KR200345485Y1 - 소음 저감용 경사식 다중 회절장치를 갖는 방음벽 - Google Patents

Abstract

본 고안은 차량의 운행에 따라 소음이 전파되는 도로변 등에 설치되는 방음벽 상부에 경사지게 장착되는 구조물에 의한 다중 회절효과와 간섭효과로 방음벽 높이를 낮추면서 소음을 효과적으로 차단할 수 있도록 한 것으로,

소음 저감용 경사식 다중 회절장치를 갖는 방음벽은, 도로 또는 선로 주변 소정위치에 매설되는 콘크리트 블록과, 콘크리트 블록에 고정되는 지주의 결합홈에 흡음패널이 적층결합되어 차량 운행시 발생되는 소음을 흡음하여 저감시키는 소음 저감용 방음벽에 있어서,

자체의 하단이 도로쪽을 향하도록 하여 방음벽 상단에 경사지게 장착되는 바닥면이 편평한 바닥부재와, 방음벽의 길이 방향으로 바닥부재위에 소정간격을 유지하여 형성되며 차량 주행으로 발생되는 소음이 바닥부재에 반사로 인한 간섭과 음의 회절경로를 증가시켜 소음을 저감시키는 구형 표면을 갖는 구형체와, 바닥부재를 방음벽 상단에 경사지게 장착하는 고정수단을 구비한다.

Description

소음 저감용 경사식 다중 회절장치를 갖는 방음벽{sound wall of a slope muti-diffractive device for noise abatement}

본 고안은 자동차, 기차 등의 차량의 운행에 따라 소음이 전파되는 도로변(또는 선로 주변을 말함) 등에 설치되는 방음벽 상부에 경사지게 장착되는 구조물에 의해 다중 회절효과와 간섭효과에 의해 방음벽 높이를 낮추면서 소음을 저감시킬 수 있도록 한 소음 저감용 경사식 다중 회절장치를 갖는 방음벽에 관한 것이다.

더욱 상세하게는, 방음벽 상부에 경사지게 설치되는 바닥판에 구형 표면을 갖는 원통형 또는 이와 유사한 형상의 구조물을 방음벽 길이방향으로 다수개 설치하여, 방음벽 상부로의 회절음을 효과적으로 저감시켜 방음벽 높이를 낮추면서 소음을 효과적으로 차단할 수 있도록 한 소음 저감용 경사식 다중 회절장치를 갖는 방음벽에 관한 것이다.

일반적으로, 도로변 또는 선로 주변에 설치되어 소음을 저감시키는 방음벽 형상은 수직일자형 또는 상부가 15°경사진 단순한 구조를 갖도록 형성됨에 따라 방음벽 상부로 회절되는 소음을 효과적으로 차단할 수 없게되는 문제점을 갖는다.

교통 소음이 어떻게 발생,전파되어 영향을 미치는 지에 따라 반사형 방음벽, 흡음형 방음벽, 간섭형 방음벽, 공명형 방음벽 등을 선택적으로 사용하고 있으나, 이와 같은 방음벽은 구조 특성상 회절음파를 허용하게되어 방음효과가 떨어지는 문제점을 갖는다.

최근에는 도로 주변의 주민, 특히 저층 주택에서 생활하는 주민의 시야 확보를 위해 방음벽 높이를 증가시키는 것을 일정하게 제한하면서도 소음 저감효과를 얻을 수 있도록 방음벽 상단부에 다양한 형상의 구조물을 설치하는 연구 및 개발이 활발하게 진행되고 있다.

그러나, 기 개발된 방음벽의 소음 저감용 구조물들은 기하학적으로 그 형상이 복잡하게되어 제작시 비용 증가를 초래하고, 방음벽 구조물의 형상이 단순한 경우에도 유리솜 또는 암면 등의 흡음재를 방음판에 내설하게 되므로 이들의 파손시 흡음재의 분진이 비산될 소지를 갖게 된다.

