KR200399319Y1 - 고무칩을 이용한 공동 주거 건물용 층간 방음층 - Google Patents

Abstract

본 고안은 고무칩, 경량 골재, 시멘트, 플라이 애쉬, 경량 폴, 고 유동화재 및 물을 혼합하여 구성되는 건물의 층간 구조물용 방음층을 제공한다. 상기 경량 골재는 전력산업에서 배출되는 바텀애쉬, 철강산업에서 배출되는 괴재슬래그, 고온에서 발포 및 열처리한 인공경량골재, 경량시멘트용 EPS(발포폴리스칠렌 비드), 화산등지에서 산출되는 경량발포성 화산암골재 및 산업부산물인 경량발포성 석탄폐석, 폐석회석 들로부터 선택된 1종류 혹은 2종 이상을 사용하는 것이 바람직하다. 본 고안의 방음층은 특히 건물의 상, 하층 사이에 전달되는 소음 및 진동의 저감에 효과적이며, 자원 재활용에 따른 제조상의 경제성 및 시공의 용이성을 제공함으로써, 실제 산업 현장에서의 활용도가 매우 클 것으로 기대된다.

Description

고무칩을 이용한 공동 주거 건물용 층간 방음층{SOUNDPROOF LAYER UTILIZING USED TIRE FOR COMPLEX RESIDENTIAL BUILDING}

본 고안은 고무칩을 이용한 공동 주거 건물용 층간 방음층에 관한 것으로, 상세하게는 산업상 얻어지는 부산물 중에서 폐자원을 활용하여 경제성 및 환경성이 뛰어나고 방진 및 방음 특성이 우수한 건축물 층간 벽채용 방음층에 관한 것이다.

오늘날 우리 나라 전 지역에는 대표적인 주거 수단으로 공동 주거 건물인 아파트가 대단위 단지로 들어서 있으며, 계속하여 새로운 공동 주택 단지들이 속속 개발되고 있다.

여러 사람이 모여살 수 있는 아파트는 공동 관리, 공동 주거에 따른 생활 편의 시설의 확보 등으로 인하여 주거상의 편리함이 있어 대표적인 주거 형태로 선호되고 있다. 아파트는 공동 주거 형태의 대표적인 예로서 많은 사람들에게 각광을 받고 있지만, 공동 주거라는 취약점으로 인하여 주민 상호간 많은 문제점에 노출되고 있는 것도 사실이다. 그 중에서도 각 층간의 소음 문제가 주거 환경을 저해하는 요소로서 크게 대두되고 있다.

아파트 등의 공동 주거 건물은 통상 단일의 철근 콘크리트 구조물 내부에 상하 및 좌우로 콘크리트 슬라브에 의하여 분리, 구획되어 다수의 주거 공간이 나누어진다.

단일 구조물인 공동 주택 건물을 다수의 주거 공간으로 구획하는 콘크리트 층간 구조물은 콘크리트 슬라브 상면에 단열층으로서 경량 기포 콘크리트층과, 온돌 배관이 설치되고, 그 위에 시멘트 등으로 마감되는 바닥층의 구조를 갖는다.

이와 같은 적층 형태의 층간 구조물은 콘크리트 슬라브, 단열층, 바닥층 등의 재질이 탄성력이 약하고 상호간 밀착되어 적층되기 때문에 상층 바닥의 고체진동음이나 소음이 하층으로 곧바로 전달된다.

콘크리트 건축물은 그 특성상 소음 전달이 매우 커, 통상 윗층에 거주하는 주민의 생활 소음이 아랫층에 그대로 전달되는 문제는 오랫동안 지속되어온 공동 주택 건물의 민원 사항이라고 할 것이다. 다층 건물의 소음 문제는 비단 아파트 형태 뿐만 아니라, 연립 주택, 오피스텔, 기타 사무용 건축물에 이르기 까지 주거상의 쾌적한 생활을 방해하는 저해 요소이며, 웰빙 시대에 반드시 해결해야할 건축물의 시급한 과제이다.

이와 같이 상층의 소음과 진동이 하층으로 직접 전달되는 문제를 해결하는 방안으로서 콘크리트 슬라브를 일정 두께 이상으로 시공하는 방안과 경량 기포 콘크리트층과 콘크리트 슬라브층 사이에 방진재를 추가하는 방안을 고려해 볼 수 있다.

