KR200336862Y1 - 층간 소음 차단용 복합판넬 - Google Patents

Abstract

본 고안은 층간 소음을 차단하는 합성수지 판넬에 있어서, 발포 성형된 폴리스틸렌, 에틸렌비닐아세테이트, 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌으로 이루어진 군으로부터 선택되고, 해면체 구조의 개방기공을 가지며, 총 두께가 5∼25mm인 적어도 하나 이상의 흡음판넬층; 및 발포 성형된 폴리에틸렌, 폴리우레탄, 폴리프로필렌 및 에틸렌비닐아세테이트로 이루어진 군으로부터 선택되고, 기포 지름이 1∼8mm이고 밀도가 5∼40 kg/m³인 폐쇄 기공을 가지며, 총 두께가 5∼15mm인 적어도 하나 이상의 방진판넬층;으로 구성되고, 상기 흡음판넬층 상에 상기 방진판넬층이 적층된 것을 특징으로 하는 층간 소음 차단용 복합판넬에 관한 것이다. 흡음판넬층 상에 방진판넬층이 적층된 복수판넬이 복수의 층으로 형성될 수 있으며 이러한 복합판넬의 총 두께는 15∼30mm이다. 상기 복합판넬은 최하단층에 마감재를 부착시켜 천장재로 사용할 수 있다. 본 고안의 복합판넬은 개선된 충격흡수력, 진동흡수력, 흡차음 특성, 단열특성을 동시에 가져 소음 차단이 우수한 효과가 있다.

Description

층간 소음 차단용 복합판넬{Complex panel for preventing a noise between floors}

본 고안은 층간 소음 차단용 복합판넬에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 5∼15mm 두께의 폐쇄기공을 가진 적어도 하나의 방진판넬 및 5∼25mm 두께의 개방기공을 가진 적어도 하나의 흡음판넬이 적층된 것을 특징으로 하는 15∼30mm 두께의 복합판넬에 관한 것이다. 본 고안의 방진판넬은 표면이 반구형의 볼록볼록한 모양이고, 포함된 기포들의 부피와 벽두께가 서로 달라 개선된 방진 효과를 나타내며, 흡음판넬은 해면구조의 개방기공을 가지고 있어 개선된 흡음효과를 나타낸다.

건축물의 층간이나 벽간에 전달되는 소음은 충격이나 큰 소음으로 바닥이나 벽체가 진동하여 층간물체나 벽체를 타고 진동이 전해져 그 진동이 다시 소리로 재생되어 들리는 현상이다. 또한 적은 부분의 소리음파가 새어나와 전달되는 소음도이때 합쳐지게 된다. 따라서 이러한 소음을 줄이거나 차단키 위해서는 층간 또는 벽간에 이어지는 부분 및 공간에 진동을 줄여줄 진동 완충제 및 여진으로 재생되는 소리를 흡수할 수 있는 흡음재를 설치하여야 한다. 이하, 본 명세서에서 사용된 용어 "층간"은 층간 또는 벽간을 포괄하는 의미로 사용되며, 실질적인 구조물의 상, 하를 구분하는 층간의 의미로만 제한되지 않는다.

소음차단을 위해 기존에는 글라스울, 스폰지, 스티로품등의 단순한 발포체나 고무를 기초로 한 흡입판과 제진 시트 등을 바닥 완충재로 사용하여 왔다. 그러나 종래의 이들 흡입판이나 재진 시트는 단순한 기능만을 갖고 있기 때문에 쾌적한 주거 및 사무환경에 필요한 차음, 흡음, 방음, 제진, 방진 및 단열 등의 복합적인 기능을 충분히 발휘하지 못하여 시공후 바닥을 통한 층간 소음을 효과적으로 차단하지 못하는 단점이 있다. 이러한 단점을 개선하기 위해 방음, 흡음 등의 복합기능을 갖는 복합판재가 개발되어지고 있다.

