KR102578649B1 - 음향확산을 이용한 주파수 대역별 소음에너지 저감 판넬 및 이의 시공 방법 - Google Patents

음향확산을 이용한 주파수 대역별 소음에너지 저감 판넬 및 이의 시공 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 2열의 내부 공기층으로 소음을 저감하고, 추가적으로 다양한 음향저감판으로 증대된 소음 저감을 꾀할 수 있도록 한 음향확산을 이용한 주파수 대역별 소음에너지 저감 판넬 및 이의 시공 방법을 제공한다. 본 발명의 주파수 대역별 소음에너지 저감 판넬의 적절한 실시 형태에 따르면, 주파수 특성에 맞는 크기와 적정한 개구율을 갖고 관통된 타공이 분포되어 소음원에 접하도록 배치되는 전면판과; 상기 전면판의 후면에 배치되어 상호 가장자리를 통해 연결되는 후면판과; 상기 전면판과 후면판의 사이에 설치되어 타공을 통해 유입된 소음을 흡수하는 흡음재를 갖되; 상기 전면판에는 높이 방향으로 일정 또는 불일정 간격을 두고 일정 깊이와 소정의 폭을 가지고 함몰되어 음향 반사 및 확산과 함께 흡음재의 전면을 지지하도록 전면판 지지함몰부가 횡방향으로 복열 이상으로 형성되고, 상기 후면판에는 흡음재측으로 함몰되어 흡음재의 후면을 지지하는 후면판 지지함몰부가 적어도 1열 이상 형성되고, 상기 전면판과 흡음재의 사이에는 전면판 지지함몰부에 의해 형성된 다수의 전면판 공기진동층이 구비되고, 상기 후면판과 흡음재의 사이에는 후면판 지지함몰부에 의해 형성된 복열 이상의 후면판 공기진동층이 구비되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

음향확산을 이용한 주파수 대역별 소음에너지 저감 판넬 및 이의 시공 방법{Noise energy reduction panels for each frequency band using acoustic diffuser and their construction methods}
본 발명은 소음원에서 발생되는 음향을 저감시키기 위한 소음에너지 저감 판넬 및 이의 시공 방법에 관한 것으로, 특히 다양한 음향저감판으로 산업플랜트의 공장, 철도, 도로 등 특정의 소음 상황에 적절히 대응하여 소음을 저감시킬 수 있도록 한 음향확산을 이용한 주파수 대역별 소음에너지 저감 판넬 및 이의 시공 방법에 관한 것이다.
일반적으로 방음 판넬은 소음의 유입이 가능하도록 전면부에 타공 또는 슬릿가공에 의해 다수개의 통공을 형성하는 전면판 및 전면판과 함께 내부의 공기층에 흡음재를 감싸는 배면판을 구비한 구조로써, 전면판을 통해 유입된 소음에너지를 내부의 단일 공기층 및 흡음재의 점성에 의해 열에너지로 소산하여 소음의 흡수기능을 수행하게 된다. 한편, 산업플랜트(공장 현장)의 경우 기계, 배관의 종류에 따라 고주파 저주파 특성이 확연히 다르고, 철도의 경우 특정주파수에 집중되며, 도로의 경우 전기차의 소음특성이 일반 내연기관 자동차와 다르기 때문에 각각에 대응되는 소음 저감의 기술이 필요하다.
본 발명의 배경이 되는 기술로는 한국 공개특허 공개번호 제10-2017-0063295호(특허문헌 1)로서, '조립식 소음 분쇄 방음판'이 제안되어 있다. 이는 외부에서 유입되는 소음이 소음 분쇄패널을 통과하는 과정에서 소음의 분산 및 간섭이 유도되어 1차적으로 소음이 저감 또는 소멸되고, 소음 분쇄패널을 통과하여 전달되는 소음은 흡음재를 통해 미세한 크기로 분쇄되어 2차적으로 소음이 저감 또는 소멸되며, 흡음재를 통과하여 전달되는 미세한 크기의 소음은 마지막으로 차단패널을 통해 외부 전달이 차단되는 구조를 가짐으로, 외부로부터 전달되는 소음을 단계별로 점차 저감시키거나 소멸시킬 수 있도록 한 것이다.