그러나, 슬라브의 두께를 증가시키는 것은 소음 및 진동을 어느 정도 감소시키는 것은 가능하나 슬라브 및 슬라브를 지탱하는 벽체의 보강에 따른 시공비의 상승을 초래하며, 고층건물일 경우에는 하중증가로 인한 구조적 결함을 해결하기 위하여 초고층용 혼화재인 실리카퓸 등과 같은 고가의 재료를 사용하여야 한다. 한편, 방진재를 추가하는 것은 방진재를 바닥 구조에 맞게 재단하여야 하기 때문에 시공 기간이 길어지고 시공 자체도 번거로울 뿐만 아니라, 슬라브 상면의 평활도가 좋지 못할 경우 평탄한 시공이 어렵게 된다.

뿐만 아니라, 건축물의 층간 소음 전달을 저감시키기 위하여 층간 벽채를 두껍게 시공하게 되면 전체적인 건축물의 높이가 증가하게 되고 건축물에 사용되는 콘크리트 자재 사용량이 증가되어 건축비가 상승할 뿐만 아니라, 건축물 안전 설계상의 문제점이 노출되는 어려움도 존재한다.

따라서, 건축물 구조상의 안정성을 저해하지 않으면서 자재 사용 측면에서도 경제성이 있고 방음 및 방진 특성이 우수한 새로운 층간 또는 횡간 방음벽에 대한 필요성이 절실히 대두되고 있다.

따라서, 본 고안의 목적은 공동 주거 건물의 소음 전달, 특히 층간 소음 전달을 저감시킨 새로운 방음층을 제공하는데 있다.

또한, 본 고안의 다른 목적은 자원 재활용 및 환경성이 우수한 건물 층간 구조물용 방음층을 제공하는데 있다.

뿐만 아니라, 본 고안의 또 다른 목적은 재료상의 경제성이 있고 시공성 또한 우수한 공동 주거 건물용 방음층을 제공하는데 있다.

기타, 본 고안의 다른 목적 및 특징은 이하의 상세한 설명에서 더욱 구체적으로 제시될 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 고안에 따르면, 고무칩, 경량 골재, 시멘트, 경량 폴, 플라이 애쉬, 고 유동화재 및 물을 혼합하여 구성되는 건물의 층간 구조물용 방음층을 제공한다.

상기 경량 골재는 바텀 애쉬, 고로 슬래그 등의 산업상 얻어지는 부산물을 재활용한 것이나 석탄폐석, 폐석회석 등을 사용하는 것이 바람직하며, 그 밖에 자연적으로 얻어지는 골재 및 인공적으로 제조한 골재 등을 사용할 수도 있다. 또한, 화산 분출에 따라 얻어지는 기공성이 많고 경량인 화산석의 한 종류 (예를 들어 현무암 등) 또는 두 가지 종류 이상을 사용할 수도 있다.

상기 경량 폴은 스티로폴의 일종으로서 직경이 1 ~ 10mm 내외의 작고 구형에 가까운 방음 및 방진재이다.

상기 고 유동화재는 리그닌을 주원료로 하여 공기연행제(계면활성제)를 포함하여 제작되는 감수제이다.

상기 방음층은 일예로서, 중량비로 시멘트 17.5 ~ 66.1%, 경량골재 20.9 ~ 79.3%, 플라이 애쉬 0.8 ~ 3.9%, 고무칩 4.9 ~ 22.7%, 경량 폴 0.05 ~ 1%, 고 유동화재 0.03 ~ 0.21%, 물 5.1 ~ 30.9%로 구성될 수 있다.

또한, 본 고안은 콘크리트 슬라브층과, 층간 방음층과, 바닥 마감층을 포함하며, 상기 층간 방음층은 고무칩, 경량 골재, 시멘트, 경량 골재, 플라이 애쉬, 경량 폴, 고 유동화재 및 물을 혼합하여 구성되는 건물의 층간 구조물용 방음층을 제공한다.

상기 고무칩은 폐타이어를 분쇄하거나 일반 고무를 가공하여 얻어지며, 필요에 따라 부가적인 가공을 할 수도 있으며, 내부 구조는 다수의 미세 기공을 포함하는 경량의 소재로서 단열성과 방진성을 가지고 있기 때문에 방진재 또는 방음재로 적합하다.

또한, 화력발전소에서 석탄을 연소하고 나온 부산물로서 산업부산물인 바텀 애쉬(bottom ash)는 다공성이고 경량이어서 방음 특성이 우수하다. 한편, 철강 제조 과정에서 발생하는 부산물인 고로 슬래그(slag) 역시 다공성이면서 경량이어서 방음 특성이 우수하다.

