KR101962404B1 - 소음원의 주파수 특성에 맞추어 소음을 저감할 수 있는 소음 감쇠기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다층 공동구조를 이용한 소음 감쇠기에 관한 것으로,
일정한 두께를 이루어 내부가 비고 가장자리는 타공판으로 둘러쌓인 몸체를 이루되, 음파의 공명을 유도하는 공명층(220)이 다층으로 중첩되는 구조로 형성된 국소반응부(200)와, 상기 국소반응부(200) 상부에서 형성되고 음파의 경로차를 유도하는 유도로(320)가 형성된 경로차유도부(300)를 포함하여, 방음벽 상단에 두께방향으로 나란히 배열되게 설치되어 상기 국소반응부(200) 및 경로차유도부(300)를 통해 음파를 흡수하고 소진시켜 소음을 감쇠시키는 것을 특징으로 하는 다층 공동구조를 이용한 소음 감쇠기에 관한 것이다.

Description

소음원의 주파수 특성에 맞추어 소음을 저감할 수 있는 소음 감쇠기{noise reduction}

본 발명은 감쇠기에 관한 것으로서, 특히 다층 공동구조를 통해 소음원의 주파수 특성에 맞추어 방음벽 상단으로 넘어가는 소음을 효과적으로 감쇠시킬 수 있도록 하는 감쇠기에 관한 것이다.

도로의 가장자리에는 도로 밖으로의 소음 확산을 최소화하기 위해 방음벽을 설치하고 있다. 이러한 종래의 방음벽은 도로를 따라 등 간격으로 설치된 지주들 사이에 직사각 형상의 방음판을 끼워 벽을 형성한 것으로서 차량으로부터 발생되는 소음이 도로의 밖으로 전달되는 것을 방지하게 된다.

상기와 같은 방음벽은 풍압 및 설치구간의 제한으로 그 폭과 높이가 제한될 수 밖에 없다. 따라서 효과적으로 소음의 전파를 막아주기 어려운 경우가 빈번하였다. 소음은 공기를 매질로 하여 소음원으로부터 방사상으로 직선으로 전파됨에 따라 대부분은 방음벽에 의해 흡음 되거나 반사되지만, 일부분은 음파의 특성상 방음패널에 충돌된 후 방음벽을 타고 넘어가는 현상이 발생함에 따라 기존의 방음판 만으로는 소음을 효과적으로 차단할 수 없었던 것이다.

이러한 문제를 해결하고자 방음벽 상단에 설치된느 감쇠기가 제안되었다. 방음벽의 상단에 설치하여 방음벽을 타고 넘어가는 소음을 감쇠시킴으로써 소음을 차단하고자 하는 것으로서, 사각틀 형태로 형성되어 소음원 지역에서 발생되는 소음이 직접 유입되는 경우 직립구조의 타공판을 통해 소음을 유입시켜 흡음재를 통해 흡음하도록 하게 되고, 또한 방음벽을 타고 넘어갈 때의 소음은 소음의 회절 현상 발생시 수평구조의 상측 타공판을 통해 소음을 유입시켜 흡음하게 되는 것이었다.

대한민국 공개특허공보 제10-2012-0014372호(2012. 2. 17.)

본 발명은 방음벽에 간편하게 설치하여 다양한 음역대의 소음을 효과적으로 흡음하여 감쇠시킬 수 있도록 함으로써 방음벽의 높이를 높이지 않더라도 소음의 감쇠 효과를 극대화 할 수 있는 감쇠기를 얻는 것에 그 목적이 있다.

본 발명에서는 음파를 흡수하고 공명을 유도하며 경로차를 발생시켜 서로 간섭되어 소진되도록 함으로서 다양한 음역대의 소음을 효과적으로 감소시킬 수 있도록 하는 감쇠기를 제안하여 상기의 목적을 달성한다.

본 발명에 의한 감쇠기에 따르면 흡음재를 사용하지 않고도 발생되는 소음의 주파수 특성에 맞게 설계하여 다양한 음역대의 소음을 효과적으로 흡음하여 감쇠시킬 수 있게 되는바, 방음벽의 상단에 설치함으로써 방음벽의 소음 차단 기능을 개선할 수 있게 된다.

