KR200403114Y1

KR200403114Y1 - 층간소음 흡수를 위한 다층차음재 구조

Info

Publication number: KR200403114Y1
Application number: KR20-2005-0021374U
Authority: KR
Inventors: 이응석
Original assignee: (주)비엠아이건설
Priority date: 2005-07-22
Filing date: 2005-07-22
Publication date: 2005-12-08

Abstract

본 고안은 건축물에서 충격흡수용 뜬 구조를 이용한 층간차음재에 관한 것으로, 마감몰탈층 상부에서 발생되는 충격을 완충함으로써 진동 및 소음이 상. 하층으로 전달되는 것을 방지하는 것에 그 목적이 있다. 본 고안은 건축물의 바닥 콘크리트 슬라브 위에 시공되는 것으로서, 판상모양으로 이루어진 직사각형의 상판(201) 아래에 돌기(202)를 성형시킨 형태를 다층으로 성형한 것이다. 지면에 닿는 돌기 아랫면을 접지면(203)이라 정의하며, 상판과 돌기, 그리고 접지면과 돌기의 재질은 탄성재질로 이루어진다. 소음과 진동을 효과적으로 흡수하는 구조를 제시하기 위해, 돌기와 접지면의 규격 및 배열에 대한 수학적 모델을 제시한다. 본 고안은 그 자체 단품으로, 또는 기타 재료와 혼용되어 콘크리트 슬라브층(100) 상부에 시공될 수 있다. 본 고안에서 제시하는 방식의 다층간차음재를 구현하였을 경우 중량충격음 저감성능이 크게 향상된다.

Description

층간소음 흡수를 위한 다층차음재 구조{A multi material structure for absorbing transmission noise between floors}

본 고안은 층간소음 및 충격흡수용 차음재에 관한 것으로서, 아파트나 빌라 등 다층으로 이루어진 건물의 슬라브와 바닥재 사이에 충격흡수용 차음재를 설치하여 층간 충격 및 소음을 저하시키는데 그 목적이 있다.

현재, 법적으로 중량충격음 50dB 이하, 경량충격음 58dB 이하를 만족시키도록 법에서 규정하고 있다. 그러나 중량충격음 50dB를 만족시키는 것은 매우 어려운 것으로 알려져 있으며, 특히 작은 방의 경우에는 방바닥의 공진주파수가 저 주파 대역에 존재하기 때문에 중량충격음에 있어서는 오히려 소음이 증폭되는 현상이 일어나는 것으로 보고되어 있다.

이러한 법적, 현실적 문제들을 해결하기 위해 많은 노력들이 있었는데, 지금까지 개발된 층간차음재들의 공통된 특징을 두 가지로 요약하자면 다음과 같다.

첫째, 층간차음재들은 주로 탄성물질로 이루어져 있다. 예를 들자면, EPS(Expendable Polystyrene), PE(polyester), EPP(Expanded Polypropylene), EVA(ethylene-vinylacetate), PU(polyurethane), PET(polyethylene terephthalate) 등의 합성수지와 고무계통 재질 등 상상할 수 있는 모든 종류의 탄성물질을 이용하여 개발되어져 왔다. 그러나 특정 탄성물질을 이용할 때 충분한 차음성능이 나온다는 물질은 현재까지 알려져 있지 않다.

둘째, 층간차음재들은 기본적으로 판상형태로 만들어지는데, 몇몇 경우에 있어서는 판의 하부 또는 상부에 돌출형 돌기, 또는 볼록하거나 오목한 문양들을 성형하는 방식을 취해왔다. 그러나 그러한 제품들이 충분한 차음성능을 내기 위해서는 차음재의 두께가 매우 두꺼워야 하는 단점이 있다. 두꺼운 차음재는 그 자체가 가격 상승의 원인이 될 뿐만 아니라, 온돌의 기포층을 얇게 타설할 수 밖에 없는 큰 약점이 있다. 따라서, 층간소음을 보다 더 효율적으로 차단함과 동시에 전체 차음재 두께를 줄일 수 있는 새로운 방식의 차음재 구조에 대한 정량적인 연구와 개발이 요구되었다.