도 1에 도시된 바와 같이, 종래 기술에 의한 방음벽은, 도로의 지정된 위치에 설치되는 콘크리트 블록(1)과, 콘크리트 블록(1)에 매설되는 H비임의 지주(2)의 결합홈에 상하방향으로 연속적으로 결합되어 적층되며 내부에 소음을 흡음하는 흠음재가 내장되는 흡음패널(3)로서 이루어지는 방음벽(4)을 구비한다.

전술한 방음벽 구조에서는 주행중인 차량에서 발생되는 소음 및 진동이 방음벽(4)위로 그대로 방사되므로, 도로 폭이 크거나, 도로 주변에 위치하는 건축물(5)의 높이가 고층인 경우에는 방음벽(4)의 방음효과가 떨어지므로 방음벽(4)의 전체 높이(H)를 증설시키는 경우(h만큼 증가시킴) 설치비용이 증가됨은 물론이고, 건축물(5)의 저층에서 생활하는 입주인의 시야를 간섭하고, 각종 소음에 시달리게되므로 주거 환경이 열악하여 각종 민원이 발생되는 문제점을 갖는다.

또한, 방음벽(4)의 높이를 증가시키는 경우 방음벽(4) 이면 도로면에 발생되는 결빙 등으로 인해 동절기에 안전사고 발생율이 증가될 수 있는 문제점을 갖는다.

따라서, 본 고안의 목적은, 방음벽 높이를 낮추면서 음향학적으로 음의 간섭효과와 회절경로 길이를 증대시켜 이중적인 효과를 확보함에 따라 방음벽의 높이 증설에 소요되는 설치비용을 절감하고, 차량의 소음을 효과적으로 차단하여 도로 주변의 건축물에서도 쾌적한 주거환경을 조성할 수 있도록 한 소음 저감용 경사식 다중 회절장치를 갖는 방음벽을 제공함에 있다.

본 고안의 목적은, 방음벽위에 설치되는 구형 표면을 갖는 구조물의 형상을 기하학적으로 간단화시켜 이의 제작이 용이하여 대량생산이 가능하므로 원가비용을 절감할 수 있도록 한 소음 저감용 경사식 다중 회절장치를 갖는 방음벽을 제공하는것이다.

도 1은 종래 기술에 의한 방음벽의 개략도,

도 2는 본 고안에 의한 소음 저감용 경사식 다중 회절장치를 갖는 방음벽의 사시도,

도 3은 본 고안에 의한 소음 저감용 경사식 다중 회절장치를 갖는 방음벽의 분리사시도,

도 4는 본 고안에 의한 소음 저감용 경사식 다중 회절장치를 갖는 방음벽의 측면도,

도 5는 고속철도가 운행되는 선로 옆에 수직일자형 방음벽과 본 고안의 소음 저감용 경사식 다중 회절장치를 부착한 방음벽을 설치하여 양 방음벽에서 감음량 차이를 나타내는 그래프,

도 6은 본 고안에 의한 소음 저감용 경사식 다중 회절장치를 갖는 방음벽의 변형예시도,

도 7은 본 고안에 의한 소음 저감용 경사식 다중 회절장치를 갖는 방음벽의 또 다른 변형예시도이다.

*도면중 주요 부분에 사용된 부호의 설명

10; 방음벽 11; 바닥부재

11a; 제1경사판 11b; 제2경사판

12; 구형체 13,14; 관통공

15; 체결부재 16; 고정편

20; 콘크리트 블록 30; 지주

31; 결합홈 40; 흡음패널

전술한 본 고안의 목적은, 도로 또는 선로 주변 소정위치에 매설되는 콘크리트 블록과, 콘크리트 블록에 고정되는 지주의 결합홈에 흡음패널이 적층결합되어 차량 운행시 발생되는 소음을 흡음하여 저감시키는 소음 저감용 방음벽에 있어서,