상기 복합판재로서 한국 특허공고 제166993호는 바닥기초스라브 위로 접착물질이 혼합된 고무재를 깔고 그 위로 폴리에틸렌(PE) 발포스폰지를 깔아 상기 고무재와 폴리에틸렌 발포스폰지에 의해 차단층을 형성한 다음, 상기 차단층인 폴리에틸렌 발포스폰지 위로 바닥층을 형성한 바닥충격음 방지 바닥구조 시공방법을 개시하고 있으며, 한국 실용신안공고 제279605호는 고무판재층 및 폴리에스테르 부직포 층을 포함하는 복합판재를 개시하고 있으나 상기 복합판재들은 방진 및 흡음 효과 면에서 개선의 여지를 남기고 있다.

또한, 한국 특허공고 제213648호에는 폴리올레핀계 등의 공중합 수지 카튼보드를 제조하여 이를 기능성 시트와 복합 다층화한 축용 바닥 완충재를 개시하고 있으나, 폴리올레핀계 등의 공중합수지의 상기 바닥완충재는 방진 및 흡음 효과를 위해 별도의 무기충전제를 사용하므로 제조비용이 증가하는 단점이 있으며, 방진 및 흡음 효과 면에서도 개선의 여지를 남기고 있다.

한편, 한국 특허공고 제246728호는 다공기질체의 평면 또는 양면이나 내측에 바닥 달린 공명요소를 가진 판재와 바닥없이 열려진 공명요소를 가진 판재를 선택적으로 부착 배치한 방음벽을 개시하고 있지만, 상기 바닥이 있거나 없는 공명요소를 가진 판재의 제조가 경제적이지 못한 단점이 있으며, 방진 및 흡음 효과 면에서도 개선의 여지를 남기고 있다.

따라서, 실내공간의 소음을 더욱 줄이기 위해, 개선된 충격흡수력, 진동흡수력, 흡차음 특성, 단열특성 등을 동시에 제공될 수 있고 용이하게 경제적으로 제조 및 설치될 수 있는 복합판넬의 제조가 요구되고 있는 실정이다.

전술한 문제점들을 해결하기 위해, 본 고안에서는 복합판넬에 있어서 방진판넬의 표면을 부피와 벽두께가 서로 다른 볼록볼록한 반구형의 폐쇄기공을 그대로 유지시키면 방진효과가 개선되고, 흡음판넬로 사용되는 발포 성형된 폴리스틸렌, 에틸렌비닐아세테이트, 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 등의 폐쇄 독립기포 발포체들은 내부에 개방된 흡음공들을 최대한 조성시켜 해면체구조의 개방 기포 판넬로 제조하면 흡음 특성이 상당히 개선될 수 있음을 발견하였으며, 본 고안은 이에 기초하여 완성되었다.

따라서, 본 고안의 목적은 층간 소음 차단이 매우 우수한 복합판넬을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안의 복합판넬은 본 고안은 층간 소음을 차단하는 합성수지 판넬에 있어서, 발포 성형된 폴리스틸렌, 에틸렌비닐아세테이트, 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌으로 이루어진 군으로부터 선택되고, 해면체 구조의 개방기공을 가지며, 총 두께가 5∼25mm인 적어도 하나 이상의 흡음판넬층; 및 발포 성형된 폴리에틸렌, 폴리우레탄, 폴리프로필렌 및 에틸렌비닐아세테이트로 이루어진 군으로부터 선택되고, 기포 지름이 1∼8mm이고 밀도가 5∼40 kg/m³인 폐쇄 기공을 가지며, 총 두께가 5∼15mm인 적어도 하나 이상의 방진판넬층;으로 구성되고, 상기 흡음판넬층 상에 상기 방진판넬층이 적층된 것을 특징으로 하는 층간 소음 차단용 복합판넬을 포함한다.

도 1a 및 1b는 본 고안에 따른 복합판넬의 일실시예를 나타낸 개략도이다.

도 2는 본 고안에 따른 복합판넬의 다른 실시예를 나타낸 단면도이다.

도 3는 본 고안에 따른 복합판넬의 또 다른 실시예를 나타낸 단면도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 고안에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1a 및 도 1b를 참조하면, 본 고안의 복합판넬(10)은 적어도 하나의 방진판넬(20) 및 적어도 하나의 흡음판넬(30)이 적층된 구조를 갖는다. 본 고안에 따르면 층간소음 전달과정에 있어서, 우선 방진판넬에서 진동을 최대한 제어한 후, 흡음판넬에서 잔여 진동으로 재생되는 잔여 소음을 효과적으로 흡음시킨다.