본 발명의 배경이 되는 다른 기술로는 한국 등록특허 등록번호 제10-0834294호(특허문헌 2)로서, '다중회절 간섭슬릿이 구비된 흡음형 방음판'이 제안되어 있다. 이는 소음의 다중회절원리에 의한 소멸간섭효과를 응용하여 흡음형 방음판에 있어서 방음판의 내부로 유입되는 소음을 효율적으로 저감함과 동시에 방음판의 바깥쪽, 즉 방음판의 표면에 근접하여 방음벽의 외측으로 지나가는 소음을 저감할 수 있도록 한 것이다.
그러나 이들 배경기술은 소음저감이 간섭과 흡음재와 단일의 공기층에 의존하여 이루어짐으로 소음저감을 증대시키는데 한계가 있다.
한국 공개특허 공개번호 제10-2017-0063295호 한국 등록특허 등록번호 제10-0834294호
본 발명은 다양한 음향저감판으로 산업플랜트의 공장, 철도, 도로 등 특정의 소음 상황에 적절히 대응하여 소음을 저감시킬 수 있도록 한 음향확산을 이용한 주파수 대역별 소음에너지 저감 판넬 및 이의 시공 방법을 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 주파수 대역별 소음에너지 저감 판넬의 적절한 실시 형태에 따르면, 주파수 특성에 맞는 크기와 적정한 개구율을 갖고 관통된 타공이 분포되어 소음원에 접하도록 배치되는 전면판과; 상기 전면판의 후면에 배치되어 상호 가장자리를 통해 연결되는 후면판과; 상기 전면판과 후면판의 사이에 설치되어 타공을 통해 유입된 소음을 흡수하는 흡음재를 갖되; 상기 전면판에는 높이 방향으로 일정 또는 불일정 간격을 두고 일정 깊이와 소정의 폭을 가지고 함몰되어 음향 반사 및 확산과 함께 흡음재의 전면을 지지하도록 전면판 지지함몰부가 횡방향으로 복열 이상으로 형성되고, 상기 후면판에는 흡음재측으로 함몰되어 흡음재의 후면을 지지하는 후면판 지지함몰부가 적어도 1열 이상 형성되고, 상기 전면판과 흡음재의 사이에는 전면판 지지함몰부에 의해 형성된 다수의 전면판 공기진동층이 구비되고, 상기 후면판과 흡음재의 사이에는 후면판 지지함몰부에 의해 형성된 복열 이상의 후면판 공기진동층이 구비되고, 상기 전면판 지지함몰부에는 일면에 가로 방향으로 배치되어 판상형으로 입설된 다수의 가로음향확산핀을 갖는 가로음향확산판이 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전면판 지지함몰부에는 일면에 세로 방향으로 배치되어 판상형으로 입설된 다수의 세로음향확산핀을 갖는 세로음향확산판이 함께 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전면판 지지함몰부에는 일면에 블록형으로 입설된 다수의 블록형 음향확산핀을 갖는 입체음향저감판이 더 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 가로음향확산핀의 말단에는 음향의 확산을 증대시키기 위해 원형, 3각, 다각 단면 중 어느 하나의 단면 형상을 갖는 음향 확산증대용 헤드를 더 갖는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전면판 지지함몰부에는 일정 폭으로 열려진 전면판 개구부가 더 형성되고, 전면판 개구부의 전면에는 일면에 가로 방향으로 배치된 다수의 가로음향확산핀과 음향유입공을 갖는 가로음향확산판이 더 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전면판 지지함몰부에는 일정 폭으로 열려진 전면판 개구부가 더 형성되고, 전면판 개구부의 전면에는 일면에 세로 방향으로 입설된 다수의 세로음향확산핀을 갖는 세로음향확산판이 함께 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 가로음향확산판에는 더 많은 음향 확산을 위해 음향확산날개를 갖고 다수의 가로음향확산핀에 선택적으로 끼워져 결착되는 음향확산캡이 더 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 음향확산을 이용한 주파수 대역별 소음에너지 저감 판넬 및 이의 시공 방법에 따르면, 2열의 내부 공기층으로 소음 저감을 높일 수 있다. 또한, 추가적으로 음향확산핀을 갖는 음향저감판의 크기, 형태(가로,세로,입체), 모양(I자형, 원형, 확산형)에 따라 주파수 특성을 최적화 할수 있고, 이로서 주파수 대역 특성이 다양한 산업플랜트 현장은 물론이고 철도, 도로 등에 대응이 가능하다.
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 1은 본 발명에 따른 음향확산을 이용한 주파수 대역별 소음에너지 저감 판넬의 일부구간 일 예시도.
도 2는 도 1의 구조를 갖는 주파수 대역별 소음에너지 저감 판넬의 정면도.