자체의 하단이 도로쪽을 향하도록 하여 방음벽 상단에 경사지게 장착되는 바닥면이 편평한 바닥부재와,

방음벽의 길이 방향으로 바닥부재위에 소정간격을 유지하여 형성되며 차량 주행으로 발생되는 소음이 바닥부재에 반사로 인한 간섭과 음의 회절경로를 증가시켜 소음을 저감시키는 구형 표면을 갖는 구형체와,

바닥부재를 방음벽 상단에 경사지게 장착하는 고정수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 소음 저감용 경사식 다중 회절장치를 갖는 방음벽을 제공함에 의해 달성된다.

바람직한 실시예에 의하면, 전술한 고정수단은 지주의 결합홈에 대응되게 바닥부재의 밑면에 대향되게 형성되며 관통공이 천공된 한쌍의 고정편과, 고정편의 관통공과 이와 대응되게 지주 상단에 형성된 관통공에 삽입되어 바닥부재를 지주 상단에 경사지게 고정하는 체결부재를 구비하여 이루어진다.

또한, 전술한 방음벽의 구형체는 원통형, 유선형 또는 판형으로 이루어진다.

또한, 전술한 방음벽의 구형체의 직경은 적어도 10㎝이상으로 형성된다.

또한, 전술한 바닥부재는 바닥면이 편평한 제1경사판과, 제1경사판에 일체형으로 연장형성되어 굴곡지며 호형상으로 형성되는 제2경사판으로 이루어진다.

또한, 전술한 방음벽은 콘크리트재 또는 나무로 이루어진 반사형 방음벽인 것이다.

또한, 전술한 방음벽은 전면의 타공판과, 흡음패널에 내설되어 소음을 흡음하는 흡음재와 이들을 감싸지지하는 얇은 필름으로서 이루어진 흡음형 방음벽인 것이다.

또한, 전술한 방음벽은 목재로 이루어진 방음벽인 것이다.

또한, 음의 회절경로를 증가시켜 소음을 저감시키는 구형체를 콘크리트 블록과 바닥부재사이에 상하방향으로 적층시킨 것이다.

또한, 전술한 방음벽의 구형체는 콘크리트재, 나무의 반사형 또는 흡음재를 내부에 충진시킨 것이다.

또한, 전술한 방음벽의 구형체는 음파를 흡입할 수 있는 음향적으로 소프트한 재질의 흡음성이 높은 흡음체인 것이다.

이하, 본 고안의 바람직한 실시예를 첨부도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명하되, 이는 본 고안이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 고안을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이지, 이로 인해 본 고안의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는 것이다.

도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 본 고안은 도로 또는 선로 주변 소정위치에 매설되는 콘크리트 블록(20)과, 콘크리트 블록(20)에 고정되는 지주(30)의 결합홈(31)에 흡음패널(40)이 적층결합되어 차량 운행으로 발생되는 소음을 흡음하여 저감시키는 소음 저감용 방음벽(10)에 적용되며, 이들은 통상의 방음벽과 실질적으로 동일한 것이므로 이하에서 이들의 상세한 설명은 생략함을 밝혀둔다.

따라서, 본 고안에 의한 소음 저감용 경사식 다중 회절장치를 갖는 방음벽은, 자체의 하단이 도로쪽을 향하도록 하여 방음벽(10) 상단에 경사지게 장착되는 바닥면이 편평한 바닥부재(11)와, 방음벽(10)의 길이방향으로 바닥부재(11)위에 소정간격을 유지하여 형성되며 차량 주행으로 발생되는 소음이 바닥부재(11)에 반사로 인한 간섭과 음의 회절경로를 증가시켜 소음을 저감시키는 구형 표면을 갖는 원통형, 유선형, 판형 등이 사용되는 구형체(12)와, 바닥부재(11)를 방음벽(10) 상단에 경사지게 장착하는 고정수단을 구비한다.