구형 탄성체는 외부로부터 받은 진동을 산발탄력으로 저항하면서 주위의 다른 구형탄성체들과 부딪히게 되고, 이 과정에서 각 구형탄성체들의 탄력들이 상이하기 때문에 비탄성 충돌(Inelastic collision)이 계속적으로 발생하게 되어 진동 에너지의 상당 부분은 다른 에너지로 소모된다. 따라서 진동의 힘이 약화되고 탄력이 산발적으로 작용하여 에너지가 줄어든다.

따라서 상기 방진판넬의 재질은 스프링작용으로 진동을 흡수할 수 있도록 고무 특성을 가진 합성수지인 폴리에틸렌, 폴리우레탄, 폴리프로필렌 또는 에틸렌비닐아세테이트 등의 발포체가 바람직하며, 크기와 두께가 서로 다르면서 속이 빈 공모양의 탄성체(이하 구형 탄성체)로 이루어진 것이 바람직하다. 이러한 방진판넬은 통상의 방법으로 제작하여 사용하거나 시판되는 제품을 구입하여 사용할 수 있다.

상기 방진판넬의 기포 지름은 1∼8mm이고, 밀도는 5∼40kg/m³인 것이 방진효과 면에서 바람직하다. 기포지름이 상기 범위를 벗어나면 방진효과가 떨어지는 경향이 있으므로 상기 범위 내의 기포를 조성시키는 것이 바람직하다.

아울러, 방진판넬(20)의 상단 및 하단의 외부표면은 기포형의 볼록볼록한 모양이 불규칙하게 그대로 나타나도록 제작하는 것이 바람직하다. 이렇게 제작된 본 고안의 방진판넬의 상단은 외부 표면적이 늘어나 진동을 많이 전달받을 수 있으며, 유리현상이 방지되어 수명이 늘어날 수 있다. 또한, 하단 외부표면은 볼록볼록한 모양이 불규칙하게 위치됨으로써 잔여 진동의 진행을 일정치 않게 흐트려 뜨려 이후의 접착 흡음층에서 잔여 재생소음이 효과적으로 흡음되도록 한다.

한편, 상기 방진판넬(20)에서 진동이 제어되는 과정에서 재생된 소음은 흡음판넬(30)로 전달된다.

본 고안의 흡음판넬(30)은 굴곡과 장애물이 많은 해면체형 구조를 가진 개방기포체를 포함하는 것이 바람직하다. 이는 음파가 구멍이 많은 해면체를 만나면 그 구멍 속으로 흡수되는데 이 진행과정에서 굴곡과 장애물들에 부딪치면서 음파에너지는 마찰열 에너지로 소모되고, 잔여음파는 반사를 많이 되풀이하기 때문에 음파에너지가 운동 에너지로 많이 소모되어 음파가 약화되기 때문이다.

상기 흡음판넬(30)은 개방된 기포구조를 많이 포함한 해면체물체로서 시공상 필요로하는 경도를 유지할 수 있는 합성수지 발포체로 제작하는 것이 바람직하다.

상기 합성수지로는 폴리스틸렌, 폴리에틸렌스티로폼, 에틸렌비닐아세테이트, 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 등이 바람직하며, 흡음판넬의 경도는 100kgf에서 잔류변형이 2mm 이하인 것이 바람직하다.

한편, 흡음판넬(30)의 폐쇄독립기포 발포체들은 많은 흡음공들을 조성시켜 최대한 개방기포 구조체로 제작하는 것이 바람직하다. 이러한 흡음판넬(30)은 직접 제조하여 사용하거나 시판되는 제품을 구입하여 사용할 수 있다.

또한, 방진판넬과 흡음판넬의 재료는 서로 다른 종류의 합성수지를 사용하는 것이 바람직하며, 같은 종류의 합성수지를 사용할 경우에는 적어도 밀도가 다른 기포체를 사용하는 것이 바람직하다. 이는 밀도가 서로 다른 물질을 통과하는 진동은 비탄성충돌 효과에 의해 제진작용이 상당부분 일어나기 때문에, 비탄성충돌 효과를 최대화하기 위함이다.

