로격벽(114a) 및 세로격벽(114b)의 수를 다양하게 구성하여 다양한 대역의 소음 주파수를 흡음하도록 할 수 있으나, 본 발명에서는 가로격벽(114a) 및 세로격벽(114b)이 하나씩 설치된 구성에 대하여 설명하기로 한다.

따라서, 상기 격벽(114)에 의해 수용부(112)가 구획되고, 각각의 수용부(112)에 격판(120) 및 다공판(130)이 적층 수용되어 흡음패널(100)가 이루어지게 된다.

이때, 상기 격벽(114)에 의해 구획된 수용부(112a,112b,112c,112d)의 크기가 모두 다르게 형성됨으로써 각 수용부(112a,112b,112c,112d)에서 해소할 수 있는 소음 주파수를 보다 다양하게 구성할 수 있게 된다.

즉, 도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이 상기 격벽(114)에 의해 구획된 수용부(112a,112b,112c,112d)에 수용되는 격판(120)의 높이 및 격판(120)의 공명공간(122)의 크기를 보다 다양하게 구성하고, 다공판(130)의 관통공(132)의 직경 및 공극률을 다양하게 구성하여 각 수용부(112a,112b,112c,112d)에 적층 수용함으로써 각 수용부(112a,112b,112c,112d)에 형성되는 공명주파수의 대역이 각각 다르게 되어 보다 넓은 대역의 소음 주파수를 흡음하여 소음을 해소할 수 있게 되는 것이다.

한편, 도 7에 도시한 바와 같이 상기 하우징(110)은 수용부(112)의 상부면 또는 하부면이 일측으로 경사지게 형성되고, 상기 수용부(112)내에 가장 외측 또는 내측에 수용되는 격판(120)의 높이가 상기 수용부(112)의 형상에 대응되도록 일측으로 경사지게 형성할 수 있는데, 상기와 같은 구성에 의해 공명공간(122)의 크기를 다양하게 형성함으로써 보다 다양한 대역의 소음 주파수를 흡음할 수 있게 된다.

즉, 하우징(110) 및 격판(120)의 경사진 형상에 의해 공명공간(122)의 크기가 모두 다르게 형성되고, 그에 따라 각 공명공간(122)의 공명주파수가 달라지게 되어 각 공명공간(122)에서 대응되는 대역의 소음 주파수를 흡음하여 해소하게 됨으로써 보다 다양한 대역의 소음 주파수를 흡음하여 소음을 저감할 수 있게 되는 것이다.

상기와 같이 구성되는 흡음패널(100)을 이용한 소음 차단장치는 다음과 같다.

도 8에 도시한 바와 같이, 철도레일(30)이 설치된 도상(40)의 상부에 상기 흡음패널(100)이 연속적으로 배치되도록 설치되어 열차와 철도레일 사이에서 발생되는 전동소음, 철도레일의 이음매에서 발생되는 충격소음, 플랜지 마찰소음, 열차에서 발생되는 구동장치 소음, 빠른 운행속도로 인한 열차와 집전장치의 공력소음, 구조물과 지반을 통하여 전달되는 저주파소음 등을 효과적으로 흡음할 수 있다.

이때, 도면에는 단순히 동일한 형상으로 이루어지는 흡음패널(100)이 연속 배치된 것을 도시하였지만, 전술한 바와 같은 다양한 대역의 주파수에 대응되도록 구성된 다양한 형태의 흡음패널(100)이 적절하게 배치되어 이루어져 소음 저감이 보다 효율적으로 이루어질 수 있도록 할 수 있다.

또한, 본 실시예에서, 흡음패널(100)은 철도 주변에 설치되는 흡음판 형태로 제공되지만, 철도 주변 이외에도, 소음이 발생되는 다양한 환경에 설치될 수 있다.

예를 들어, 소음의 차단 및 감소를 위해, 흡음패널(100)은 음악실 또는 도서관과 같이 방음이 요구되는 건물, 차량 통행이 많은 아파트단지 또는 고속도로 주변, 비행기 또는 헬기가 이착륙하는 비행장 주변 등에 다양한 형태로 설치될 수 있다.

