KR101952905B1 - 주파수 수렴과 반대위상 주파수를 이용한 배출소음 저감을 갖는 방음터널 - Google Patents

Abstract

본 발명은 자연 환기가 가능하여 방음터널 내부에서 발생된 화재시 제연기능을 수행할 수 있고, 소음유출을 없애고 분진을 포집함으로써 민원의 소지를 없앨 수 있고, 설치 비용이 저렴한 한 주파수 수렴과 반대위상 주파수를 이용한 배출소음 저감을 갖는 방음터널을 제공한다.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따른 주파수 수렴과 반대위상 주파수를 이용한 배출소음 저감을 갖는 방음터널은, 차로의 일정 구간을 따라 설치된 방음터널 골조와; 상기 방음터널 골조의 상부 중앙에 길이 방향을 따라 설치되고, 방음터널의 환기를 위해 내부에서 발생된 화재연기 및 분진이 유입되도록 하면에 일정 간격마다 공기유입구가 형성되어 있는 수평환기덕트와; 이웃한 공기유입구의 사이마다에 위치되고 동시에 수평환기덕트에 연통되어 유입된 화재연기를 외기로 배출시키는 수직환기구와; 동일한 면적에 상대적으로 간섭홀이 점차적으로 작아지는 다수의 소음간섭판으로 구성되고 상기 수평환기덕트의 내부로 상기 공기유입구와 수직환기구의 사이마다에 설치되어 공기유입구를 통해 유입된 다양한 소음 주파수를 상호 상쇄시켜 진폭을 낮게 수렴시키는 소음간섭유닛과; 상기 소음간섭유닛을 통과한 주파수 소음을 수신하여 아날로그 신호를 생성시키는 마이크로폰, 마이크로폰에서 발생된 신호를 수신하여 주파수 소음에 간섭되는 상쇄 주파수를 생성시키는 제어부, 제어부에 전기적으로 연결되고 상기 수직환기구의 하부에 배치되어 상쇄 주파수를 갖는 소음을 발생시키는 소음감쇠용 스피커로 구성되어 상기 소음간섭유닛을 통과한 주파수에 대응되는 반대 위상의 상쇄 주파수를 발생시켜 수직환기구를 통과하는 소음을 최종적으로 저감시키는 노이즈 저감유닛;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

Description

주파수 수렴과 반대위상 주파수를 이용한 배출소음 저감을 갖는 방음터널{Soundproof tunnel having noise emission reduction using frequency convergent and antiphase frequency}

본 발명은 방음터널에 관한 것으로, 특히 자연 환기가 가능하여 방음터널 내부에서 발생된 화재시 제연기능을 수행할 수 있고, 소음유출을 없애고 분진을 포집함으로써 민원의 소지를 없앨 수 있고, 설치 비용이 저렴한 한 주파수 수렴과 반대위상 주파수를 이용한 배출소음 저감을 갖는 방음터널에 관한 것이다.

일반적으로 방음터널은 도로에서 발생된 소음을 차단하여 인접한 지역에 소음 문제를 일으키는 것을 해결하기 위해 시공된다. 방음터널은 차량에서 발생하는 소음을 차단 또는 흡수하기 위해 흡음판 또는 방음판이 설치된다. 방음터널은 폐단면으로 이루어져 내부 화재시 제연이 이루어지지 않기 때문에 2016년 8월부터 시행된 국토교통부의 "도로터널 방재시설 설치 및 관리지침"에 따르면, 방음터널도 방재시설을 갖추도록 하고 있다. 이 경우 방음터널에 다수의 환기구 설치가 필요하게 된다. 그런데 방음터널에 환기구를 설치하면, 이 환기구를 통해 소음이 유출되어 또 다른 소음 민원이 야기될 수 있다. 따라서 방음터널에 환기와 함께 환기구에서 소음을 제거할 수 있는 장치가 요구된다.