복합판넬(10)의 두께는 15∼30mm가 바람직한데, 이러한 범위 내에서 방진판넬(20)의 경우 바람직하게 1∼15mm, 좀 더 바람직하게 5∼15mm이고, 흡음판넬(30)의 경우 바람직하게 5∼25mm, 좀 더 바람직하게 10∼25mm이다. 도 2 및 도 3에서 알 수 있는 바와 같이, 소음정도와 설치장소에 따라 방진판넬(20' 및 20")과 흡음판넬(30' 및 30")의 두께를 상기 범위 내에서 서로 조절하여 여러번 적층하거나, 방진판넬(20)과 흡음판넬의 적층을 복수로하여 구성할 수 있다.

한편, 판넬의 재질 및 접착제는 수명과 안전성 등을 고려하여 항균성과 난연성을 가진 것으로 사용하는 것이 바람직하다.

본 고안에 따른 복합판넬(10)은 방음, 차음을 필요로 하는 모든 벽체의 판재사이 내장용으로 사용하거나, 층간소음을 완화하기 위한 층간 차음재용으로 윗층의 기초바닥 스라브층과 경량기포콩크리트 층 사이에 사용하거나, 윗층 바닥과 이어지는 기초 벽면체와의 연결부위에 사용이 가능하다.

한편, 윗층 소음 방음을 위해 기존의 건축물 천장에도 본 고안의 복합판넬은 사용될 수 있는데, 이는 마감재로서 석고 또는 나무 등과 같이 경도가 높은 판재를 본 고안의 복합판넬 하부에 부착시킴으로써 달성될 수 있다. 본 고안의 천장재용 복합판넬은 적층된 높은 경도의 판재에 의해, 투과되는 잔여 미세음이 한번 더 차단되고, 비탄성 충돌 작용으로 제진효과를 유도하며, 천장재의 마감정리까지 할 수 있는 효과가 있다.

이하 실시 예를 통하여 본 고안을 좀 더 구체적으로 설명하지만 하기 예에 본 고안이 한정되는 것은 아니다.

하기 비교예 및 실시예의 소음 측정방식은 주위 소음이 44∼46 dB(평균 45dB)에 정착했을 때 일정 무게의 추를 높이 24, 39, 70 cm에서 층간 구조물에 각각 낙하시켜서 추가 마루에 부딪힐 때 나는 소음을 측정한다. 각 높이마다 약 30회씩 측정하여 평균치를 수치로 정한다.

비교예 1

층간차음재가 없는 시설에 대해 소음을 측정하였으며 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

비교예 2

폴리스틸렌(PS) 판재로서 브라질, Knauf Isopor Ltda.사의 Forroterm(비중: 25kg/mt³) 스치로폼 20mm의 상단 및 하단에 폴리에틸렌(PE) 기포 조합체로써 브라질의 Stamp Spuma Fitas e Pecas Tecnicas Ltda.사의 SSPES 35(비중: 35kg/mt³) 5mm 시트를 부착시켜 층간차음재를 제조하였다. 상기 차음재의 차음 성능에 대해 소음을 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

실시예 1

비교예 2의 발포 폴리스틸렌을 흡음홀을 조성시킨 발포 폴리스틸렌으로 변경하여 동일하게 층간 차음재를 제조하였다. 상기 차음재의 차음 성능에 대해 소음을 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

실시예 2

16mm의 폴리에틸렌 기포판재에 흡음홀을 조성시킨 후, 상단에 흡음홀을 조성시키지 않은 폴리에틸렌 기포판재 12mm를 부착시켜 층간차음재를 제조하였다. 상기차음재의 차음 성능에 대해 소음을 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

실시예 3

20mm의 발포 폴리스틸렌에 흡음홀을 조성시킨 후, 10mm의 폴리에틸렌 기포판재를 위에 부착시키고, 10mm 석고판넬을 아래에 부착시켜 천장차음재를 제조하였다. 상기 차음재의 차음 성능에 대해 소음을 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