상기 방음층에는 다수의 기공이 형성되는데, 그 이유는 폐타이어, 일반 타이어, 방진 고무 등을 가공한 다양한 형태의 고무칩이 흡음층 내부에서 골재 등과 혼합된 구조에서 미세한 기공을 형성하기 때문이며, 이러한 기공은 방음 및 방진 특성을 향상시킨다. 뿐만 아니라, 고무칩은 방음층을 이루는 각종 성분간의 혼합시 네크워킹 구조를 형성하는데 기여하여 방음층이 시공 장소에 살포되어 적층 구조물을 형성할 때 구조적인 안정성을 도모한다.

상기 방음층에 포함되는 플라이 애쉬(fly ash)는 전력산업에서 석탄연소 후 발생되는 미세한 분말로서 물과 반응하면 굳어지는 수경성물질로서 미세구조가 구형이므로 시멘트와 다른 골재와의 혼합시 유동성을 증가시킬 수 있다. 상기 방음층에 포함되는 고유동화재는 혼합물 전체의 혼합 농도를 조절하면서 본 고안에 따른 방음층을 구성하는 혼합물이 시공 장소에 이르기까지 일정한 점도를 유지하게 하는 역할도 겸한다.

상기 경량 골재는 자연적으로 채취되는 일반적인 골재나 인공적으로 제조한 골재를 사용할 수 있다. 본 고안에 사용되는 경량 골재는 그 종류에 특별한 제한이 없지만, 발전소에서 석탄을 연소한 후 발생하는 폐기물인 바텀 애쉬(bottom ash)나 철강 제조시 부산물로 취득되는 괴재 슬래그를 사용하는 것이 자원 재활용에 따른 재료비 절감과 환경 보전상의 이점이 크다.

바텀 애쉬는 발전소에서 발생하는 부산물로서 그 처리가 문제가 되고 있으며 현재는 주로 바다에 매립되고 있는 실정이지만, 본 고안에 따른 방음층에 사용할 경우 폐자원을 재활용한다는 환경상 및 경제적인 이점이외에도 방음층을 구성하는 성분으로서 경량의 자재를 사용함으로써 전체적인 방음층의 무게를 낮출 수 있는 장점이 있다.

바텀 애쉬는 현무암과 유사한 색깔로서 그 크기는 미분 형태로부터 직경이 30 - 40mm 정도의 덩어리진 형태 등 다양하다. 본 고안의 방음층에는 주로 덩어리 형태의 바텀 애쉬가 바람직할 것이다.

또한, 상기 경량 골재로서 철강 제조시 고로에서 발생되는 슬래그를 이용할 수도 있다. 고로 슬래그는 수냉하지 않고 공냉시키면 덩어리진 다공성 고체로 굳어지며 경량이어서 사용상 유리하다.

이상과 같이 본 고안에 따른 건물 층간 구조물용 방음층은 아파트나 오피스텔, 연립 주택, 사무용 건축물 등 공동 주거 건물의 층간 바닥을 시공할 때 단열 방진 구조층으로서 작용하여 건물의 층간 소음 발생을 획기적으로 줄일 수 있다.

시공 방법은 다층 건물의 각 층부에 고무칩과 바텀 애쉬 또는 플라이애쉬 포함하는 단열 방진 바닥재용 혼합물을 이송하고, 층간 바닥 구조물에 직접 살포하여 시공할 수 있다.

본 고안에 따른 시공방법 중 단열 방진 바닥재용 혼합물을 펌프카 등으로 이송시키는 시공방법에서는 상기에 언급된 플라이애쉬와 고 유동화재를 사용하는 것이 작업성 면에서 바람직하다.

본 고안에 따른 공동 주거용 층간 방음층은 고무칩, 바텀 애쉬, 고로 슬래그 등을 내부 구성 성분으로 사용하여 방음 및 방진 효과가 우수할 뿐만 아니라 폐기물을 사용한다는 점에서 자원 재활용의 이점이 있다. 또한, 생산 공정이 비교적 단순하고 자재는 대부분 산업 폐기물을 재활용함으로써 생산비를 줄일 수 있고, 공동 주거 건물에 시공하기가 용이하여 건축 비용 저감 측면에서도 매우 유리하다.

이하, 본 고안의 구체적인 실시예를 도면을 참조하여 설명하지만, 이러한 실시예는 본 고안을 좀더 명확하게 이해하기 위하여 제시되는 것일 뿐 본 고안의 보호범위를 제한하는 목적으로 제시하는 것은 아니며, 본 고안은 후술하는 실용신안등록청구범위의 기술적 사상의 범위 내에서만 정해질 것이다.

