KR102112387B1

KR102112387B1 - 하로형 철도 교량의 소음 및 진동 저감 장치

Info

Publication number: KR102112387B1
Application number: KR1020170123975A
Authority: KR
Inventors: 정영도; 전진택; 김동완
Original assignee: 주식회사 포스코건설
Priority date: 2017-09-26
Filing date: 2017-09-26
Publication date: 2020-05-18
Also published as: KR20190035117A

Abstract

본 발명은 하로형 철도 교량의 소음 및 진동 저감 장치에 관한 것으로, 가로보 및 세로보로 구성되고, 상부에 철로가 형성되는 하부 구조체 및 상부 플랜지와 하부 플랜지와 상기 상부 및 하부 플랜지를 연결하는 복부로 구성되고, 상기 하부 구조체의 양측에 형성되는 상부 구조체 예정된 두께의 단위 면적 형태로 형성되고, 상기 복부 내측면에 복수의 층으로 부착되어 음파의 세기를 감쇠하는 흡음 유닛을 포함함으로써, 교량 측면에 별도의 방음벽 및 방호벽을 설치할 필요없이 하로교의 복부에 흡음층을 형성하여 소음의 차단이 가능한 효과를 제공한다.

Description

하로형 철도 교량의 소음 및 진동 저감 장치{NOISE AND VIBRATION REDUCTION DEVICE OF LOWER THROUGH BRIDGE}

본 발명은 하로형 철도 교량의 소음 및 진동 저감 장치에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 하로형 교량의 소음을 저감하기 위한 하로형 철도 교량의 소음 및 진동 저감 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 교량은 교면의 위치에 따라 상로교, 중로교, 하로교 및 이층교로 분류된다. 상로교(Deck bridge)란 노면이 교량의 거더나 트러스 위쪽에 있는 교량을 말하고, 중로교(Half through bridge)란 노면의 교형 높이의 중간 부근에 있는 교량을 말하며(예, 방화대교, 부산대교), 하로교(Through bridge)란 노면이 교형의 아래쪽에 있는 교량을 말하고(예, 동호대교, 한강철교), 2층교(Double-deck bridge)란 교면이 2층으로 되어 있는 교량으로, 다시 말해서 통로가 2단으로 나눠 있는 교량으로 가령 위쪽은 도로, 아래쪽은 철도용일 때를 말한다. (예, 청담대교, 영종대교)

하로교는 형하공간(Clearance)이 협소한 지형에 적용하는 교량형식으로 특히 U형 하로교는 복부가 차량의 측면에 설치되어 있어서 전선주의 복부 설치에 따른 부대공 비용 절감이 가능하다.

하로교는 특히 소음을 차단하는 효과가 있어서 도심지 철도교와 같이 소음의 영향이 큰 교량에 하로교를 사용하면 차량 소음의 차단을 위하여 교량 측면에 별도의 방음벽 및 방호벽을 설치할 필요가 없어 공사비 절감이 가능하다.

그러나, 이러한 하로교 측면빔의 웹은 강판이기 때문에 열차진동에 의해 강판의 떨림으로 인한 구조기인소음이 발생하게 되고, 또한 측면빔이 일정부분 방음벽 역할을 수행한다고는 하나 교량이 지나가는 구간에 주거지 등이 인접 하다면 방음의 효과가 미비하여 실제 거주자들이 소음으로 인한 불편을 겪게된다.

한편, 본 발명과 관련된 선행기술로는 대한민국 등록특허공보 제10-1071642호 및 대한민국 등록특허공보 제10-0665876호가 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-1071642호 대한민국 등록특허공보 제10-0665876호

따라서, 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 하로형 교량에 흡음층을 형성하는 하로형 철도 교량의 소음 및 진동 저감 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 특정 주파수대의 소음을 효율적으로 저감하기 위한 하로형 철도 교량의 소음 및 진동 저감 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명의 해결과제는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