본 발명의 배경이 되는 기술로는 한국 등록특허 등록번호 제10-1603192호로서, '자연환기가 용이한 방음터널'이 제안되어 있다. 이는 상부에 환기구가 구비된 벽체; 벽체의 상부에 형성된 지붕; 벽체와 지붕 사이에 형성되며, 지붕의 양측으로 연장되어 형성된 처마;를 포함하며, 처마는 환기구의 외측에 하향 경사지게 배치되어, 환기구를 통해 누출된 소음이 처마에 의해 차단되는 것을 특징으로 한 것이다. 그러나 이 배경기술은 환기구를 통해 누출된 소음의 일부는 처마에 부딪친 후 회절되게 되므로, 완벽한 차단 효과를 보기가 어렵다.

본 발명의 다른 배경기술로는 한국 등록특허 등록번호 제10-1071209호로서, '배기도어가 구비된 방음터널'이 제안되어 있다. 이는 평상시에는 터널의 상부를 폐쇄하여 방음기능을 하면서 화재발생시 터널의 상부를 개방하는 도어부재를 장착하여 내부를 신속하게 환기시킬 수 있도록 한 것이다. 그러나 이 배경기술은 도어부재 뿐만 아니라 화재발생감지수단, 도어부재의 개폐를 위한 구동모터, 강제 환기를 위한 환풍기 등을 다수 설치해야 하므로, 설치비용이 상승하게 된다.

한국 등록특허 등록번호 제10-1603192호 한국 등록특허 등록번호 제10-1071209호

본 발명은 자연 환기가 가능하여 방음터널 내부에서 발생된 화재시 제연기능을 수행할 수 있고, 소음유출을 없애고 분진을 포집함으로써 민원의 소지를 없앨 수 있고, 설치 비용이 저렴한 한 주파수 수렴과 반대위상 주파수를 이용한 배출소음 저감을 갖는 방음터널을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 적절한 실시 형태에 따른 주파수 수렴과 반대위상 주파수를 이용한 배출소음 저감을 갖는 방음터널은, 차로의 일정 구간을 따라 설치된 방음터널 골조와; 상기 방음터널 골조의 상부 중앙에 길이 방향을 따라 설치되고, 방음터널의 환기를 위해 내부에서 발생된 화재연기 및 분진이 유입되도록 하면에 일정 간격마다 공기유입구가 형성되어 있는 수평환기덕트와; 이웃한 공기유입구의 사이마다에 위치되고 동시에 수평환기덕트에 연통되어 유입된 화재연기를 외기로 배출시키는 수직환기구와; 동일한 면적에 상대적으로 간섭홀이 점차적으로 작아지는 다수의 소음간섭판으로 구성되고 상기 수평환기덕트의 내부로 상기 공기유입구와 수직환기구의 사이마다에 설치되어 공기유입구를 통해 유입된 다양한 소음 주파수를 상호 상쇄시켜 진폭을 낮게 수렴시키는 소음간섭유닛과; 상기 소음간섭유닛을 통과한 주파수 소음을 수신하여 아날로그 신호를 생성시키는 마이크로폰, 마이크로폰에서 발생된 신호를 수신하여 주파수 소음에 간섭되는 상쇄 주파수를 생성시키는 제어부, 제어부에 전기적으로 연결되고 상기 수직환기구의 하부에 배치되어 상쇄 주파수를 갖는 소음을 발생시키는 소음감쇠용 스피커로 구성되어 상기 소음간섭유닛을 통과한 주파수에 대응되는 반대 위상의 상쇄 주파수를 발생시켜 수직환기구를 통과하는 소음을 최종적으로 저감시키는 노이즈 저감유닛;을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 수직환기구는 외부로 배출되는 화재연기의 배출 유속을 높이기 위해 수직환기구 통로의 단면이 유선형으로 좁아지는 유선형 구간이 포함된 것을 특징으로 한다.

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또한, 상기 소음간섭유닛을 통해 걸러진 분진이 배출되기 위해 상기 수직환기구의 하부로 수평환기덕트에 경사져 있는 수평환기구 경사홈이 형성되고, 수평환기구 경사홈의 중앙에는 방음터널 골조에 지지되어 있는 분진배출관이 더 연결되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 수평환기덕트 또는 수직환기구에는 상기 노이즈 저감유닛의 구동에 필요한 전원을 공급하기 위한 태양광 발전모듈이 더 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 주파수 수렴과 반대위상 주파수를 이용한 배출소음 저감을 갖는 방음터널에 따르면, 내부에서 발생된 오염물질을 수평환기덕트를 통해 자연 환기시킬 수 있기 때문에 내부에서 발생된 화재시 제연기능을 수행할 수 있다.