한편, 도 9a 및 도 9b에 도시한 바와 같이 철도차량(10)의 연결통로(20)의 외측 또는 내측에 상기 흡음패널(100)을 적층하여 설치함으로써 철도차량 운행 중 외부 또는 내부에서 발생되는 소음을 흡음하여 해소함으로써 소음이 철도차량의 내부로 유입되는 것을 방지하고, 철도차량 운행 중 실내정숙성을 증대시킬 수 있는 효과가 있다.

여기서, 도면에는 단순히 동일한 형상으로 이루어지는 흡음패널(100)이 연속 배치된 것을 도시하였지만, 전술한 바와 같은 다양한 대역의 주파수에 대응되도록 구성된 다양한 형태의 흡음패널(100)이 적절하게 배치되어 이루어져 소음 저감이 보다 효율적으로 이루어질 수 있도록 할 수 있다.

따라서, 본 발명에 따른 흡음패널(100)을 이용한 소음 차단장치에 의하면, 철도레일(30) 주변에 구비되어 철도차량의 운행시 발생되는 소음을 효과적으로 흡음할 수 있는데, 하우징(110)의 수용부(112)에 격판(120) 및 다공판(130)을 서로 교차되도록 적층 구비하거나, 하우징(110)의 수용부(112)를 서로 다른 체적으로 구획하는 격벽(114)을 구비하거나, 다공판(130)의 관통홀(132)의 직경을 서로 다르게 형성하거나, 하우징(110)의 내측에 적층된 격판(120)의 높이를 서로 다르게 하거나, 격판(120)에 의해 형성되는 격자 형상의 공명공간(122)의 크기를 서로 다르게 형성하거나, 하우징(110)의 높이가 달라지도록 경사지게 형성하여 보다 다양한 주파수의 소음을 흡음할 수 있도록 하는 장점을 갖는다.

그리고, 상기와 같은 흡음패널(100)을 이용한 소음 차단장치는 철도차량(10)의 연결통로(20)의 내측 또는 외측에 적층설치하여 철도차량 운행 중 발생되는 소음을 흡음하여 해소하도록 함으로써 철도차량의 운행에 따른 소음이 철도차량 내부로 유입되는 것을 방지하고, 내부 소음을 저감하여 실내 정숙성을 향상시킬 수 있는 장점을 갖는다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 실시 예와 실질적으로 균등한 범위에 있는 것까지 본 발명의 권리범위가 미치는 것으로 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양하게 변형 실시가 가능한 것이다.

100: 흡음패널
110: 하우징 112: 수용부
114: 격벽 120: 격판
122: 공명공간 130: 다공판
132: 관통공

Claims

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철도차량의 운행 중 외부 또는 내부에서 발생되는 소음을 흡음하기 위한 소음차단장치에 있어서,
철도차량의 연결통로 내측 또는 외측에 흡음패널이 적층 설치되되,
상기 흡음패널은 내측에 수용부가 형성되는 하우징이 구비되고,
상기 하우징의 상부면 또는 하부면이 일측으로 경사지게 형성되며,
상기 하우징의 내측에는 상기 수용부를 서로 다른 체적을 갖도록 가로, 세로방향으로 구획하는 격벽이 구비되고,
상기 격벽에 의해 구획된 각 수용부에는 격자 형상의 공명공간이 형성된 격판과, 미세한 관통공이 형성된 다공판이 서로 교차하도록 적층 구비되고,
상기 격판 중 하우징의 최외측 또는 최내측에 수용된 격판은 높이가 상기 수용부의 형상에 대응되도록 일측으로 경사지게 형성되며,
상기 하우징의 구획된 각 수용부마다 서로 다른 면적 및 높이를 갖는 공명공간이 형성된 격판 및 관통공의 직경이 다른 다공판이 적층구비되어 상기 하우징의 구획된 각 수용부 및 각 격판의 공명공간 마다 서로 다른 주파수를 갖는 소음을 정밀하게 흡음할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 흡음패널을 이용한 소음차단장치.