상기 본 발명의 목적들 및 다른 특징들을 달성하기 위한 본 발명의 하로형 철도 교량의 소음 및 진동 저감 장치는 가로보 및 세로보로 구성되고, 상부에 철로가 형성되는 하부 구조체; 상부 플랜지와 하부 플랜지와 상기 상부 및 하부 플랜지를 연결하는 복부로 구성되고, 상기 하부 구조체의 양측에 형성되는 상부 구조체; 및 예정된 두께의 단위 면적 형태로 형성되고, 상기 복부 내측면에 복수의 층으로 부착되어 음파의 세기를 감쇠하는 흡음 유닛을 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서 상기 흡음 유닛은 예정된 주파수 구간의 상기 음파를 감쇠하기 위해 상기 주파수 구간에 대응하는 크기의 천공이 형성되는 제1 감쇠층; 상기 제1 감쇠층의 배면에 예정된 두께로 형성되고, 상기 제1 감쇠층을 통과한 상기 음파의 세기를 감쇠하기 위한 제2 감쇠층; 및 상기 제2 감쇠층의 배면에 예정된 두께로 형성되고, 제2 감쇠층을 통과한 상기 음파의 세기를 감쇠하기 위한 제3 감쇠층을 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서 상기 제1 감쇠층은 표면에 상기 음파를 난반사 시키기 위한 돌기부를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서 상기 제1 감쇠층은 예정된 간격으로 이격되어 형성되는 다수의 가로 프레임; 및 상기 가로 프레임의 상면에서 상기 가로 프레임과 수직방향으로 형성되고, 각각 예정된 간격으로 이격되어 형성되는 다수의 세로 프레임을 포함하는것이 바람직하다.

본 발명에 있어서 상기 제2 감쇠층은 상기 제2 감쇠층의 상면에 배치되어 상기 음파를 감쇠하는 다수의 흡음봉을 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서 상기 하부 구조체와 상기 구조체의 사이에서 상기 하부 구조체 및 상기 상부 구조체를 연결하고, H 형태의 단면을 가지며 상단 플랜지가 상기 복부의 상단 위치하도록 연장 형성되는 다수의 연결부를 더 포함하되, 상기 제1 내지 제 3감쇠층 중 적어도 하나는 상기 다수의 연결부의 사이에 끼워져 고정하는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서 상기 제1 감쇠층은일측에 자성의 성질을 가지는 자성체가 도포되는 것을 특징으로 하는 것이 바람직하다.

본 발명에 있어서 상기 제3 감쇠층은 상기 음파의 진동을 감쇠시키는 댐핑 패널로 형성되고, 상기 댐핑 패널은 대상 면적의 60%~70%에 해당하는 면적에 부착되는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 하로형 철도 교량의 소음 및 진동 저감 장치는 다음과 같은 효과를 제공한다.

본 발명은 하로교의 복부에 흡음층을 형성하기 때문에 소음의 차단을 위하여 교량 측면에 별도의 방음벽 및 방호벽을 설치할 필요가 없어 공사비 절감이 가능하다

본 발명은 하로교의 상부 구조체와 가로보를 연결하는 연결부를 활용하여 흡음층을 형성하기 때문에 설치 및 교체가 용이하다.

본 발명은 열차에 대한 음파 주파수대의 소음을 차단하는 흡음층을 형성하기 때문에 보다 효율적인 방음효과를 제공한다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하로형 철도 교량의 소음 및 진동 저감 장치의 개략도.
도 2는 도 1의 흡음 유닛을 설명하기 위한 사시도.
도 3은 도 1의 흡음 유닛의 결합을 설명하기 위한 사시도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 하로형 철도 교량의 소음 및 진동 저감 장치의 제1 감쇠층을 설명하기 위한 사시도 및 측면도.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 하로형 철도 교량의 소음 및 진동 저감 장치의 제1 감쇠층을 설명하기 위한 사시도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 하로형 철도 교량의 소음 및 진동 저감 장치의 제3 감쇠층의 부착률에 따른 Mobility 비를 설명하기 위한 도면.

본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.

한편, 본 출원에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.

"제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위한 것으로, 이들 용어들에 의해 권리범위가 한정되어서는 아니 된다. 예를 들어, 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다.

어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어"있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어"있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.

단수의 표현은 문맥상 명백히 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 실시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

각 단계들에 있어 식별부호(예를 들어, a, b, c 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 일어날 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 일어날 수도 있고 실질적으로 동시에 수행될 수도 있으며 반대의 순서대로 수행될 수도 있다.

여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 하로형 철도 교량의 소음 및 진동 저감 장치에 대하여 도 1 내지 도 3을 통해 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 하로형 철도 교량의 소음 및 진동 저감 장치의 개략도 이고, 도 2는 도 1의 흡음 유닛을 설명하기 위한 사시도 이고, 도 3은 도 1의 흡음 유닛의 결합을 설명하기 위한 사시도 이다.