또한, 수직환기구를 통한 환기시 노이즈 저감유닛에 의해 소음유출이 없고, 수직환기구를 통해 배출될 분진을 분진배출관을 통해 포집함으로써 민원의 소지를 미연에 없앨 수 있다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 첨부한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니 된다.
도 1a는 본 발명의 실시 예에 따른 방음터널의 일부구간을 나타낸 종단면도.
도 1b는 도 1a의 'A'부 확대도.
도 2는 도 1a의 평면도.
도 3은 도 1a의 일측면도.
도 4는 본 발명에 적용되는 소음간섭유닛의 설치사시도.
도 5는 본 발명에 적용되는 노이즈 저감유닛의 구성도.

아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 예시적인 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

도 1 내지 도 4에서와 같이 방음터널(10)은 차로(5)의 일정 구간을 따라 설치된 방음터널 골조(12)가 포함되어 있다. 방음터널 골조(12)는 차로의 양측에 입설된 지주(121), 양쪽 지주(121,121)의 상단에 연결되어 있는 루프 프레임(122)으로 구성된다. 또한 지주(121)측에는 도시안된 방음판이 설치되고, 루프 프레임(122)에는 차양판이 설치된다.

방음터널 골조(12)의 상부 즉, 루프 프레임(122)의 중앙에는 길이 방향을 따라 수평환기덕트(14)가 설치되어 있다. 수평환기덕트(14)는 방음터널(10) 내부의 화재발생시 생긴 화재연기나 분진을 외부로 배출시키기 위해 설치된다. 수평환기덕트(14)는 방음터널(10)의 내부에서 발생된 화재연기나 분진이 유입되도록 하면에 일정 간격마다 공기유입구(141)가 구비되어 있다.

이웃한 공기유입구(141과 141)의 사이마다에 수직환기구(16)가 설치되어 있다. 수직환기구(16)는 수평환기덕트(14)에 연통되어 유입된 화재연기나 분진을 외기로 배출시킨다.

따라서 방음터널(10) 내부의 화재연기나 분진은 공기유입구(141)를 통해 수평환기덕트(14)로 유입된 후 가까운 수직환기구(16)를 통해 배출된다.

이때 수직환기구(16)는 외부로 배출되는 화재연기의 배출 유속을 높이기 위해 수직환기구 통로의 단면이 유선형으로 좁아지는 유선형 구간(161)을 갖을 수 있다.

수평환기덕트(14)의 내부로 소음간섭유닛(18)이 설치된다. 소음간섭유닛(18)은 공기유입구(141)와 수직환기구(16)의 사이마다에 설치된다. 소음간섭유닛(18)은 공기유입구(141)를 통해 유입된 다양한 소음 주파수를 상호 상쇄시켜 진폭을 낮게 수렴시킨다. 소음간섭유닛(18)은 동일한 면적에 상대적으로 간섭홀이 점차적으로 작아지는 다수의 소음간섭판(181,182,183,184,185)으로 구성된다. 여기서 '간섭홀'이란 관통된 타공 구멍, 슬릿 등을 의미한다. 따라서 소음간섭판(181,182,183,184,185)은 메쉬망으로 형성되거나 기타 박판에 두께 방향으로 관통된 다수의 타공 구멍이나 슬릿을 갖는 것이 될 수 있다.

본 실시 예에서 제1,2,3,4,5소음간섭판(181,182,183,184,185)은 순차적으로 간섭홀이 점차적으로 조밀해지게 구성되어 있다. 따라서, 제1,2,3,4,5소음간섭판(181,182,183,184,185)은 순차적으로 작은 간섭홀을 갖게 된다.

본 실시 예에서는 모두 5개의 소음간섭판을 사용하였으나 이러한 개수에 본 발명이 한정되는 것은 아니다.