이때, 전술한 고정수단은, 전술한 지주(30)의 결합홈(31)에 대응되게 바닥부재(11)의 밑면에 대향되게 형성되며 관통공(13)이 천공된 한쌍의 고정편(16)과, 고정편(16)의 관통공(13)과 이와 대응되게 지주(30) 상단에 형성된 관통공(14)에 삽입되어 바닥부재(11)를 지주(30) 상단에 경사지게 고정하는 체결부재(15)를 구비하여 이루어진다.

이때, 전술한 구형체(12)의 직경은 적어도 10㎝이상으로 형성하되 소음 저감 주파수와 목표로 하는 저감량에 따라 가변적이며, 바닥부재(11)위에 등간격을 유지하도록 설치되는 구형체(12)의 간격에 대한 제한은 없으며, 공간에 제한을 받지 않는다면 구형체(12)의 갯수를 최소한 4개 이상으로 형성됨이 바람직하며, 구형체(12)의 갯수가 적을수록 소음저감 효과는 떨어진다.

전술한 바닥부재(11)와 구형체(12)의 재질은 딱딱한 재질보다는 음향학적으로 소프트한 재질의 흡음성이 뛰어난 흡음체로서 형성됨이 바람직하다. 즉 유리솜, 암면, 우레판폼 등의 각종 흡음재와 타공판과의 조합으로 형성될 수 있다.

전술한 바닥부재(11)와 구형체(12)의 결합구조는 방음장치를 통과하는 음파와 바닥부재(11)에서 반사한 음파가 간섭을 일으키도록 형성된다. 즉 음파의 진행방향으로 구형체(12)에 의해 형성되는 공간을 반복시켜 소음의 저감 효과를 극대화할 수 있으며, 또한 다중회절 효과도 최대한 확보할 수 있다.

도면에 도시되지는 않았으나, 전술한 방음벽(10)은 콘크리트재 또는 나무로 이루어진 반사형 방음벽과, 전면의 타공판과 방음벽에 내설되는 흡음재와 이들을 감싸지지하는 얇은 필름으로서 이루어진 흡음형 방음벽과, 목재로 이루어진 방음벽이 사용될 수 있다.

이하에서, 본 고안에 의한 소음 저감용 경사식 다중 회절장치를 갖는 방음벽의 작동을 첨부도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다.

도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 고안에 의한 소음 저감용 경사식 다중회절장치를 갖는 방음벽은, 차량, 철도, 고속철도, 공사현장, 공장지역 등에서발생되는 각종 소음을 저감시키도록 사용될 수 있고, 음향의 성능을 파악하기 위해 이론적으로는 경계 요소법을 사용하고, 시험은 축척 모형시험을 거쳐 최종적으로 현장 적용시험을 하였다.

전술한 경계 요소법은 헬름홀츠 방정식을 적분형으로 푼 헬름홀츠 적분방정식을 수치적으로 풀도록 고안된 방법으로서 진행중인 음파 주위의 음향학적 조건들이 계산에 고려되어 실험에 견줄 수 있는 해석결과를 제공하는 것이다.

다중회절 효과와 복수개의 구형체 사이에서의 전파경로 차이에 의한 간섭현상을 이용하고, 간섭현상을 유도하여 소음을 저감시키기 위한 주파수 적용대역이 광대역에 걸쳐 연속적으로 분포되도록 설정하는 방법을 적용한 것이다.

방음장치에서 간섭을 이용하는 방법으로 상단 직진음파와 바닥 반사파 사이의 간섭이다. 간섭을 소음 저감에 활용하기 위해서는 간섭 발생 주파수 특성을 파악해야 된다.

간섭의 활용에서 가장 중요한 것은 간섭 주파수의 튜닝 원리이다. 상쇄 간섭은 주파수에 따라 특징이 결정되는 바, 바닥부재(11)위에 설치되는 구형체(12)의 주어진 기하학적 형태에 있어서 소음의 상쇄간섭 뿐만 아니라 반드시 보강간섭이 발생되는 것은 자연적인 현상이다.