도 1 내지 도 3을 참고하면, 본 발명의 하로형 철도 교량의 소음 및 진동 저감 장치는 하부 구조체(10)와 하부 구조체(10)의 양측에 형성되는 상부 구조체(20) 및 상부 구조체(20)의 내측면에 형성되는 흡음 유닛(30)을 포함한다.

일반적으로, 교량은 교면의 위치에 따라 상로교, 중로교, 하로교 및 이층교로 분류된다. 상로교(Deck bridge)란 노면이 교량의 거더나 트러스 위쪽에 있는 교량을 말하고, 중로교(Half through bridge)란 노면의 교형 높이의 중간 부근에 있는 교량을 말하며(예, 방화대교, 부산대교), 하로교(Through bridge)란 노면이 교형의 아래쪽에 있는 교량을 말한다.

하로교는 형하공간(Clearance)이 협소한 지형에 적용하는 교량형식으로 복부(230)가 차량의 측면에 설치되어 있어서 별도의 방호벽을 설치 하지 않아도 되므로 부대공 비용 절감이 가능하다.

본 발명의 하로형 철도 교량의 소음 및 진동 저감 장치는 하로교의 복부(230) 내측면에 형성되어 철로에서 발생하는 소음을 저감할 수 있다.

먼저, 하부 구조체(10)는 교량을 지지하기 위해 가로보(110) 및 세로보(120) 및 철로가 형성되기 위한 바닥판으로 구성될 수 있다. 가로보(110) 및 세로보(120)는 강재 구조로서, 가로보(110)를 먼저 횡방향으로 조립 설치하고, 세로보(120)는 설치된 가로보(110)의 사이사이에 종방향으로 조립 설치하여 가로보(110) 및 세로보(120)를 격자구조로 설치할 수 있다.

바닥판은 격자구조로 조립 설치된 가로보(110) 및 세로보(120)의 상면에 일정 두께의 바닥층으로 형성될 수 있다. 이러한 구성으로 형성된 하부 구조체(10)는 교량에서 바닥을 형성하여 교량을 지지하고 상부에 주행로를 제공할 수 있다.

상부 구조체(20)는 상부 플랜지(210)와 하부 플랜지(220)와 상기 상부 및 하부 플랜지(210, 220)를 연결하는 복부(230)로 구성되고, 상기 하부 구조체(10)의 양측에 형성될 수 있다. 다시 말해서, 가로보(110) 및 세로보(120)가 조립 설치된 하부 구조체(10)의 양측에서 서로 마주 보도록 설치될 수 있다.

하부 플랜지(220)는 상부 구조체(20)의 하부에서 강재 수평 플레이트로 형성되어 종방향으로 연장 형성될 수 있다. 하부 플랜지(220)는 상부 구조체(20)의 중립 축으로부터 하부에 발생하는 인장응력을 보다 효과적으로 저항할 수 있도록 강재로 제작된 수평판 형태로 형성될 수 있다.

복부(230)는 강재 수직판 플레이트로 하부 플랜지(220)와 상부 플랜지(210) 사이에서 하부 플랜지(220) 및 상부 플랜지(210)를 연결하고 하부 플랜지(220)와 마찬가지로 종 방향으로 연장 형성될 수 있다. 복부(230)의 내측면에는 후술할 흡음 유닛(30)이 부착되어 소음을 감쇠시킬 수 있다.

상부 플랜지(210)는 복부(230)의 상부면에서 하부 플랜지(220) 및 복부(230)와 마찬가지로 종방향으로 연장 형성될 수 있다. 참고로, 상부 플랜지(210)의 형태는 중앙부가 상방으로 만곡된 아치형태로도 형성될 수 있으며 아치형태로 형성된 상부 플랜지(210)는 휨 모멘트에 의한 하중이 상부 구조체(20)의 양 단부로 전달되도록 하여 하중에 대한 강성을 확보할 수 있다.

상부 플랜지(210)는 강합성 구조로서 강재튜브와 일체로 형성시켜 상부 플랜지(210)를 저판삼아 내부에 콘크리트를 타설하여 강합성 구조로 형성시킬 수 있다.