도 3은 도 1의 일측면도.
도 4a는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 주파수 대역별 소음에너지 저감 판넬의 측단면도.
도 4b는 도 4a의 요부확대도.
도 4c는 도 4a에 도시된 전면판에 가로음향확산판이 추가적으로 설치된 사시도.
도 5a는 본 발명의 또 다른 실시 예에 따른 주파수 대역별 소음에너지 저감 판넬의 측단면도.
도 5b는 도 5a의 요부확대도.
도 5c는 도 5a에 도시된 전면판에 가로음향확산판이 추가적으로 설치된 사시도.
도 5d는 본 발명에 적용되는 가로음향확산판의 다양한 단면도.
도 5e는 본 발명에 적용되는 가로음향확산판에 타공이 더 형성된 상태에서의 다양한 단면도.
도 6은 본 발명에 적용되는 가로음향확산판에 음향확산캡이 추가적으로 설치된 상태도.
도 7은 본 발명에 적용되는 세로음향확산판의 사시도 및 일측면도.
도 8은 본 발명에 적용되는 입체음향저감판의 사시도 및 일측면도.
도 9는 본 발명에 따른 주파수 대역별 소음에너지 저감 판넬의 시공상태도로서 정면도 및 일측면도.
도 10a 및 도 10b는 본 발명의 주파수 대역별 소음에너지 저감 판넬의 설치 위치에 따른 도 9의 다양한 형태의 평면도.
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.
본 발명의 실시 예에 따른 음향확산을 이용한 주파수 대역별 소음에너지 저감 판넬(10)은 일 형태로서 도 1 내지 도 3과 같이 주파수 특성에 맞는 크기와 적정한 개구율을 갖고 관통된 타공(121)이 분포되어 소음원에 접하도록 배치되는 전면판(12)과, 전면판(12)의 후면에 배치되어 상호 가장자리를 통해 연결되는 후면판(14)을 갖는다. 주파수 대역별 소음에너지 저감 판넬(10)은 추가적으로 전면판(12)과 후면판(14)의 사이에 설치되어 타공(121)을 통해 유입된 소음을 흡수하는 흡음재(16)를 더 가질 수 있다.
이때 전면판(12)에는 높이 방향으로 일정 또는 불일정 간격을 두고 일정 깊이(d)와 소정의 폭(w)을 가지고 함몰되어 음향의 반사 및 확산과 함께 흡음재(16)의 전면을 지지하도록 전면판 지지함몰부(122)가 횡방향으로 복열 이상으로 형성된다. 또한 후면판(14)에는 흡음재(16)측으로 함몰되어 흡음재(16)의 후면을 지지하는 후면판 지지함몰부(142)가 적어도 1열 이상 형성된다.
또한, 전면판(12)과 흡음재(16)의 사이에는 전면판 지지함몰부(122)에 의해 형성된 다수의 전면판 공기진동층(18)이 구비되고, 상기 후면판(14)과 흡음재(16)의 사이에는 후면판 지지함몰부(142)에 의해 형성된 복열 이상의 후면판 공기진동층(19)이 구비된다.
본 실시 예에서 전면판(12)은 0.6~1.4mm의 두께를 갖는 알루미늄 또는 고내식성 강재로 제작되고, 후면판(14)은 1.2mm~1.4mm 두께의 아연도금강판 또는 고내식성 강재로 제작된다. 그러나 본 발명에서, 전면판(12)과 후면판(14)은 이러한 재질에 반드시 한정되는 것은 아니다.
흡음재(16)는 불연소재로 락울(Rock wool)을 사용하였으나 그 이외에 유리섬유나 폴리에스터 등 고분자 흡음재가 적용될 수 있다.
이와 같이 구성된 음향확산을 이용한 주파수 대역별 소음에너지 저감 판넬(10)은 소음원(소음을 발생시키는 장비)에서 발생된 소음이 전면판(12)에서 일부 반사되고 나머지는 타공(121)을 통해 유입되어 흡음재(16)에 흡수된다. 더욱이 타공(121)을 통해 유입된 일부 소음은 전면판 공기진동층(18)에 도달하여 공기 진동을 유발시켜 음향 에너지를 소모한다. 또한 흡음재(16)에 흡수되지 못하고 나오는 음향은 최종적으로 후면판 공기진동층(19)에 도달하여 공기 진동을 유발시켜 잔존하는 음향 에너지를 모두 소모한다.