실시예 4

16mm의 폴리에틸렌에 흡음홀을 조성시킨 후, 12mm의 폴리에틸렌 기포판재를 위에 부착시키고, 10mm 석고판넬을 아래에 부착시켜 천장차음재를 제조하였다. 상기 차음재의 차음 성능에 대해 소음을 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

실시예 5

상기 실시예 1 및 실시예 3의 층간재를 모두 사용하여 소음측정을 하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

실시예 6

상기 실시예 2 및 실시예 4의 층간재를 모두 사용하여 소음측정을 하였으며, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

차음재 측정방법	24cm 낙하(단위 dB)	39cm 낙하(단위 dB)	70cm 낙하(단위 dB)
비교예 1	75.9	82.9	93.7
비교예 2	71.9	74.5	83.0
실시예 1	56.9	63.4	78.0
실시예 2	61.5	67.5	74.7
실시예 3	64.8	70.5	79.2
실시예 4	65.2	68.4	75.1
실시예 5	55.5	61.0	70.9
실시예 6	56.7	62.7	69.1

상기 표 1을 통해 알 수 있는 바와 같이, 층간차음재에 있어서, 무수한 흡음홀이 있는 흡음층의 유무가 평균 134%의 차음효과를 높여주는 것을 알 수 있다. 따라서 방진층과 병행하여 흡음층을 장치하는 것이 차음효과를 위한 필수적인 설계임을 확인할 수 있다.

아울러, 본 고안의 층간차음재와 천장차음재를 병행설치한 실험결과를 보면, 층간차음재만을 사용한 경우에 비해 아주 높은 수치의 차음효과를 나타냄을 확인할 수 있었다.

본 고안은 충간 소음방지용 복합판넬에 관한 것으로, 표면이 볼록볼록한 방진판넬 및 무수히 많은 흡음공이 있는 개방기공 흡읍판넬에 의해 개선된 소음방지 효과를 나타낼 뿐 아니라, 판넬의 제조 및 설치가 용이하면서 비용이 저렴한 장점이 있다. 또한, 복합판넬을 여러장 적층시키거나 방진판넬과 흡음판넬의 적층수를 다르게하여 사용함으로써 소음정도와 설치 장소에 따라 소음 방지 효과를 극대화시킬 수 있으며, 차음재가 설치되지 않은 기존의 건축물에도 본 고안의 천장차음재들을 설치하면 심각한 층간 소음문제들을 해결하는데 충분한 효과를 거둘 수 있을 것으로 사료된다. 한편, 복합판넬과 천장재용 복합판넬을 병행설치할 경우, 아주 높은 수치의 차음효과를 나타낼 수 있기 때문에, 층간 차음문제는 층간과 천장에 본 고안의 차음재를 병행설치하면 층간소음 문제를 근본적으로 해결할 수 있을 것으로 사료된다.

Claims (3)

1. 층간 소음을 차단하는 합성수지 판넬에 있어서,

   발포 성형된 폴리스틸렌, 에틸렌비닐아세테이트, 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌으로 이루어진 군으로부터 선택되고, 해면체 구조의 개방기공을 가지며, 총 두께가 5∼25mm인 적어도 하나 이상의 흡음판넬층; 및

   발포 성형된 폴리에틸렌, 폴리우레탄, 폴리프로필렌 및 에틸렌비닐아세테이트로 이루어진 군으로부터 선택되고, 기포 지름이 1∼8mm이고 밀도가 5∼40 kg/m³인 폐쇄 기공을 가지며, 총 두께가 5∼15mm인 적어도 하나 이상의 방진판넬층;으로 구성되고,

   상기 흡음판넬층 상에 상기 방진판넬층이 적층된 것을 특징으로 하는 층간 소음 차단용 복합판넬.
2. 제1항에 있어서, 상기 흡음판넬층 상에 방진판넬층이 적층된 복합판넬이 복수의 층으로 형성되어 총 두께가 15∼30mm인 것을 특징으로 하는 복합판넬.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 복합판넬을 천장재로 사용할 경우에 최하단층에 마감재를 부착시키는 것을 특징으로 하는 복합판넬.