한편, 흡음 유닛(30)은 예정된 두께의 단위 면적 형태로 형성되고, 복부(230) 내측면에 복수의 층으로 부착되어 음파의 세기를 감쇠할 수 있다. 흡음 유닛(30)은 하로교의 특성상 별도의 방호벽 설치 없이 상부 구조체(20)의 복부(230) 내측면에 부착되어 시공비를 절감할 수 있는 효과를 제공한다.

다시 말해서, 본 발명의 하로형 철도 교량의 소음 및 진동 저감 장치는 별도의 방음벽 설치 공사를 위한 지주 및 기초 공사가 불필요하며 교량단면 자체가 방음벽 설치를 위한 지주 역할을 수행함으로써 흡음 유닛(30)의 유지보수 또한 용이할 수 있다.

흡음 유닛(30)은 제1 감쇠층(310)과 제2 감쇠층(320) 및 제3 감쇠층(330)으로 형성되어 3중 구조로 음파를 감쇠할 수 있다. 또한, 흡음 유닛(30)은 단위 면적의 형태로 형성되어 복부(230)의 내측면에서 복부(230)의 길이방향으로 연속적으로 부착될 수 있다.

즉, 단위 면적 형태로 형성된 흡음 유닛(30)은 운반이 용이하고 시공의 편리함을 제공할 수 있다. 참고로 설명의 편의를 흡음 유닛(30)은 복부(230)에 부착된 순서에 따라 제3 감쇠층(330), 제2 감쇠층(320), 제1 감쇠층(310) 순으로 설명하기로 한다.

제3 감쇠층(330)은 진동을 흡수하여 음파를 감쇠하기 위한 댐핑 패널로 형성될 수 있으며, 단위 면적 형태로 제2 감쇠층(320)의 배면에 형성되고 복부(230)의 내측면에 직접적으로 부착되는 감쇠층으로 후술할 제1 감쇠층(310) 및 제2 감쇠층(320)을 통과한 음파를 최종적으로 감쇠하거나 상부 구조체(20)로 전달되는 음파를 차단하는 역할을 수행한다.

바람직하게 제3 감쇠층(330)은 제3 감쇠층(330)과 복부(230) 사이에 강판이 형성되어 음파가 복부(230)로 전달되는 것을 효율적으로 차단할 수 있다. 또한, 제3 감쇠층(330)은 복부(230)에 직접적으로 부착되기 때문에 제1 감쇠층(310) 및 제2 감쇠층(320)을 통과한 음파를 감쇠하는 역할 외에, 상부 구조체(20)에서 발생하는 구조기인 소음도 감쇠시킬 수 있다.

도 6은 제3 감쇠층(330)의 부착률에 따른 MOBILITY를 설명하기 위한 도면이다.

도 6을 참고하면, 먼저, 열차 운행 시 발생하는 음파의 진동을 저감하는 성능을 평가하기 위한 것으로, 상부 구조체(20)의 측면에 부착되는 댐핑 패널을 댐핑 패널의 부착율에 따른 Mobility(가진지점 힘에 대한 각 지점에서의 진동속도의 비)를 측정한다. 측정을 위해 시험체 1,000mm×1,000mm×25T 강판을 자유단 조건이 모사될 수 있도록 하며 댐핑 패널의 두께는 7T(제진시트 4T+철판3T)로 구성하였다. 여기서, 댐핑 패널은 위에서 언급한 바와 같이 제3 감쇠층(330)으로 형성될 수 있다.

이어서, Mobility 측정을 위해 3지점(P01, P02, P03)에 가속도계를 부착하고 임팩트 해머 가진 후 각 지점의 진동속도를 측정하였다. 여기서, P01, P02, P03은 가속도계 부착지점이다.

그리고, 위와 같은 동일한 조건에서 댐핑 패널의 부착율을 각각 대상 면적의 33%, 66% 100%로 하여 MOBILITY를 측정한다.

측정지점	댐핑 패널 부착율에 따른 Mobility 비
측정지점	33%	66%	100%
P01	9.6	5.9	4.9
P02	8.7	5.5	5.0
P03	10.2	7.8	6.5
평균	9.5	6.4	5.5

표 1은 대상 면적의 부착률과 3지점(P01, P02, P03)에 따른 진동 저감량의 측정 결과를 나타낸다. 측정 결과 댐핑 패널의 부착률이 33% 66% 100% 일때 3지점(P01, P02, P03)에 대한 Mobility 비의 평균은 각각 9.5, 6.4, 5.5를 나타낸다.