이같이 일 형태의 주파수 대역별 소음에너지 저감 판넬(10)은 전면판(12)에 구비된 전면판 공기진동층(18)과 후면판(14)에 구비된 후면판 공기진동층(19)에 의해 타공(121)을 통해 유입된 음향이 공기진동을 유발시키도록 함으로써 소음에너지가 대폭 저감된다.
한편, 음향확산을 이용한 주파수 대역별 소음에너지 저감 판넬(10)의 다른 형태로서 도 4a 내지 도 4c와 같이 전면판 지지함몰부(122)에는 일면에 가로방향으로 배치되어 판상형으로 입설된 다수의 가로음향확산핀(202)을 갖는 가로음향확산판(20)이 더 설치될 수 있다. 가로음향확산판(20)은 다수의 가로음향확산핀(202)을 통해 전면판 지지함몰부(122)로 유입된 음향을 3D 형태로 확산시켜 소음원으로부터의 특정 주파수에 대응하여 소음 저감을 기대할 수 있다.
이때 도 4b와 같이 가로음향확산핀(202)의 말단에는 음향의 확산을 증대시키기 위해 원형, 3각, 다각 단면 중 어느 하나의 단면 형상을 갖는 음향 확산증대용 헤드(202a)를 더 가질 수 있다. 이 경우 소음원측의 음향은 전면판 지지함몰부(122)로 유입된 음향을 음향 확산증대용 헤드(202a)를 통해 소음원측으로 확산되고, 이로 인해 특정 주파수에 대응한 소음 저감이 가능하다.
한편, 음향확산을 이용한 주파수 대역별 소음에너지 저감 판넬(10)의 다른 형태로서 도 5a 내지 도 5e와 같이 전면판 지지함몰부(122)에는 일정 폭으로 열려진 전면판 개구부(122a)가 더 형성되고, 전면판 개구부(122a)의 전면에는 일면에 가로 방향으로 배치된 다수의 가로음향확산핀(202)과 음향유입공(204)을 갖는 가로음향확산판(20)이 더 설치될 수 있다. 따라서 이 형태에서는 음향유입공(204)을 통해 음향을 흡음재(16)로 흡음시킴과 동시에 다수의 가로음향확산핀(202)을 통해 음향을 확산시켜 소음저감을 실현하게 된다.
여기서, 가로음향확산판(20)과 함께 도 7과 같이 전면판 개구부(122a)의 전면에는 일면에 세로 방향으로 입설된 다수의 세로음향확산핀(211)을 갖는 세로음향확산판(21)이 더 설치될 수 있다. 이때 세로음향확산판(21)은 가로음향확산판(20)과 더불어 반복적으로 설치될 수 있다.
한편, 가로음향확산판(20)의 더 많은 음향 확산을 위해 도 6과 같이 음향확산날개(302)를 갖고 다수의 가로음향확산핀(202) 중 선택적으로 끼워져 결착되는 음향확산캡(30)이 더 설치될 수 있다. 이때 음향확산캡(30)은 가로음향확산판(20)과 동질 또는 이질 재료로 제작될 수 있다. 이 경우 가로음향확산판(20)은 가로음향확산핀(202)과 더불어 음향확산캡(30)의 음향확산날개(302)를 통해 더 많이 음향을 소음원측으로 확산시켜 소음저감을 기대할 수 있다.
이와 같이 구성된 음향확산을 이용한 주파수 대역별 소음에너지 저감 판넬(10)은 도 9 및 도 10과 같이 시공되어 산업플랜트 현장의 소음 저감을 실현할 수 있다.
즉, 10과 같이 소음원의 둘레로 H형 강재로 제작된 판넬 지주(100)를 일정 간격을 두고 입설시키고, 주파수 대역별 소음에너지 저감 판넬(10)을 양쪽 판넬 지주의 사이에 배치한 후 볼트 체결로 판넬 지주(100)에 고정하여 높이 방향으로 적층하여 시공될 수 있다. 이때 주파수 대역별 소음에너지 저감 판넬(10)은 도 10a와 같이 판넬 지주(100)의 일측 플랜지에 고정되어 설치되거나 도 10b와 같이 판넬 지주(100)의 마주보는 웨브의 사이에 지지되어 설치될 수 있다. 이같이 본 발명은 산업플랜트 현장의 소음 저감은 물론이고 철도, 도로 등에서 발생되는 소음을 저감시킬 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.