이때, 보강간섭 문제를 해결할 수 있는 것이 다중회절이다. 즉 상쇄간섭에 의한 소음 저감효과는 방음장치의 성능 향상에 좋은 역할을 하지만, 보강간섭 또는 피할 수 없는 현상이므로 전 주파수 대역에서 효과를 갖게되는 회절을 활용하는 것이 바람직한 것이다.

특히, 회절에 의한 소음 저감효과는 고주파일수록 커지므로 상쇄간섭보다 보강간섭이 높은 주파수에서 발생되므로 바람직한 현상이라 할 것이다.

한편, 도 2 내지 도 4, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 본 고안에 의한 소음 저감형 경사식 다중 회절장치를 갖는 방음벽은, 도로 등의 소정위치에 매설되는 전술한 콘크리트 블록(20)에 고정되는 방음벽(10)을 형성하는 지주(30)의 결합홈(31)에 대해 바닥부재(11)의 밑면에 돌출되게 형성되는 고정편(16)을 결합시킨다.

이때, 전술한 지주(30) 상측에 형성된 관통공(14)과 고정편(16)의 관통공(13)을 서로 일치시킨후, 전술한 관통공(13,14)에 삽입되는 체결부재(15)의 체결에 의해 전술한 지주(30) 상단에 바닥부재(11)를 도로쪽을 향하여 경사지게 고정함에 따라, 전술한 바닥부재(11)위에 다수개 배치되는 구형체(12)에 의해 차량 주행으로 발생되는 소음의 간섭효과와 회절경로 길이를 증대시켜 차량의 소음을 효과적으로 차단하게 되므로 방음벽(10)의 높이를 낮출 수 있게 된다.

도 5에 도시된 바와 같이, 고속철도가 운행되는 선로 옆에 수직일자형 방음벽과 소음 저감용 다중회절 장치를 부착한 방음벽을 설치하여 수음점에서 주파수에 따라 소음저감량을 측정한 결과, 본 고안에 의한 소음 저감용 다중회절 장치를 부착한 방음벽에서 전 주파수에 걸쳐 3dB 이상의 감음량 효과를 갖게되는 것임을 확인할 수 있었다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 고안에 의한 소음 저감형 경사식 다중 회절장치를 갖는 방음벽은, 전술한 바닥부재(11)는 바닥면이 편평한 제1경사판(11a)과, 제1경사판(11a)에 일체형으로 연장형성되어 굴곡지며 상방향으로 경사지는 제2경사판(11b)으로 형성될 수 있다.

도 7에 도시된 바와 같이, 본 고안에 의한 소음 저감형 경사식 다중 회절장치를 갖는 방음벽(10)은, 음의 회절경로를 증가시켜 소음을 저감시키는 구형체(12)를 콘크리트 블록(20)과 바닥부재(11)사이에 상하방향으로 적층시켜 형성될 수 있다. 이때 방음벽(10)의 구형체(12)는 콘크리트재, 나무의 반사형 또는 흡음재를 내부에 충전시켜 형성할 수 있다.

이상에서와 같이, 본 고안에 의한 소음 저감용 경사식 다중 회절장치를 갖는 방음벽은 아래와 같은 이점을 갖는다.

도로 등의 가장자리에 설치되는 방음벽 높이를 낮추면서 음의 간섭효과와 회절경로 길이를 증대시켜 차량의 소음을 효과적으로 차단함에 따라 방음벽의 높이 증설에 소요되는 설치비용을 절감하고, 학교건물 등과 같은 도로 주변의 건축물에서도 쾌적한 주거환경을 조성할 수 있도록 한 것이다.

또한, 방음벽위에 설치되는 구형 표면을 갖는 구조물의 형상을 기하학적으로 간단화시켜 이의 제작이 용이하여 대량생산이 가능하므로 원가비용을 절감하여 각격경쟁력을 갖게 된다.