측정 결과를 보면 진동 저감 효과는 댐핑 패널의 부착률이 클수록 우수한 효과를 나타내지만 부착률이 66%와 100%는 진동 저감 효과의 큰 차이가 발생하지 않는 점을 볼 수 있다. 따라서, 진동에 의한 구조전달 소음을 저감하기 위해서 부착하는 댐핑 패널은 전체 면적에 60~70% 이내로 부착하는 것이 성능과 경제성 면에서 가장 바람직한 것으로 나타난다.

즉, 제3 감쇠층(330)의 면적은 대상 면적의 60%~70%에 대응하여 부착할 수 있다.

다시, 도 1 내지 도 3으로 돌아오면, 제2 감쇠층(320)은 제3 감쇠층(330)의 상면에 적층되어 형성되고, 제1 감쇠층(310)을 통과한 음파를 감쇠하는 역할을 수행한다. 제2 감쇠층(320)은 제3 감쇠층(330)과 마찬가지로 단위 면적 형태로 형성될 수 있다. 예컨대, 제3 감쇠층(330)이 대상 면적의 60~70%에 대한 크기로 형성되기 때문에 제2 감쇠층(320)은 제3 감쇠층(330)보다 큰 대상 면적에 대응하는 크기로 형성되는 것이 바람직할 수 있다.

또한, 제2 감쇠층(320)은 흡음의 성질을 가지는 다공성 발포 폴리우레탄 또는 다공성 부직포를 포함하는 흡음재 또는 다공성 발포 폴리우레탄의 흡음재로 형성될 수 있다. 또한, 폴리에스터 흡음 단열재로 형성될 수 있으며 어느 하나의 재질로 한정하지 않는다.

일 예로, 제2 감쇠층(320)은 다공질 흡음재 또는 판상 흡음재 중 어느 하나의 흡음재로 선택적으로 사용될 수 있으며, 다공질 흡음재는 표면과 내부에 작은 기포 또는 가는 관 모양의 구멍이　있고 이 구멍　속의 공기가 음파에 의해 진동하여 생긴 마찰　때문에 소리에너지가 열에너지로 바뀌어 흡수되고,　판상 흡음재는　음파가 판을 진동시키면서 소리에너지를 소모하게 하여 흡음 효과를 얻을 수 있다.

제1 감쇠층(310)은 제2 감쇠층(320)의 상면에 적층되어 형성되고, 교량의 중심부 즉, 주행로에서 발생하는 음파를 1차적으로 감쇠하는 역할을 수행한다. 제1 감쇠 층은 표면에 예정된 주파수 구간의 음파를 감쇠하기 위해 해당하는 주파수 구간에 대응하는 크기의 천공(312)이 형성될 수 있다.

일 실시예로, 제1 감쇠층(310)에 형성된 천공(312)의 형태는 흡음율이 높은 육각으로 형성되는 것이 바람직하며, 그 외에 원형, 사각, 오각 등 다각의 단면으로 형성될 수 있다.

주파수(hz)	흡음율(%)
160	65
200	69
250	90
315	91
400	91
500	87
630	89

표 2는 제1 감쇠 층에 형성된 천공(312)의 단면이 육각형으로 형성되고, 육각형 한 변의 길이가 10mm인 경우의 제1 감쇠층(310)의 흡음율을 측정한 결과이다.

측정 결과, 육각형 한 변의 길이가 10mm인 경우의 250~400hz 영역에서 90% 이상의 우수한 흡음률을 보인다. 참고로, 천공(312)의 깊이, 즉, 제1 감쇠층(310)의 두께는 천공(312) 한 변의 길이와 동일한 10mm의 깊이로 형성된 상태에서 측정한 결과이다.

예컨대, 기차의 경우에는 주행 중 250~500hz의 주파수의 소음이 발생한다. 즉, 250~400hz의 주파수는 육각형 한 변의 길이가 10mm인 천공(312)에서 효율적으로 감쇠될 수 있다.

다시 말해서, 제1 감쇠층(310)에 형성된 천공(312)은 육각형으로 형성되고, 육각형의 한 변의 길이가 10mm로 형성되는 것이 바람직할 수 있다. 이렇게 형성된 천공(312)은 하로형 철도를 이동하는 열차에 대한 음파를 효율적으로 감쇠시킬 수 있다.