도 1은 본 발명에 의한 소음 감쇠기의 예시도,
도 2는 본 발명에 의한 소음 감쇠기의 정면도,
도 3은 본 발명에 의한 소음 감쇠기의 설치 상태 예시도,
도 4, 5는 본 발명에 의한 소음 감쇠기의 다른 실시예시도.

본 발명을 첨부된 도면 도 1 내지 도 5를 참고로 하여 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 의한 소음 감쇠기의 예시도, 도 2는 본 발명에 의한 소음 감쇠기의 정면도이다.

도시된 바와 같이 본 발명에 의한 소음 감쇠기는 전체적으로 내부는 비어 있고 바깥면은 타공판(240)으로 둘러쌓여 있는 구조를 이룬다. 그리고 국소반응부(200) 및 경로차유도부(300)가 높이차를 이루게 형성되어 방음벽의 상단에 설치되어 소음을 감쇠시킨다.

국소반응부(200)는 좌우 대칭을 이루게 형성되는 것으로서 높이 방향을 기준으로 중간 지점이 오목하여 좁게 형성되고 그 위와 아래로 갈수록 폭이 넓어지는 구조를 이룬다. 내부에 음파의 공명을 유도하는 공명층(220)이 형성되어 있는데, 상기 공명층(220)은 타공판(240)이 일정 간격으로 설치됨으로써 복수의 층으로 형성되게 된다. 이때 상기 타공판(240)은 흡음공이 형성되어 있어서 공명층(220)들이 서로 연통되게 구성된다. 따라서, 음파는 상기 흡음공을 통과하면서 공명층(220)을 순차적으로 거치며 소진되는바, 공명층(220)을 거치면서 음파들이 난반사 되면서 간섭이 발생하여 소진되게 된다.

상기 흡음공은 다양한 크기로 형성되는 것이 바람직하다. 예를 들어 각각의 타공판(240)에서 지름이 동일하나 서로 다른 벽에서는 지름이 차이가 있게 형성되거나, 또는 각각의 타공판(240)에 형성되는 흡음공의 지름이 다양한 크기로 형성되는 것이다. 이는 다양한 크기로 형성된 흡음공이 음파의 진행방향을 순차적으로 방해함으로써 흡음성능을 향상시키기 위해 채택될 수 있는 구성이다.

또한 공명층(220)을 구획하는 타공판(240)에 형성되는 상기 흡음공의 지름은 1~3mm의 범위에서 형성되고, 흡음공의 면적은 전체 면적대비 5~20%로 형성되는 것이 바람직하다. 흡음공의 지름과 전체 면적이 작게 되면 음파의 통과량이 적어 효율이 저하되고, 흡음공의 지름과 면적이 필요 이상 크면 음파의 진행을 방해하는 정도가 미미하여 효율이 저하되는바, 상기 범위에서 흡음공의 지름과 면적이 형성되게 하는 것이다.

여기서, 공명층(220)은 5개 층 이상으로 형성될 수 있다. 이 경우 저주파 대역의 음파를 소진시키는데 유용하다. 그리고 5개층 미만으로도 형성될 수 있는데, 이 경우 고주파 대역의 음파를 소진시키는데 효과적이다. 따라서 본 발명은 소음이 발생되는 환경과 소음의 주파수 특성에 따라 공명층(220)의 층수를 능동적으로 조절하면서 형성하여 시공함으로써 흡음재를 공명층(220)에 채우지 않고도 최적의 흡음 성능을 구현하게 할 수 있는 것이다.

한편, 상기 공명층(220)에서 맨 안쪽에 형성된 것의 내측 벽면은 막혀 있는 구조를 이루어 음파가 반사될 수 있도록 형성될 수 있고, 필요에 따라 흡음공이 천공될 수 있다.

경로차유도부(300)는 상기 국소반응부(200) 상부에 형성되는 것으로서 좌우 대칭을 이루는 형태이고 다수의 유도로(320)가 형성되어 방음벽 상단을 타고 회절되는 소음에 경로차를 유발하여 감쇠시키는 구성이다. 유도로(320)의 입구에는 흡음공이 천공되어 있는 판이 형성됨으로써 유도로(320) 내부를 공명공간으로 형성하여 음파의 공명을 유도하여 흡음 성능을 향상시키게 된다.

