KR200182637Y1 - 음향블럭 - Google Patents

Abstract

본 고안은 음향블럭의 표면을 코팅처리하여 자체 흡수율을 높이고 동일면적에 대하여 돌기와 오목홈의 수를 증가함과 동시에 돌기와 오목홈을 불연속-불규칙적으로 배열하여 무게 감소, 난반사율을 증가하고 정재파를 해소하여 음악감상에 최적의 리스닝 룸을 꾸밀 수 있는 음향블럭이다.

그 구성은 적어도 팽창성 폴리스티렌으로 발포되는 음향블럭에 있어서, 상기음향블럭은, 제각각 그 높이가 다르게 설정되어 배열되는 음향 반사돌기와, 상기 음향 반사돌기의 배열에 대응하여 음향 반사돌기와 어우러져 그 깊이가 제각각으로배열 형성되는 다수개의 음향 반사 오목홈으로 구성되며, 이들 음향 반사돌기 및 음향 반사 오목홈은, 불규칙적으로 배열되어 이룬다.

따라서, 높이와 깊이가 다르고 배열도 무정형이면서 불규칙하게 설정한 돌기및 오목홈을 이용하여 구성되었기 때문에, 입사음을 여러 방향으로 난반사시키므로서, 정반사로 인한 정재파를 효과적으로 차단하고 밀폐공간에서 일어나는 공진현상도 억제되는 효과가 있으며, 동일면적에 대한 발포율을 높여 경량화시키므로서 부착성도 좋고, 표면 코팅으로 인하여 외관성, 흡음성이 향상되는 효과가 있다.

Description

음향블럭 {Sound Block}

본 고안은 음향블럭에 관한 것으로, 더욱 자세하게는 음향블럭의 표면을 코팅처리하여 자체 흡수율을 높이고 동일면적에 대하여 돌기와 오목홈의 수를 증가함과 동시에 돌기와 오목홈을 불연속-불규칙적으로 배열하여 무게를 줄이고, 난반사율을 증가하고 정재파를 해소함으로써 음악감상에 최적의 리스닝 룸을 꾸밀 수 있는 음향블럭에 관한 것이다.

과거에는 왕족이나 귀족들과 같은 일부 소수 상류층만이 즐기던 음악을, 이제는 각종 방식의 재생기기의 개발 및 다양한 소프트웨어의 증가에 힘입어 널리 대중화되고 일반인들이 쉽게 즐길 수 있게 된지도 오래다.

일반적으로 음악을 감상한다는 것은 실제공연장의 실연주를 듣는 것이 가장 바람직하지만, 시간제약 상, 장소여건 상 공연장의 실연주를 듣는다는 것은 용이한일은 아니다.

음악감상을 하기 위해서는 청감자의 공간이 외부소음과 차단된 조용한 장소가 필연적이다. 때에 따라서 리스너는 볼륨을 크게 하여 감상하는 경우도 있으나 이 때에는 주위 가족에게 피해를 입히고 아파트의 경우, 스피커에서 나오는 음파진동은 벽 등을 타고 아래층에 그대로 전달되어 이웃에게 피해를 입히게 된다.

따라서 리스닝 룸은 외부와 완벽하게 차단된 공간으로 만들지 않으면 안된다. 같은 오디오 시스템이라 할지라도 리스닝 룸의 상황에 따라 재생 감동이 달라지고 후술하는 바와 같이 간접음의 처리가 최대의 관건이다.

리스닝 룸(Listening Room) 설계에 있어서 고려되는 항목은 다음과 같다.

스피커로부터 나오는 소리는 오랫동안 공간에 남게 되는데 이것을 잔향이라고 하며 그 남아있는 시간을 잔향시간이라 한다. 잔향시간은 소리를 정지시켰을 때공간에 남아 있는 소리의 크기가 1백만분의 1로 줄어드는데 필요한 시간이다. 최적잔향시간이란 소리가 실내에 멈추었을 때 그 음압이 60dB 감소할 때까지 걸리는 시간이며 공간의 용적, 사용목적, 기호음악에 따라 다르다.

그리고 저역을 살리려면 리스닝 룸의 공간이 최소한 저역파장의 1/4 정도를보장하여야 한다. 즉 음속이 340m/sec이므로 저역의 파장이 최소한 초당 85m 정도는 갈 수 있는 공간이 필요하다. 충분한 공간확보가 저역재생의 관건이지만 창문이나 커튼, 가구 등으로 인하여 소리의 공진 내지 흡수현상이 생겨 주파수 대역별로데드(Dead)해진다거나 위상이 겹쳐 전체 밸런스가 깨질 수 있다.