또한, 제1 감쇠층(310)은 표면에는 음파를 난반사 시키기 위한 돌기부(미도시)를 포함할 수 있다. 예컨대, 제1 감쇠층(310)의 돌기부는 제1 감쇠층(310)의 표면적을 증가시킴에따라 음파가 실제로 부딪히는 면적이 크게 확대되고, 음파가 돌기부에 부딪혀 난반사됨으로써 음파간에 서로 간섭하여 상쇄됨에 따라 소음 저감 효과가 극대화될 수 있다.

돌기부는 천공(312)을 제외한 영역에 형성되는 것이 바람직할 수 있으나, 천공(312) 없이 돌기부만 형성되거나, 천공(312)과 돌기부가 서로 교번하여 형성되어도 무방하다.

제1 감쇠층(310)은 흡음 유닛(30)의 가장 외측에 형성되어 제2 감쇠층(320) 및 제3 감쇠층(330)을 덮은 상태로 상부 구조체(20)에 결합할 수 있다. 즉, 제1 감쇠층(310)은 제2 감쇠층(320) 및 제3 감쇠층(330)이 상부 구조체(20)로부터 외부로 이탈되는 것을 방지할 수 있다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 하로형 철도 교량의 소음 및 진동 저감 장치의 제1 감쇠층을 설명하기 위한 사시도 및 측면도 이다.

도 4를 참고하면, 제1 감쇠층(310)은 다수의 가로 프레임(314)과 다수의 가로 프레임(314) 상부에 결합되는 다수의 세로 프레임(315)을 포함할 수 있다.

먼저, 제1 감쇠층(310)은 다수의 가로 프레임(314)이 모두 동일한 길이로 형성되어 예정된 간격으로 이격된 상태로 형성될 수 있다. 이어서, 다수의 세로 프레임(315)은 다수의 가로 프레임(314)의 상면에 형성되고, 다수의 가로 프레임(314)으로부터 수직 방향으로 형성될 수 있다. 여기서, 가로 프레임(314) 및 세로 프레임(315)의 단면은 원형 또는 다각으로 형성될 수 있으며 어느 하나의 단면으로 한정하지 않는다.

예컨대, 가로 프레임(314)과 세로 프레임(315)은 서로 격자 무늬의 형태로 결합하며, 가로 프레임(314)과 세로 프레임(315)이 결합한 제1 감쇠층(310)의 단면은 다수의 세로 프레임(315) 부분이 가로 프레임(314)보다 돌출되어 형성된다.

그리고 다수의 가로 프레임(314) 각각은 표 2에서 언급한 바와 같이 10mm의 간격으로 이격되어 형성되고, 마찬가지로 다수의 세로 프레임(315)도 각각 10mm의 간격으로 이격되어 형성될 수 있다. 다시 말해서, 다수의 가로 및 세로 프레임(315)이 이격됨에 따라 한 변의 길이가 10mm로 형성된 다수의 천공(312)이 형성될 수 있다.

따라서, 다수의 가로 프레임(314) 위에 다수의 세로 프레임(315)이 형성된 제1 감쇠층(310)은 세로 프레임(315)의 돌출 부분으로 인해 음파를 난반사 시키고, 격자 무늬로 형성된 다수의 가로 프레임(314)과 다수의 세로 프레임(315)의 사이사이에 형성된 천공(312)을 통해 특정 주파수 영역의 음파를 저감하는 효과를 제공한다.

한편, 본 발명의 하로형 철도 교량의 소음 및 진동 저감 장치는 하부 구조체(10)와 상부 구조체(20)의 사이에 형성되고, 하부 구조체(10) 및 상기 상부 구조체(20)를 연결하며, H 형태의 단면을 가지는 다수의 연결부(40)를 더 포함할 수 있다.

연결부(40)는 다수의 가로보(110) 각각의 단부에 연결되고 가로보(110)가 상부 구조체(20)와 연결될 수 있도록 하기 위함이다. 참고로 연결부(40)의 단면은 H형강부재와 동일한 형태로 여기서는 단면이 H가 옆으로 누은 형태로 형성될 수 있다. 또한, 이때 하부 구조체(10)의 가로보(110) 단면은 연결부(40)와 대응하는 단면을 가지는 것이 바람직할 수 있다.