따라서 공기유입구(141)를 통해 유입된 다양한 소음 주파수는 제1,2,3,4,5소음간섭판(181,182,183,184,185)을 순차적으로 통과하면서 최종적으로 상호 상쇄 간섭을 받고, 최종적으로 제5 소음간섭판(185)를 통과하면서 일정하게 낮은 진폭으로 수렴하게 된다.

방음터널(10)에는 노이즈 저감유닛(20)이 설치된다. 노이즈 저감유닛(20)은 소음간섭유닛(18)을 통과한 주파수에 대응되는 반대 위상의 상쇄 주파수를 발생시켜 수직환기구(16)를 통과하는 소음을 최종적으로 저감시킨다. 도 5에서와 같이 노이즈 저감유닛(20)은 소음간섭유닛(18)을 통과한 주파수 소음을 수신하여 아날로그 신호를 생성시키는 마이크로폰(201), 마이크로폰(201)에서 발생된 신호를 수신하여 주파수 소음에 간섭되는 상쇄 주파수를 생성시키는 제어부(202), 제어부(202)에 전기적으로 연결되어 상쇄 주파수를 갖는 소음을 발생시키는 소음감쇠용 스피커(203)를 포함하여 구성된다. 여기서, 마이크로폰(201)과 소음감쇠용 스피커(203)는 수직환기구(16)의 하부에 배치될 수 있다.

수평환기덕트(14) 또는 수직환기구(16)에는 노이즈 저감유닛(20)의 구동에 필요한 전원을 공급하기 위한 태양광 발전모듈(32)이 더 설치될 수 있다. 도 5와 같이 태양광 발전모듈(32)에서 발전된 전기는 제어부(202)에 연결된 충전지(204)에 충전을 수행하게 된다.

한편, 본 방음터널(10)은 소음간섭유닛(18)을 통해 걸러진 분진이 배출되기 위해, 도 1b와 같이 수직환기구(16)의 하부로 수평환기덕트(14)에 경사져 있는 수평환기구 경사홈(142)이 형성된다. 또한, 도 1b 및 도 3과 같이 수평환기구 경사홈(142)의 중앙에는 방음터널 골조(12)에 지지되어 있는 분진배출관(30)이 연결된다.

따라서 수직환기구(16)의 하부로 분진이 쌓여지지 아니하고 분진배출관(30)을 통해 배출됨으로써 환기의 장애를 일으키는 수평환기덕트(14)의 통로막힘을 방지할 수 있다.

이와 같이 구성된 방음터널(10)의 작용 효과를 설명한다.

먼저, 차량의 운행으로 방음터널(10)에서 발생되는 소음은 도시안된 방음판에 의해 일부는 흡수되고 일부는 공기유입구(141)를 통해 수평환기덕트(14) 내로 유입된 후, 소음간섭유닛(18)의 다수의 소음간섭판(181,182,183,184,185)을 순차적으로 통과하면서 최종적으로 상호 상쇄 간섭을 받고, 최종적으로 제5의 메쉬(185)를 통과하면서 일정하게 낮은 진폭으로 수렴하게 된다.

이후 다시 수직환기구(16)를 통과하기 직전에 노이즈 저감유닛(20)의 소음감쇠용 스피커(203)에서 발생된 반대 주파수가 소음간섭유닛(18)을 통과한 소음 주파수를 상쇠시키게 된다. 따라서 수직환기구(16)를 통과하게 되는 소음은 매우 저감되어 방음터널(10)을 빠져나가게 되어 주변에 소음공해를 유발시키지 않게 된다.

한편, 방음터널(10)에서 발생된 소음과 함께 수평환기덕트(14) 내로 유입된 배기가스, 분진 등의 오염물질은 대류 현상에 의해 방음터널(10) 상부의 공기유입구(141)를 통해 수평환기덕트(14) 내로 유입되면서, 소음간섭유닛(18)을 구성하는 다수의 소음간섭판(181,182,183,184,185)을 순차적으로 통과하게 되고, 이 과정에서 분진의 여과가 이루어져 수직환기구(16)의 하부측 수평환기덕트(14)에 경사져 있는 수평환기구 경사홈(142)에 모여지게 된다. 수평환기구 경사홈(142)에 모아진 분진은 다시 분진배출관(30)을 통해 신속히 배출됨으로써 환기의 장애를 일으키는 수평환기덕트(14)의 통로막힘을 방지할 수 있다.