먼저, 도 1은 일반적인 공동 주거 건물의 층간 및 인접 공간을 구성하는 구조물을 모식적으로 도시한 것이다. 도 1에서 수평적으로 도시된 부분은 건물의 층간 공간을 구획하는 수평 바닥 벽채(10)에 해당한다. 또한, 수직으로 도시된 부분은 동일 층의 인접 공간을 구획하는 수직 벽채(20)에 해당한다.

수평 바닥 벽채(10)는 통상 콘크리트 슬라브(11) 위에 경량 기포 콘크리트층(13)이 형성되고, 그 위에 난방용 배관 및 시멘트, 바닥 마감재 등으로 이루어지는 바닥 마감층(15)이 형성된다. 상기 수직 벽채는 콘크리트 구조물, 석고보드, 스티로폴, 벽지 등으로 구성된다.

본 고안의 일실시예에 따른 건물의 층간 벽채용 방음벽의 구조를 도 2에 도시하였다. 도시된 바에 따르면, 도 1과 유사한 수평 바닥 벽채 구조에서 상기 경량 기포 콘크리트층(13)을 대신하여 본 고안의 방음층(17)이 삽입되어 있다. 본 고안의 방음층은 그 구성 성분이 콘크리트와 유사하며, 내부에 기공이 포함되어 있고, 경량의 자재 들이 상당 부분 포함되어 있어 상기 경량 기포 콘크리트층(13)을 대체하여도 무방하다.

그러나, 도 3에 도시된 바와 같이 경우에 따라서는 경량 기포 콘크리트층(13)을 포함하는 적층 구조도 가능할 것이다.

상기 방음층(17)은 내부에 고무칩이 네트워킹 구조로 포함되어 있고, 바텀 애쉬나 고로 슬래그 등의 다공성 경량 골재가 포함되어 있어 방진 및 방음에 효과적이다.

상기 본 고안에 따른 흡음층의 내부 구조를 도 4에 모식적으로 나타내었다. 방음층의 구조를 보면, 바텀 애쉬나 고로 슬래그 등의 다공성 경량 골재(31)와 시멘트(또는 시멘트와 미세 골재가 혼합될 수도 있음)(32)가 구조적 네크 워크를 이루면서 내부 곳곳에 다수의 고무칩(33)이 포함되어 있다. 이와 같은 혼합물 구조는 내부에 다수의 공극(34)이 있어 소음을 효과적으로 흡수하여 방음 특성을 유지할 수 있다. 상기 공극(34)은 이해의 편의상 실제 보다 과장되게 도시되었으나 실제로는 매우 미세한 공간으로 되어 있어 바닥 벽채의 구조적 강도에 큰 지장을 주지는 않는다.

이와 같은 본 고안에 따른 방음층은 공동 주거 건물 건축 과정에서 용이하게 시공할 수 있다.

도 5는 그러한 시공 과정의 일례를 단계별로 도시한 것이다. 먼저, 방음층을 구성하는 각 구성 성분들을 준비한다. 큰 건물에 동시적으로 시공을 하기 위해서는 각 구성 성분들이 대량으로 공급되어야 한다. 이를 위해서, 고무칩 저장조, 바텀 애쉬 저장조, 시멘트 저장조 등의 각 구성물을 담고 있는 저장조를 별도로 구비할 필요가 있다. 고무칩 저장조, 바텀 애쉬 저장조, 시멘트 저장조 등을 구비하는 경우에는 각 저장조로부터 공급되는 구성 성분들의 혼합량이 일정한 비율을 유지하도록 하는 것이 중요하다.

다음으로, 준비된 각 구성 성분은 고르게 혼합되도록 믹서에 공급한다. 각 구성 성분을 저장조로부터 공급할 경우 각각의 저장조는 혼합용 믹서에 연결하는 구조가 바람직하다. 믹서에는 플라이 애쉬나, 그 밖에 유동성을 갖도록 물과 고유동화재 등도 함께 혼합된다.

각 구성 성분들을 믹싱한 후, 압송 수단(예를 들어 펌프 및 이와 연결된 이송 파이프)을 통해 시공 장소로 이송한다. 규모가 크고 높이가 큰 건물은 여러 개의 압송 수단을 사용하여 동시적으로 이송할 수도 있을 것이다. 또한, 펌프를 동작시켜 압송 수단을 통해 이송한 방음층 혼합물을 분사 노즐을 통하여 시공 장소의 대상 바닥에 살포한다.

상기 혼합물은 유동 상태를 유지하므로, 시공 현장에서 살포한 다음, 일정 시간 이상 건조시켜 경화하는 단계가 요구된다. 건조 및 경화가 완료되면 건물을 구성하는 다른 구조물 들, 예를 들어 바닥 벽채의 최종 마감재 등을 시공할 수 있다.