연결부(40)는 상부 구조체(20)와 가로보(110)가 더욱 견고하게 연결하기 위함으로 상부 구조체(20)의 하단에 배치되어 하부 구조체(10)의 가로보(110)와 결합함으로써 상부 구조체(20)를 하부 구조체(10)와 연결할 수 있다.

연결부(40)는 상단 플랜지(410)와 하단 플랜지(420)가 형성되어 단면이 H의 형태를 가지고, 상단 플랜지(410)는 상부 구조체(20)의 복부(230) 내측면 상단에 위치하도록 연장형성 될 수 있다.

예컨대, 도 3과 같이 연결부(40)는 단면이 누운 H로 형성되기 때문에 연결부(40)가 상부 구조체(20)에 결합되어도 연결부(40)의 상단 및 하단 플랜지(410,420) 사이에 공간이 형성될 수 있다.

이때, 단위 면적으로 형성된 흡음 유닛(30)은 양측의 연결부(40)의 사이에서 연결부(40)에 형성된 공간에 끼워져 결합하는 것이 바람직할 수 있다. 바람직하게, 제3 감쇠층(330)은 대상면적의 60~70%에 대한 면적이 상부 구조체(20)의 복부(230)에 부착되고, 제2 감쇠층(320)과 제1 감쇠층(310)이 연결부(40)에 형성된 공간에 끼워져 결합될 수 있다.

즉, 제1 감쇠층(310) 내지 제3 감쇠층(330) 중 적어도 하나는 연결부(40)의 공간에 끼워진 상태로 복부(230) 내측면에 결하여 흡음 유닛(30)의 이탈을 방지할 수 있다. 도 3에서는 설명의 편의를 위해 제2 감쇠층(320)이 연결부(40)의 공간에 끼워진 것으로 도시하였다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 하로형 철도 교량의 소음 및 진동 저감 장치의 제1 감쇠층을 설명하기 위한 사시도 이다.

도 5를 참고하면 제1 감쇠층(310)은 상부 구조체(20)와 결합할 때 제1 상부 감쇠층(316)과 제1 하부 감쇠층(317)으로 구성되어 상/하로 나뉘어진 상태에서 제2 감쇠층(320) 및 제3 감쇠층(330)의 상면을 덮고 상부 구조체(20)에 결합할 수 있다.

제1 하부 감쇠층(317)은 제2 및 제3 감쇠층(320, 330)과 마찬가지로 연결부(40)의 공간에 끼워져 연결부(40)의 하부와 결합하고, 제1 상부 감쇠층(316)은 제2 감쇠층(320) 및 제3 감쇠층(330)의 상부를 덮은 상태에서 연결부(40)의 상면에 결합할 수 있다.

다시 말해서, 제1 감쇠층(310)이 제1 하부 감쇠층(317) 및 제1 상부 감쇠층(316)으로 형성된 경우에는 제1 하부 감쇠층(317)이 먼저 연결부(40)의 공간에 끼워져 결합하고, 제1 상부 감쇠층(316)은 연결부(40)의 공간이 아닌 연결부(40)의 외측과 결합하는 것이 바람직할 수 있다.

또한, 제1 하부 감쇠층(317) 및 제1 상부 감쇠층(316)의 표면에는 위에서 설명한 천공(312)이 형성될 수 있다. 도면에는 사각형의 천공(312)이 형성된 것으로 도시되었다.

제1 하부 감쇠층(317) 및 제1 상부 감쇠층(316)의 결합 순서는 어느 하나로 한정하지 않으며, 제1 감쇠층(310)은 상/하로 분리되기 때문에 보관 및 이동에 용이하고, 제2 감쇠층의 교체가 필요할 경우에 제1 하부 감쇠층(317)은 분리하지 않은 상태로 제1 상부 감쇠층(316)만 분리하여 복부(230)에 부착된 제2 감쇠층(320)을 교체할 수 있다.

참고로 제2 감쇠층(320)은 전술한 바와 같이 재질의 특성상 커터칼로 쉽게 자를 수 있기 때문에 제1 상부 감쇠층(316)만 분리하여도 손쉽게 빼낼 수 있다.