룸이 정사각형에 가까우면, 음이 계속 이어져서 급속하게 반사하여 오는 다중에코(Flutter Echo) 현상이 발생하여 음의 윤곽이 불분명하고 저역이 붕붕거리게된다. 일반적으로 직육면체의 룸이 바람직하며 가로 13피트, 세로 20피트, 높이 8피트이면 잔향문제는 극복할 수 있게 된다.

리스닝 룸에서 문제로 되는 다른 요인은, 소멸되지 않고 남아 있는 파, 이른바 정재파(定在波 : Standing Wave), 즉 2개의 동종(同種) 동주파수의 진행파가 서로 간섭한 결과 공간에서 고정된 분포를 하게 된 주기적인 파로서, 이와 같은 파는공간에 고정된 마디(節) 또는 진폭 극소값과 파복(波腹)을 갖는 특색이 있다. 리스닝 룸에서 이것은 회피되어야 할 사항이다.

정재파를 음향학적으로 살펴본다. 소리가 스피커에서 출력하면 실내에 흡수되어 소멸되어야 한다. 벽면이 평행을 이루는 직육면체의 실내는 음이 한 벽면에 입사하면, 벽 구성물의 종류에 따라 일부는 흡수되고 일부(또는 거의 전부)는 반사하여 이렇게 반사된 음은 다른 평행한 벽에 반사하고, 이러한 과정을 반복하게 된다. 정재파가 실내에 존재하면 음이 극히 불분명해지고 윙윙거려 청감이 좋지 못하다.

정재파는 주로 400Hz 이하에서 발생하기 때문에 깨끗한 저음 재생을 위해서는 리스닝 룸 내를 입방체로부터 벗어나도록, 즉 실내를 부정형의 꼴로 만들어 음이 다면적으로 반사되도록 하여야 한다.

한편 실내 반사음을 줄이기 위하여 카펫이나 커튼 등과 같은 음 흡수율이 높은 재질로 공간벽을 꾸미거나 모서리에는 흡수용 물체를 배치하면 더욱 좋은 효과를 볼 수 있다. 또 정재파를 효과적으로 줄이는 방식으로, 벽면과 천장에 요철 형상의 반사판을 설치할 수도 있다.

이상적인 리스닝 룸을 설계하고 자신 소유의 오디오와 리스닝 룸과의 관계를이상적으로 연관하기 위하여, 이른바 룸튜닝(Room Tuning)을 하게 된다. 예를 들면스피커 음(직접음, 11%)과 벽 반사음(간접음, 89%)을 분명히 구분할 수 있는 충분한 지연시간을 만들어주는 것이다.

간접음은 반사면의 흡음특성에 따라 특정 주파수를 흡수하여 원음의 주파수특성을 왜곡시킨다. 일부 반론도 있지만 간접음을 최소한 줄이는 것이 룸튜닝의 기본이라 하겠다.

최근에 룸튜닝을 위한 방식으로 각종 형상의 음향처리부재, 즉 넓은 의미로 '음향판'을 스피커 뒤나 측부의 소정 위치, 천장 또는 벽면이나 구석에 설치하고 있다.

대표적인 음향판의 종류로서는, 지정된 주파수(주로 저역)를 흡수함과 동시에 필요로 하는 중고역은 확산시켜(Absorber + Diffusor) 스테이징 조절에 중점을둔 어퓨저(Absorber), 좌우측 벽면이나 창문에 설치하여 반사자유영역(Reflection Free Zone; RFZ)을 형성하여 반사파(Reflected Wave)를 이상적으로 처리함으로써 음장감을 살린 흡음패널(Abflector), 룸 코너에 흡음부재를 설치하여 80Hz를 중심으로 120Hz 대 이하를 흡수함으로써 저역의 과다, 풀어짐, 부밍현상을 해소한 베이스 트랩(Bass Trap), 수많은 볼록돌기와 오목구멍을 불규칙적으로 조합하여 음원을분산시키는 음향블럭(Sound Block) 등이다. 상기 음향블럭은 500Hz 이상에서 탁월한 효과를 보인다.