Claims (11)

1. 도로 또는 선로 주변 소정위치에 매설되는 콘크리트 블록과, 상기 콘크리트 블록에 고정되는 지주의 결합홈에 흡음패널이 적층결합되어 차량 운행시 발생되는 소음을 흡음하여 저감시키는 소음 저감용 방음벽에 있어서:

   자체의 하단이 도로쪽을 향하도록 하여 상기 방음벽 상단에 경사지게 장착되는 바닥면이 편평한 바닥부재;

   상기 방음벽의 길이 방향으로 상기 바닥부재위에 소정간격을 유지하여 형성되며, 차량 주행으로 발생되는 소음이 상기 바닥부재에 반사로 인한 간섭과 음의 회절경로를 증가시켜 소음을 저감시키는 구형 표면을 갖는 구형체; 및

   상기 바닥부재를 상기 방음벽 상단에 경사지게 장착하는 고정수단을 구비하는 것을 특징으로 하는 소음 저감용 경사식 다중 회절장치를 갖는 방음벽.
2. 청구항 1에 있어서, 상기 고정수단은, 상기 지주의 결합홈에 대응되게 상기 바닥부재의 밑면에 대향되게 형성되며 관통공이 천공된 한쌍의 고정편; 및

   상기 고정편의 관통공과 이와 대응되게 상기 지주 상단에 형성된 관통공에 삽입되어 상기 바닥부재를 상기 지주 상단에 경사지게 고정하는 체결부재를 구비하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 소음 저감용 경사식 다중 회절장치를 갖는 방음벽.
3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 방음벽의 구형체는 원통형, 유선형 또는 판형으로 이루어진 것을 특징으로 하는 소음 저감용 경사식 다중 회절장치를 갖는 방음벽.
4. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 방음벽의 구형체의 직경은 적어도 10㎝이상으로 형성된 것을 특징으로 하는 소음 저감용 경사식 다중 회절장치를 갖는 방음벽.
5. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 바닥부재는 바닥면이 편평한 제1경사판과, 상기 제1경사판에 일체형으로 연장형성되어 굴곡지며 호형상으로 형성되는 제2경사판으로 이루어진 것을 특징으로 하는 소음 저감용 경사식 다중 회절장치를 갖는 방음벽.
6. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 방음벽은 콘크리트재 또는 나무로 이루어진 반사형 방음벽인 것을 특징으로 하는 소음 저감용 경사식 다중 회절장치를 갖는 방음벽.
7. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 방음벽은 전면의 타공판과, 상기 흡음패널에 내설되어 소음을 흡음하는 흡음재와 이들을 감싸지지하는 얇은 필름으로서 이루어진 흡음형 방음벽인 것을 특징으로 하는 소음 저감용 경사식 다중 회절장치를 갖는 방음벽.
8. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 방음벽은 목재로 이루어진 방음벽인 것을 특징으로 하는 소음 저감용 경사식 다중 회절장치를 갖는 방음벽.
9. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 음의 회절경로를 증가시켜 소음을 저감시키는 상기 구형체를 상기 콘크리트 블록과 상기 바닥부재사이에 상하방향으로 적층시킨 것을 특징으로 하는 소음 저감용 경사식 다중 회절장치를 갖는 방음벽.
10. 청구항 9에 있어서, 상기 방음벽의 구형체는 콘크리트재, 나무의 반사형 또는 흡음재를 내부에 충진시킨 것을 특징으로 하는 소음 저감용 경사식 다중 회절장치를 갖는 방음벽.
11. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 상기 방음벽의 구형체는 음파를 흡입할 수 있는 음향적으로 소프트한 재질의 흡음성이 높은 흡음체인 것을 특징으로 하는 소음 저감용 경사식 다중 회절장치를 갖는 방음벽.