본 고안은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 건물에서 발생되는 층간소음을 법적 기준 이하로 만족시키기 위해, 마감 몰탈층(400)과 바닥 콘크리트 슬라브(100) 사이에 시공할 수 있는 적절한 층간차음재(200)를 구현함에 그 목적이 있다. 특히 중량충격음 차단효과를 크게 향상시키면서도 동시에 제품의 두께를 최소로 줄이는데 효율적인 층간차음재의 구조를 제시하고자 한다.

수많은 시편제작과 테스트를 통해 얻어진 데이터를 분석해보았을 때, 지금까지 나온 층간차음재들 보다 크게 향상된 소음차단 성능을 달성하기 위한 본 층간차음재 고안의 구성은 다음과 같다.수많은 시편제작과 테스트를 통해 얻어진 데이터를 분석해보았을 때, 기존보다 크게 향상된 소음차단 성능을 달성하기 위한 본 층간차음재 고안의 구성은 다음과 같다.

먼저, 기본차음구조체(200a)는 직사각형 형태의 상판(201)을 15mm 이내의 두께로 만들고(단, 가로, 세로의 길이는 임의로 한다), 그 하부에 소음 및 충격을 흡수하기 위해 돌기(202)를 적절한 배열로 성형한다. 이 돌기들이 층간에 전달되는 소음과 진동을 흡수하는 역할을 한다.

돌기(202)는 원뿔, 원통, 육면체를 포함하여 임의의 형태를 가지는 입체로 성형할 수 있다.(모양은 중요하지 않다.) 단, 돌기(203)의 높이, 즉 돌기의 하단부부터 상판(201)의 하부면까지의 수직 높이가 15mm 이하인 특성을 가진다.

접지면(203)은 돌기의 하부면으로서, 층간차음재가 시공되었을 때에 돌기(202)가 바닥에 접하게 되는 전체면을 지칭한다. 접지면(203)은 임의의 3차원 자유 곡면으로 성형할 수 있다. 기본차음구조체는 접지면 면적의 총합 대 슬래브 바닥면의 면적의 비율이 0.3 이하여야 한다.

돌기(202)를 배열하는 방법은 다음과 같다. 상판(201)의 하부에 돌기(202)가 N개 가 존재한다고 가정하자. 또한, 각각의 돌기의 접지면(203)의 무게중심을 나타내는 3차원 위치벡터를 P_k (k = 1,2,…,N)라 정의하자. 이때, L_min의 조건과 정의는 아래의 수식과 같다.

L_min ≥ 30mm

L_min ≡ Min(|P_i- P_j|) (단, i,j = 1,2,…,N, i≠j)

위의 수식을 만족하도록 돌기(202)들을 상판(201) 하부에 배열하는 것을 본 발명의 특징으로 한다. 이 조건을 만족시키는 조건 하에서 돌기들을 자유롭게 배치할 수 있다.

이렇게 상판(201), 돌기(202), 접지면(203)으로 구성된 기본차음구조체(200a)를 두 장, 또는 세 장 이상의 다층구조로 얹는 것을 층간차음재(200)로 명명한다. 기본차음구조체(200a) 한 장을 층간차음재로 사용할 수도 있으나, 기본차음구조체(200a)를 다층구조로 쌓게 되면 차음성능에 있어서 큰 발전이 있다. 예를 들어, 기본차음구조체(200a) 두 장을 적층시키면, 중간에 있는 상판이 떨림판 역할을 하여 소음진동을 추가로 흡수하는 효과가 생겨 각각 두 개의 기본차음구조체가 가지는 소음진동 감소효과의 단순 산술합산 이상의 효과를 가져다준다. 따라서, 하나의 기본차음구조체(200a)만 층간차음재(200)로 사용하는 것보다는, 두 장 이상의 기본차음구조체(200a)를 적층시킨 다층구조의 층간차음재를 구성하면 동일 제품높이에서 더 큰 소음진동 감소효과를 얻을 수 있다.