이와같이 본 방음터널(10)은 내부에서 발생된 오염물질을 환기시킬 수 있기 때문에 내부에서 발생된 화재시 제연기능을 수행할 수 있다.

또한, 수직환기구(16)를 통한 환기시 노이즈 저감유닛(20)에 의해 소음유출이 없고, 수직환기구(16)를 통해 배출될 분진을 분진배출관(30)을 통해 포집함으로써 민원의 소지를 없앨 수 있다.

지금까지 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.

12: 방음터널 골조
14: 수평환기덕트
16: 수직환기구
18: 소음간섭유닛
20: 노이즈 저감유닛
30: 분진배출관
32: 태양광 발전모듈

Claims (6)

1. 차로의 일정 구간을 따라 설치된 방음터널 골조(12)와;
   상기 방음터널 골조(12)의 상부 중앙에 길이 방향을 따라 설치되고, 방음터널의 환기를 위해 내부에서 발생된 화재연기 및 분진이 유입되도록 하면에 일정 간격마다 공기유입구(141)가 형성되어 있는 수평환기덕트(14)와;
   이웃한 공기유입구(141과 141)의 사이마다에 위치되고 동시에 수평환기덕트(14)에 연통되어 유입된 화재연기를 외기로 배출시키는 수직환기구(16)와;
   동일한 면적에 상대적으로 간섭홀이 점차적으로 작아지는 다수의 소음간섭판으로 구성되고 상기 수평환기덕트(14)의 내부로 상기 공기유입구(141)와 수직환기구(16)의 사이마다에 설치되어 공기유입구(141)를 통해 유입된 다양한 소음 주파수를 상호 상쇄시켜 진폭을 낮게 수렴시키는 소음간섭유닛(18)과;
   상기 소음간섭유닛(18)을 통과한 주파수 소음을 수신하여 아날로그 신호를 생성시키는 마이크로폰(201), 마이크로폰(201)에서 발생된 신호를 수신하여 주파수 소음에 간섭되는 상쇄 주파수를 생성시키는 제어부(202), 제어부(202)에 전기적으로 연결되고 상기 수직환기구(16)의 하부에 배치되어 상쇄 주파수를 갖는 소음을 발생시키는 소음감쇠용 스피커(203)로 구성되어 상기 소음간섭유닛(18)을 통과한 주파수에 대응되는 반대 위상의 상쇄 주파수를 발생시켜 수직환기구(16)를 통과하는 소음을 최종적으로 저감시키는 노이즈 저감유닛(20);을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 주파수 수렴과 반대위상 주파수를 이용한 배출소음 저감을 갖는 방음터널.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 수직환기구(16)는 외부로 배출되는 화재연기의 배출 유속을 높이기 위해 수직환기구 통로의 단면이 유선형으로 좁아지는 유선형 구간(161)이 포함된 것을 특징으로 하는 주파수 수렴과 반대위상 주파수를 이용한 배출소음 저감을 갖는 방음터널.
3. 삭제
4. 삭제
5. 제 1항에 있어서,
   상기 소음간섭유닛(18)을 통해 걸러진 분진이 배출되기 위해 상기 수직환기구(16)의 하부로 수평환기덕트(14)에 경사져 있는 수평환기구 경사홈(142)이 형성되고, 수평환기구 경사홈(142)의 중앙에는 방음터널 골조(12)에 지지되어 있는 분진배출관(30)이 더 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 주파수 수렴과 반대위상 주파수를 이용한 배출소음 저감을 갖는 방음터널.
6. 제 1항에 있어서,
   상기 수평환기덕트(14) 또는 수직환기구(16)에는 상기 노이즈 저감유닛(20)의 구동에 필요한 전원을 공급하기 위한 태양광 발전모듈(32)이 더 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 주파수 수렴과 반대위상 주파수를 이용한 배출소음 저감을 갖는 방음터널.

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