도 1 및 도 2는 종래의 음향블럭을 나타낸 사시도이다. 이들 도면에서 부호 10은 볼록돌기, 20은 오목홈이다. 이들 음향블럭은 일정한 면적을 가지는 사각형체상에 다수개의 정사각형 돌기(10)를 규칙적으로 배열하고, 이들 돌기(10) 사이를 규칙적인 오목홈(20)으로 형성하여 반사파를 흡수 내지 난반사하도록 하고 있다.

그러나 종래의 상기 음향블럭은 다음과 같은 문제가 있다.

1. 상기 돌기(10)가 돌출하는 량이 동일하거나 규칙적이고, 오목홈(20)도 상기 돌기(10)에 의하여 결정되는 규칙적인 배열이기 때문에, 간접음이나 반사음을 효율적으로 흡음하거나 반사할 수 없다. 이것은 상기 설명에서와 같이 흡음재로서는 부적당하다.

2. 통상 이와 같은 음향블럭의 재질로서는 중량성, 설치성 등을 이유로, 통칭 팽창성 폴리스티렌(Expandable Polystyrene), 즉 스티로폼(Styrofoam)으로 형성하게 되는데, 이것을 발포할 때의 발포율은 흡음률에 중대한 영향을 미친다. 종래품의 발포율은 견고성 등을 이유로 동일면적에 대하여 발포율을 낮게 함으로써 중량이 무겁고 동일면적에 대한 돌기나 오목홈의 수가 적어 입사각도를 최대한 다각도로 분산시킬 수 없어 이상적인 흡음율에 접근하고 있지 않다.

3. 상기 종래의 음향블럭은, 표면에 아무런 가공을 하지 않아 자체 흡수율이떨어진다. 즉 재질의 밀도가 낮으면 낮은 주파수 신호흡수율이 높고, 재질의 밀도가 높으면 높은 주파수 신호흡수율이 높게 됨에 따라, 흡음에 있어 문제로 되는 저역대의 음을 흡수하기 위해서는 밀도가 낮은 재질이 바람직하기 때문이다.

4. 종래의 음향블럭은 경량화시키지 못함에 따라 자체 무게로 인하여 실리콘수지접착제 등과 같은 완전고정방식으로 벽면 등에 고정하여 왔기 때문에, 방안 구조 변경이나 시스템 위치 변경에 따른 대응방법이 없게 되어, 음향블럭을 폐기처분하거나 떼어내어 재사용하려고 하더라도 벽지를 못쓰게 되는 폐단이 있다.

본 고안은 상기 종래 문제를 감안하여 이를 해결하기 위하여 고안된 것으로,음향블럭의 표면을 코팅처리하여 자체 흡수율을 높이고 동일면적에 대하여 돌기와오목홈의 수를 증가함과 동시에 돌기와 오목홈을 불연속-불규칙적으로 배열하여 무게를 줄이고 난반사율을 증가하고 정재파를 해소하여 음악감상에 최적의 리스닝 룸을 꾸밀 수 있는 음향블럭을 제공함에 있다.

도 1은 종래의 음향블럭을 나타낸 사시도

도 2는 종래의 다른 음향블럭을 나타낸 사시도

도 3은 본 고안의 음향블럭을 나타낸 전체 사시도

도 4는 본 고안의 음향블럭을 확대하여 나타낸 일부 확대사시도

도 5는 본 고안의 음향블럭의 음반사의 일예를 단면구조로 나타낸 단면도

도 6은 본 고안의 음향블럭의 음반사를 설명하기 위한 설명도

〈도면중 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 돌기 20 : 오목홈

40 : 음향 반사 돌기 50 : 음향 반사 오목홈

60 : 부착구멍 안내편 70 : 코팅재

A : 입사음 B : 반사음

C : 흡수음 D : 용수철 마찰음

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안의 음향블럭은,

적어도 팽창성 폴리스티렌으로 발포되는 음향블럭에 있어서,

상기 음향블럭은, 제각각 그 높이가 다르게 설정되어 배열되는 음향 반사돌기와,

상기 음향 반사돌기의 배열에 대응하여 음향 반사돌기와 어우러져 그 깊이가제각각으로 배열 형성되는 다수개의 음향 반사 오목홈으로 구성되며,

이들 음향 반사돌기 및 음향 반사 오목홈은, 불규칙적으로 배열되어 이루는것을 특징으로 한다.

이러한 구성에 있어서, 상기 음향 반사돌기 및 음향 반사 오목홈의 크기는,음의 파장보다 작은 25∼40㎟인 것과,

상기 음향블럭의 발포율은, 흡음성을 위하여 40∼60배인 것과,

자체 흡음율을 높이기 위하여 석고나 유색 수성도료를 표면에 코팅처리하고있는 것이 바람직하다.