이러한 시공 과정은 기존의 건물 건축 과정에 적용할 때 별다른 부가 공정을 요하지 않으며, 건물 건축과 병행이 용이하므로, 건축 비용을 증가시키지 않는 장점이 있다. 경우에 따라서는 본 고안에 따른 방음층을 유동 상태로 레미콘 등의 운반 수단으로 이송하여 건물의 시공 현장에 압송 수단으로 살포하는 방법도 가능할 것이다.

기타, 본 고안에 따른 방음층은 후술하는 청구범위의 기술적 사상의 범위 안에서 다양한 변형 및 개량 그리고 수정이 당업자에게 가능할 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 고안에 따른 방음층은 방음 및 방진 효과가 뛰어나며, 폐자원을 재활용하므로 제조상의 경제성이 우수하고, 또한 시공이 용이하여 산업성 활용성이 매우 크다.

특히, 아파트 등의 공동 주거 건물의 층간 소음 저감에 매우 효과적일 것으로 기대되며, 건물 건축 과정에서 별다른 어려움이 없이 콘크리트 타설과 유사한 방법으로 시공이 가능하여 실제 건설 현장에 적용상의 이점도 매우 클 것으로 예상된다.

도 1은 건물의 벽채 구조를 보인 단면 모식도.

도 2는 본 고안에 따른 방음층을 포함하는 건물의 층간 바닥 벽채 단면도.

도 3은 본 고안에 따른 방음층을 포함하는 건물의 또 다른 층간 바닥 벽채 단면도.

도 4는 본 고안에 따른 방음층의 미세 구조를 보인 모식도.

도 5는 본 고안에 따른 방음층의 시공 과정의 일례를 보여주는 공정도.

*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ***

10: 층간 바닥층 11: 콘크리트 슬라브

13:경량 기포 콘크리트층 15:바닥 마감층

17:방음층 20:수직 벽채

31:경량 골재 32:시멘트

33:고무칩 34:공극

Claims (12)

1. 고무칩, 경량 골재, 시멘트, 플라이 애쉬, 경량 폴, 고 유동화재 및 물을 혼합하여 구성되는

   건물의 층간 구조물용 방음층.
2. 제1항에 있어서, 상기 경량 골재는 바텀 애쉬인 것을 특징으로 하는 건물의 층간 구조물용 방음층.
3. 제1항에 있어서, 상기 경량 골재는 괴재 슬래그인 것을 특징으로 하는 건물의 층간 구조물용 방음층.
4. 삭제
5. 제1항에 있어서, 상기 방음층은 중량비로 시멘트 17.5 ~ 66.1%, 경량골재 20.9 ~ 79.3%, 플라이 애쉬 0.8 ~ 3.9%, 고무칩 4.9 ~ 22.7%, 경량 폴 0.05 ~ 1%,고 유동화재 0.03 ~ 0.21%, 물 5.1 ~ 30.9%로 구성되는 건물의 층간 구조물용 방음층.
6. 제1항에 있어서, 상기 고무칩은 폐타이어를 소정 형태로 분쇄하여 가공한 폐타이어 고무칩인 것을 특징으로 하는 건물의 층간 구조물용 방음층.
7. 콘크리트 슬라브층과, 층간 방음층과, 바닥 마감층을 포함하며,

   상기 층간 방음층은 고무칩, 경량 골재, 시멘트, 플라이 애쉬, 경량 폴, 고 유동화재 및 물을 혼합하여 구성되는

   건물의 층간 구조물용 방음층.
8. 제7항에 있어서, 상기 경량 골재는 바텀 애쉬인 것을 특징으로 하는 건물의 층간 구조물용 방음층.
9. 제7항에 있어서, 상기 경량 골재는 고로 슬래그인 것을 특징으로 하는 건물의 층간 구조물용 방음층.
10. 삭제
11. 제7항에 있어서, 상기 층간 방음층은 중량비로 시멘트 17.5 ~ 66.1%, 경량골재 20.9 ~ 79.3%, 플라이 애쉬 0.8 ~ 3.9%, 고무칩 4.9 ~ 22.7%, 경량 폴 0.05 ~ 1%, 고 유동화재 0.03 ~ 0.21%, 물 5.1 ~ 30.9%로 구성되는 건물의 층간 구조물용 방음층.
12. 제7항에 있어서, 상기 고무칩은 폐타이어를 소정 형태로 분쇄하여 가공한 폐타이어 고무칩인 것을 특징으로 하는 건물의 층간 구조물용 방음층.