유도로(320)는 비교적 수평방향을 이루는 형태와 수직을 이루는 형태를 포함하여 형성됨으로써 음파가 유도로(320)를 따라 방향이 전환되면서 유도되고, 이와 같이 방향이 전환되면서 유도되는 과정에서 반사되고 부딪히며 서로 간섭되어 소진되게 형성된다. 그리고 유도로(320)의 벽면은 굴곡부와 평평부를 포함하여 형성될 수 있다. 이를 통해 유도로(320)를 지나는 음파 중 일부가 상기 굴곡부에 이르러 진행방향이 바뀌거나 반사되는바, 간섭되는 현상을 극대화하여 줄 수 있게 된다.

이상과 같이 형성되는 본 발명에 의한 소음 감쇠기는 일정한 두께를 가지고 좌우 대칭형으로 되어 전체적으로 비파형 형상을 형태를 이루게 된다. 따라서 방음벽 상단에 설치되면 바깥쪽 벽면이 소음을 발생 방향으로 기울어지게 되므로 도로에서 발생 되는 소음을 효과적으로 흡수하게 된다. 더불어 바깥쪽 벽면에 볼록한 부분과 오목한 부분이 번갈아 가면 형성되는 형태를 이루게 되어 다양한 방향에서 발생하는 소음을 효과적으로 흡수하고 반사하면서 소진시킴과 아울러 국소반응부(200) 및 경로차유도부(300)가 고유의 기능을 발휘하면서 음파를 흡수하고 소진시켜 다양한 음역대의 소음을 효과적으로 감쇠시키게 된다.

도 3은 본 발명에 의한 소음 감쇠기의 설치 상태 예시도이다.

이상에서 설명한 본 발명에 의한 소음 감쇠기는 일정한 두께로 형성된 상태에서 앞면은 개방되어 있고 뒷면은 막혀 있는 형태로 형성될 수 있는바, 도시된 바와 같이 방음벽 상단에 설치된다. 하단이 방음벽 상단에 고정되는데, 이때 각각의 소음 감쇠기 끼리 포개지는 방식으로 설치되고 복수의 소음 감쇠기를 관통하는 볼트로 연결되어 설치되게 된다.

한편, 본 발명에 의한 소음 감쇠기는 어느 일면에 결합돌기(120)가 형성되어 인접한 소음 감쇠기에 형성된 홈에 상기 결합돌기(120)가 끼워짐으로써 서로 연결될 수 있다. 상기 결합돌기(120)와 홈의 결합방식으로 소음 감쇠기 끼리 가(假) 고정되는 것이다.

도 4, 5는 본 발명에 의한 소음 감쇠기의 다른 실시예시도이다.

도 4에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 소음 감쇠기는 맨 안쪽에 형성된 공명층(220)의 내측 벽면이나 유도로(320)의 벽면에 음파를 받아들여 소진시키는 구조가 더 형성될 수 있다. 음파가 유입되는 입구가 상기 벽면과 일정한 간격을 이루게 형성되고, 내부는 일정한 면적의 공간을 구비하여 대체로 'P'자 형태의 공간을 형성하는 포집부재(140)가 그것이다. 이와 같이 형성되는 포집부재(140)는 복수개가 일정한 간격으로 형성될 수 있는 것으로, 상기 입구로 유입된 음파가 상기 공간에 일정시간 머물면서 마치 포집되는 것과 같은 효과를 구현하게 되어 효과적으로 음파를 소진시키게 된다.

한편, 상기 포집부재(140)의 입구는 벽면이 호형을 이루게 형성되는 것이 바람직하다. 끝단에서 일정 지점까지는 호형을 이루며 벽면과의 간격이 좁아지고 그 이후 내부 공간까지는 호형을 이루며 벽면과의 간격이 넓어지게 형성되는 것이다. 이로써 음파가 자연스럽게 병목 현상을 일으키면서 내부 공간으로 유입될 수 있게 되는바, 음파의 진행 속도 변화를 유도하여 효과적으로 음파를 소진시킬 수 있도록 하게 된다. 그리고 상기 포집부재(140)이 내부 벽면에는 폭 방향을 따라 일정 높이 및 간격을 이루게 돌기(도시되지 않음)가 형성될 수 있다. 이는 포집부재(140) 내부에서 음파의 난반사를 보다 활발하게 유도하여 효과적으로 소진되도록 하기 위한 구성이다.