따라서, 높이와 깊이가 다르고 배열도 무정형이면서 불규칙하게 설정한 돌기및 오목홈을 이용하여 구성되었기 때문에, 입사음을 여러 방향으로 난반사시키므로서, 정반사로 인한 정재파를 효과적으로 차단하고 저음의 과다가 해소되며, 음의 울림이 현저하게 저하하거나 외부의 음을 차단하고, 밀폐공간에서 일어나는 공진현상도 억제되는 효과가 있으며, 동일면적에 대한 발포율을 높여 경량화시키므로서 부착성도 좋고, 표면 코팅으로 인하여 외관성, 흡음성이 향상되는 효과가 있다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 고안의 음향블럭에 대하여 도 3 내지 도 6을참조하여 보다 자세하게 설명한다. 설명상의 간략화를 위하여 종래 설명과 같은 부분에 대하여는 동일부호를 붙여 설명하기로 한다. 도 3은 본 고안의 음향블럭을 나타낸 전체 사시도, 도 4는 본 고안의 음향블럭을 확대하여 나타낸 일부 확대사시도, 도 5는 본 고안의 음향블럭의 음반사의 일예를 단면구조로 나타낸 단면도, 도 6은 본 고안의 음향블럭의 음반사를 설명하기 위한 설명도이다.

이들 도면에서 부호 40은 본 고안의 다수개의 음향 반사 돌기로서, 제각각 그 높이가 다르게 설정되어 있다. 부호 50은 본 고안의 음향 반사 오목홈으로서, 상기 음향 반사돌기(40)의 배열에 대응하여 음향 반사돌기(40)와 어우러져 그 깊이가 제각각으로 배열 형성되는 다수개의 홈이다.

본 고안은 장방형의 일정한 크기로 제작된다. 크기는 520×520×140(단위 :㎜)이 바람직하다.

도 4를 참조하면, 본 고안의 사각 모서리 부근에는 부착을 위한 부착구멍 안내편(60)으로 구성된다. 상기 부착구멍 안내편(60)은 사각 모서리 부분에 설정되며가운데 부위는 약간 오목한 오목부로 형성하여 용이하게 관통이 되도록 하고 있다.

이것은 소비자의 성향에 따라서 각종 접착제나 체결나사 등을 이용할 때에 이용된다.

이와 같이 본 고안의 음향 반사돌기(40) 및 음향 반사 오목홈(50)은, 비교적규칙적으로 돌기와 오목홈이 배열되는 종래품과는 달리 불연속-불규칙적으로 배치됨으로써, 도 6에 도시하는 바와 같이, 음을 받아들여 반사하는 각도를 크게 확산하도록 하여 주파수 대역별 음의 간섭을 최소화하고 정재파를 해소하게 된다.

또 상기 음향 반사 오목홈(50)의 크기는 25∼40㎟의 범위인 것이 바람직하다. 이 수치는 음의 파장보다 작게 한 것이다. 왜냐하면 형상치수에 의하여 결정되는 단일 주파수로 공명하는 공동공명기인, 이른바 헬름홀즈 공명기(Helmholz Resonator)의 원리를 응용한 것이다.

그리고 본 고안을 발포할 때에 발포율을 적정하게 한정함으로써 음향블럭 고유의 특성을 나타내도록 하였다. 즉, 본 고안자는 팽창성 폴리스티렌의 발포율을 40∼60배로 하였을 때 흡음력이 200Hz를 중심으로 한 주파수 대역에서 우수한 흡음력을 보인다는 점을 착안하여, 본 고안의 음향블럭을 제작할 때에 위 범위에 만족하는 발포율의 음향블럭을 제안하는 것이다. 물론 위 범위 이외의 것이라도 문제는없으나 중량성이나 흡음성을 위하여 위 범위의 발포율이 바람직하다는 것이다.

또한 본 고안은 자체 흡음율을 높이기 위하여 도 5에서와 같이, 표면에 소정의 코팅재(70)를 코팅처리하고 있다. 이 코팅재료로서는 석고나 유색 수성도료가사용되지만 반드시 이러한 코팅재에 한정되는 것은 아니고 청감자의 취향에 따라 설계하고자 하는 리스닝 룸에 맞도록 각종 코팅재(70)로 마감할 수 있음은 당연하다.