다른 한편으로, 제2 감쇠층(320)의 상면에는 다수의 흡음봉이 예정된 간격으로 이격되어 형성될 수 있다. 흡음봉은 세로 방향 또는 가로 방향 중 하나의 방향 또는 가로와 세로 방향 모두 형성될 수 있다. 또한, 흡음봉의 위치는 제2 감쇠층(320)의 상면으로 한정하지 않고 제2 감쇠층(320)의 내부에 형성될 수 도 있다.

또 다른 한편으로, 제1 감쇠층(310)의 일측에는 자성체가 도포될 수 있다. 예컨대, 철로에 열차가 주행하면서 철로와 열차의 마찰로 인해 쇳가루 등이 공기 중으로 퍼질 수 있다.

이렇게 퍼지는 쇳가루는 흡음 유닛(30)에 달라 붙어 흡음 유닛(30)의 소음 저감효과를 떨어트리게 되고, 이를 방지하기 위해 제1 감쇠층(310)의 일측에 형성된 자성체는 쇳가루가 흡음 유닛(30)에 달라 붙는 것을 방지할 수 있다. 제1 감쇠층(310)의 자성체는 제1 감쇠층(310)의 하단부에 형성되고, 철로에 영향을 주지 않는 세기의 자성을 갖는 것이 바람직할 수 있다.

본 명세서에서 설명되는 실시 예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시 예는 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.

10: 하부 구조체
20: 상부 구조체
30: 흡음 유닛
40: 연결부

Claims

가로보 및 세로보로 구성되고, 상부에 철로가 형성되는 하부 구조체; 상부 플랜지와 하부 플랜지와 상기 상부 및 하부 플랜지를 연결하는 복부로 구성되고, 상기 하부 구조체의 양측에 형성되는 상부 구조체; 및 예정된 두께의 단위 면적 형태로 형성되고, 상기 복부 내측면에 복수의 층으로 부착되어 음파의 세기를 감쇠하는 흡음 유닛을 포함하며,
상기 흡음 유닛은, 예정된 주파수 구간의 상기 음파를 감쇠하기 위해 상기 주파수 구간에 대응하는 크기의 천공이 형성되는 제1 감쇠층; 상기 제1 감쇠층의 배면에 예정된 두께로 형성되고, 상기 제1 감쇠층을 통과한 상기 음파의 세기를 감쇠하기 위한 제2 감쇠층; 및 상기 제2 감쇠층의 배면에 예정된 두께로 형성되고, 제2 감쇠층을 통과한 상기 음파의 세기를 감쇠하기 위한 제3 감쇠층을 포함하며,
상기 제1 감쇠층은, 예정된 간격으로 이격되어 형성되는 다수의 가로 프레임; 및 상기 가로 프레임의 상면에서 상기 가로 프레임과 수직방향으로 형성되고, 각각 예정된 간격으로 이격되어 형성되는 다수의 세로 프레임을 포함하여, 격자 무늬로 형성된 다수의 가로 프레임과 다수의 세로 프레임의 사이사이에 형성된 천공을 통해 특정 주파수 영역의 음파를 저감하고,
상기 제3 감쇠층은, 상기 음파의 진동을 감쇠시키는 강판으로 된 댐핑 패널로 형성되고, 상기 댐핑 패널은 대상 면적의 60%~70%에 해당하는 면적에 부착되는 하로형 철도 교량의 소음 및 진동 저감 장치.
삭제
삭제
삭제
제1 항에 있어서,
상기 제2 감쇠층은
상기 제2 감쇠층의 상면에 배치되어 상기 음파를 감쇠하는 다수의 흡음봉을 포함하는
하로형 철도 교량의 소음 및 진동 저감 장치.
제1 항에 있어서,
상기 하부 구조체와 상기 구조체의 사이에서 상기 하부 구조체 및 상기 상부 구조체를 연결하고, H 형태의 단면을 가지며 상단 플랜지가 상기 복부의 상단 위치하도록 연장 형성되는 다수의 연결부를 더 포함하되,
상기 제1 내지 제 3감쇠층 중 적어도 하나는
상기 다수의 연결부의 사이에 끼워져 고정되는 것을 특징으로 하는
하로형 철도 교량의 소음 및 진동 저감 장치.
제1 항에 있어서,
상기 제1 감쇠층은
일측에 자성의 성질을 가지는 자성체가 도포되는 것을 특징으로 하는
하로형 철도 교량의 소음 및 진동 저감 장치.
삭제