10: 주파수 대역별 소음에너지 저감 판넬
12: 전면판
122: 전면판 지지함몰부
14: 후면판
142: 후면판 지지함몰부
16: 흡음재
18: 전면판 공기진동층
19: 후면판 공기진동층
20: 가로음향확산판
21: 세로음향확산판
22: 입체음향저감판

Claims (8)

  1. 주파수 특성에 맞는 크기와 적정한 개구율을 갖고 관통된 타공(121)이 분포되어 소음원에 접하도록 배치되는 전면판(12)과;
    상기 전면판(12)의 후면에 배치되어 상호 가장자리를 통해 연결되는 후면판(14)과;
    상기 전면판(12)과 후면판(14)의 사이에 설치되어 타공(121)을 통해 유입된 소음을 흡수하는 흡음재(16)를 갖되;
    상기 전면판(12)에는 높이 방향으로 일정 또는 불일정 간격을 두고 일정 깊이(d)와 소정의 폭(w)을 가지고 함몰되어 음향 반사(reflector) 및 확산(diffuser)과 함께 흡음재(16)의 전면을 지지하도록 전면판 지지함몰부(122)가 횡방향으로 복열 이상으로 형성되고,
    상기 후면판(14)에는 흡음재(16)측으로 함몰되어 흡음재(16)의 후면을 지지하는 후면판 지지함몰부(142)가 적어도 1열 이상 형성되고,
    상기 전면판(12)과 흡음재(16)의 사이에는 전면판 지지함몰부(122)에 의해 형성된 다수의 전면판 공기진동층(18)이 구비되고, 상기 후면판(14)과 흡음재(16)의 사이에는 후면판 지지함몰부(142)에 의해 형성된 복열 이상의 후면판 공기진동층(19)이 구비되고,
    상기 전면판 지지함몰부(122)에는 일면에 가로 방향으로 배치되어 판상형으로 입설된 다수의 가로음향확산핀(202)을 갖는 가로음향확산판(20)이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 음향확산을 이용한 주파수 대역별 소음에너지 저감 판넬.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 전면판 지지함몰부(122)에는 일면에 세로 방향으로 배치되어 판상형으로 입설된 다수의 세로음향확산핀(211)을 갖는 세로음향확산판(21)이 함께 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 음향확산을 이용한 주파수 대역별 소음에너지 저감 판넬.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 전면판 지지함몰부(122)에는 일면에 블록형으로 입설된 다수의 블록형 음향확산핀(221)을 갖는 입체음향저감판(22)이 더 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 음향확산을 이용한 주파수 대역별 소음에너지 저감 판넬.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 가로음향확산핀(202)의 말단에는 음향의 확산을 증대시키기 위해 원형, 3각, 다각 단면 중 어느 하나의 단면 형상을 갖는 음향 확산증대용 헤드(202a)를 더 갖는 것을 특징으로 하는 음향확산을 이용한 주파수 대역별 소음에너지 저감 판넬.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 전면판 지지함몰부(122)에는 일정 폭으로 열려진 전면판 개구부(122a)가 더 형성되고, 전면판 개구부(122a)의 전면에는 일면에 가로 방향으로 배치된 다수의 가로음향확산핀(202)과 음향유입공(204)을 갖는 가로음향확산판(20)이 더 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 음향확산을 이용한 주파수 대역별 소음에너지 저감 판넬.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 전면판 지지함몰부(122)에는 일정 폭으로 열려진 전면판 개구부(122a)가 더 형성되고, 전면판 개구부(122a)의 전면에는 일면에 세로 방향으로 입설된 다수의 세로음향확산핀(211)을 갖는 세로음향확산판(21)이 함께 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 음향확산을 이용한 주파수 대역별 소음에너지 저감 판넬.
  7. 제 2항 또는 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    가로음향확산판(20)에는 음향확산날개(302)를 갖고 다수의 가로음향확산핀(202)에 선택적으로 끼워져 결착되는 음향확산캡(30)이 더 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 음향확산을 이용한 주파수 대역별 소음에너지 저감 판넬.
  8. 소음원의 둘레로 H형 강재로 제작된 판넬 지주(100)를 일정 간격을 두고 입설시키고, 청구항 제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 음향확산을 이용한 주파수 대역별 소음에너지 저감 판넬(10)을 양쪽 판넬 지주(100과 100)의 사이에 배치한 후 볼트 체결로 판넬 지주(100과 100)에 고정하여 높이 방향으로 순차적으로 적층하여 시공되는 것을 특징으로 하는 음향확산을 이용한 주파수 대역별 소음에너지 저감 판넬을 적용한 산업플랜트 현장의 소음저감 시공 방법.
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