따라서 본 고안의 음향블럭에 입사음(A)이 도달하면 이 입사음(A)은 이미 알려진 바와 같은 음향학적 각도로 반사음(B)이 되어 반사되는데, 이 때 본 고안의 음향블럭 표면에는 석고나 유색 수성도료를 코팅하고 있기 때문에, 일부는 흡수음(C)으로 흡수되고 일부는 상기 음향 반사 오목홈(50)(空洞) 내에서 헬름홀즈 공명기와 같이, 음향 반사 오목홈(50) 내부의 공기가 용수철 마찰음(D)과 같이 작용하게 하여 음향 반사 오목홈(50)의 입구의 공기가 하나의 질량으로서 운동(단일진동계)하고 마찰손실에 의하여 흡음을 하는 것이다.

본 고안을 여러 개이어서 사용할 때에는 불규칙한 표면의 면적을 확장형성하므로 리스닝 룸의 크기에 대응하여 적절하게 활용가능하게 된다.

또 본 고안의 음향 반사돌기(40)나 음향 반사 오목홈(50)의 형상은 사각형,원형 등에 한정하는 것은 아니고 각종 형상으로 응용가능함은 당연하다.

결국, 본 고안의 높이와 깊이가 다른 돌기 및 오목홈으로 구성되는 음향블럭을 리스닝 룸에 사용할 때, 저음의 과다가 해소되고, 음의 울림이 현저하게 저하하거나 외부의 음을 차단하고, 밀폐공간에서 일어나는 공진현상도 억제되는 효과를 보게 된다.

본 고안은 자체 표면에 소정의 마감재로 코팅처리하고 있기 때문에, 음의 흡수력을 높이는 한편 정전기를 방지하고 미려한 외관을 제공한다.

본 고안은 이상적인 리스닝 룸을 시공하는데 기존 공간을 변형하는 공사를 함이 없이 용이하게 흡음처리를 하여 음향재생에 좋은 조건을 가지는 리스닝 룸을만들 수 있으며, 기존의 흡음율이 높은 스펀지나 글래스울과 같은 효과를 보이면서도 강도상, 미관상, 위생상 좋지 않은 단점을 극복한 유용한 제품이다.

상술한 바와 같이 본 고안의 음향블럭에 의하면, 중복되고 규칙적인 표면이아니라 어느 방향에서도 일치하는 규칙을 찾아볼 수 없도록, 높이와 깊이가 다르고배열도 무정형이면서 불규칙하게 설정한 돌기 및 오목홈을 이용하여 구성되었기 때문에, 입사음을 여러 방향으로 난반사시키므로서, 정반사로 인한 정재파를 효과적으로 차단하고 저음의 과다가 해소되며, 음의 울림이 현저하게 저하하거나 외부의음을 차단하고, 밀폐공간에서 일어나는 공진현상도 억제되는 효과가 있으며, 동일면적에 대한 발포율을 높여 경량화시키므로서 부착성도 좋고, 표면 코팅으로 인하여 외관성, 흡음성이 향상되는 효과가 있다.

본 고안은 그 기술 사상의 범위 안에서 당업자가 용이하게 각종 형태로 응용하는 형태까지 포함되는 것으로 한다.

Claims (5)

1. 적어도 팽창성 폴리스티렌으로 발포되는 음향블럭에 있어서,

   상기 음향블럭은, 제각각 그 높이가 다르게 설정되어 배열되는 음향 반사돌기와,

   상기 음향 반사돌기의 배열에 대응하여 음향 반사돌기와 어우러져 그 깊이가제각각으로 배열 형성되는 다수개의 음향 반사 오목홈으로 구성되며,

   이들 음향 반사돌기 및 음향 반사 오목홈은, 불규칙적으로 배열되어 이루는것을 특징으로 하는 음향블럭.
2. 제 1항에 있어서, 상기 음향 반사돌기 및 음향 반사 오목홈의 크기는, 음의파장보다 작은 25∼40㎟인 것을 특징으로 하는 음향블럭.
3. 제 1항에 있어서, 상기 음향블럭의 발포율은, 흡음성을 위하여 40∼60배인 것을 특징으로 하는 음향블럭.
4. 제 1항에 있어서, 상기 음향블럭은, 자체 흡음율을 높이기 위하여 표면에 소정의 흡음성 코팅재를 코팅처리하고 있는 것을 특징으로 하는 음향블럭.
5. 제 4항에 있어서, 상기 코팅재는, 석고, 유색 수성도료에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 음향블럭.