도 5에 도시된 바와 같이 본 발명에 의한 공명층(220)을 구획하는 타공판(240)은 파형으로 굴곡되게 형성될 수 있다. 이 경우 인접하게 설치되는 타공판(240)에서 볼록한 부분은 볼록한 부분끼리 오목한 부부은 오목한 부분끼리 대응되게 설치된다. 따라서 각각의 공명층(220)이 넓은 부분과 좁은 부분이 공존하게 되고 복수의 층으로 형성되는 공명층(220)에서 음파가 넓은 공간과 좁은 공간이 번갈아가며 진행할 수 있게 된다. 이와 같이 음파가 넓은 공간과 좁은 공간이 번갈아가며 진행하게 되면 음파의 진행 속도가 느려졌다 빨라졌다를 반복하게 되면서 에너지가 더 빠르게 소진되게 되어 흡음될 수 있게 된다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 의한 소음 감쇠기는 기존의 방음벽이나 신설 방음벽에 설치하게 되면 방음벽 상단을 타고 회절되는 소음을 효과적으로 흡수하여 소진시킬 수 있게 된다. 따라서, 방음벽을 높임으로써 얻을 수 있는 소음 차단 효과를 방음벽을 높이지 않고 달성할 수 있게 된다. 그 결과 방음벽의 높이를 낮추는 것이 가능하게 되어 경제적이며, 나아가 방음벽의 높이를 낮춤으로써 풍압에 대한 안정성의 증가도 꾀할 수 있게 된다.

120 : 결합돌기, 140 : 포집부재,
200 : 국소반응부, 220 : 공명층,
240 : 타공판,
300 : 경로차유도부, 320 : 유도로.

Claims (4)

1. 일정한 두께를 이루어 내부가 비고 가장자리는 타공판으로 둘러쌓인 몸체를 이루는 한편, 앞면은 개방되어 있고 뒷면은 막혀 있는 형태로 형성되어 서로 포개지는 방식으로 설치되어 소음을 감쇠시키되,
   음파의 공명을 유도하는 공명층(220)이 타공판에 의해 구획되어 복수의 층으로 중첩되는 구조로 형성된 국소반응부(200)와, 상기 국소반응부(200) 상부에서 형성되고 음파의 경로차를 유도하는 유도로(320)가 형성된 경로차유도부(300)를 포함하고, 방음벽 상단에 두께방향으로 나란히 배열되게 설치되어 상기 국소반응부(200) 및 경로차유도부(300)를 통해 음파를 흡수하고 소진시키고,
   상기 공명층(220) 중 맨 안쪽에 형성된 공명층(220)의 내부 벽면이나 유도로(320)의 벽면에는 입구가 상기 벽면과 일정한 간격을 이루고 내부는 일정한 면적의 공간을 구비하는 P'자 형태의 포집부재(140)를 형성하되, 상기 포집부재(140)는 상기 입구 끝단에서 일정 지점까지는 호형을 이루며 벽면과 간격이 좁아지다가 다시 호형을 이루며 상기 공간까지 호형을 이루며 간격이 넓어져 음파의 병목현상을 유발하면서 음파를 소진시키는 한편, 내부 벽면에는 폭 방향을 따라 일정 높이 및 간격을 이루게 돌기가 형성되어 음파의 난반사를 유도하면서 음파를 소진시키며,
   상기 공명층(220)을 구획하는 타공판(240)은 파형으로 굴곡되게 형성되어 볼록한 부분은 볼록한 부분끼리 오목한 부부은 오목한 부분끼리 대응됨으로써 상기 타공판(240)을 관통하여 상기 공명층(220)을 순차적으로 통과하는 음파가 넓은 공간과 좁은 공간이 번갈아가며 진행하여 진행 속도가 느려졌다 빨라졌다를 반복하면서 흡음될 수 있게 되며,
   상기 공명층(220)을 구획하는 타공판(240)에 형성되는 구멍의 크기를 조절하거나 공명층의 개수를 조절하여 소음원의 주파수 특성에 맞추어 소음을 저감할 수 있게 되는 소음 감쇠기.
   
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