기본차음구조체(200a)를 여러층으로 적층시킬때, 돌기(202)가 아래쪽에 있는 기본차음구조체의 상판(201)을 파고들 수 있으므로, 안정성을 위하여 기본차음구조체 사이에 평판(204)을 추가로 삽입할 수 있다.

기본차음구조체(200a)는 탄성 재료로 성형하는데, EVA, EPP, PP, PS, EPS, ABS, PU, PET 등을 포함한 합성수지계열과 고무계열 수지를 모두 포함하며, 여러 종류의 재질을 혼합하여 사용할 수 있는 것을 특징으로 한다.(예: 상판은 EVA, 돌기는 EPP, 접지면은 PU 재질로 구현)

또한, 본 층간차음재는 열전달을 방지하기 위하여 발포폴리스티렌을 층간차음재 아래 혹은 위에 함께 사용할 수 있다.

기본차음구조체 두 장으로 이루어진 층간차음재를 구현하여 시공하면, 떨림판 효과로 인하여 기본차음구조체 한 장이 가지는 중량충격음 저감효과의 두 배 이상의 향상된 결과를 나타낸다.

제 1a, 1b, 1c, 1d 도는 각각 본 고안에 따른 층간차음구조체에 대한 예시인데,

제 1a도는 층간차음구조체에 대한 사시도

제 1b도는 층간차음구조체에 대한 정면, 배면, 좌측면, 우측면도 (모두 동일)

제 1c도는 층간차음구조체에 대한 평면도

제 1d도는 층간차음구조체에 대한 c저면도

제 2a도는 층간차음구조체를 두 개를 적층시킨 층간차음재 사시도

제 2b도는 층간차음구조체를 세 개를 적층시킨 층간차음재 사시도

제 3도는 층간차음구조체 두 개가 적층된 층간차음재를 이용한 층간 바닥구조를 보인 단면도

* 도면의 부호에 대한 설명

100. 콘크리트 슬라브층

200. 층간차음재 200a. 기본차음구조체

201. 상판 202. 돌기 203. 접지면

300. 경량 기포 콘크리트

400. 마감 몰탈층

Claims

판상형태의 상판(201) 아래에 탄성재질로 성형된 임의의 형태의 돌기(202)가 임의의 개수로 성형 되어 있고, 돌기 아래에는 바닥과 닿는 접지면(203)으로 이루어진 기본차음구조체(200a)가 여러 개의 다층구조로 적층된 형태를 특징으로 하는 층간차음재.
청구항1에 있어서, 기본차음구조체(200a)에 성형되어 있는 각각의 돌기(202)는 그 높이가 20mm 이하인 것을 특징으로 하는 층간차음재.
청구항1에 있어서, 접지면(203) 면적의 총합을 상판(201)의 상부면적으로 나눈 값이 0.3 이하인 것을 특징으로 하는 층간차음재.
청구항1에 있어서, 각각의 돌기(202)의 무게중심의 위치를 나타내는 3차원 벡터를 P_k (k=1,2,…,N, 단 N은 상판의 아래에 성형되어 있는 돌기의 총 개수)라 정의하고, 또한, L_min ≡ Min(|P_i- P_j|) (단, i,j = 1,2,…,N, i≠j) 라고 정의하자. 이때, P_i및 P_j 는 임의의 돌기의 무게중심의 위치가 되며, L_min의 의미는 임의의 두 돌기의 무게중심의 간격 중 가장 짧은 거리를 의미하게 된다. 이때 돌기의 배열이 L_min ≥ 30mm 의 조건을 만족하는 것을 특징으로 하는 층간차음재.
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