KR200422319Y1 - 단열기능을 겸한 바닥충격음 방지패널 - Google Patents

Abstract

본 고안은 건축물의 소음제어에 관한 기술로서, 건물의 바닥에 가해지는 충격에 의한 소음이 인접지역으로 전파되는 것을 차단하는 기능을 가지면서 단열기능을 겸비한 건축용 자재에 관한 기술이다.

본 고안인 단열기능을 겸한 바닥충격음 방지패널은 건물의 바닥에 시공되고, 패널 형상을 취하고 있는데, 모판과 탄성체로 구성되어 있다. 모판은 일정 두께를 가진 단열재료로 제작되는 판이며, 이 모판의 모재면에 탄성체가 삽입되는 구멍이 있고 여기에 탄성체가 삽입되어 전체적으로 패널을 구성한다.

본 고안인 단열기능을 겸한 바닥충격음 방지패널은, 단열기능을 주로 담당하는 단열판과 진동의 전달을 차단하는 탄성체를 분리하여 병렬로 배치함으로써, 단열판이 영구압착을 일으키지 않아 단열 성능이 장기간 설계시 고려한 성능으로 유지된다. 그리고, 본 고안은 시공이 아주 간편하고, 아주 높은 정도로 진동을 차단할 수 있어서 다층 주거용 건물의 중량충격음까지 차단할 수 있다.

바닥충격음, 구조전달음, 진동, 소음, 뜬 바닥구조

Description

단열기능을 겸한 바닥충격음 방지패널{Panel for Preventing Floor Shock Noise with Heat Isolation Effect}

도 1은 본 고안인 단열기능을 겸한 바닥충격음 방지패널 조립도이다.

도 2는 탄성체이다.

도 3은 본 고안인 패널의 하중-변형 선도이다.

※ 도면의 주요 구성품 명칭

100 : 모판 200 : 탄성체

본 고안은 건축물의 소음제어에 관한 기술로서, 건물의 바닥에 가해지는 충격에 의한 소음이 인접지역으로 전파되는 것을 차단하는 기능을 가지면서 단열기능을 겸비한 건축용 자재에 관한 기술이다.

건물의 한 지점에 진동 또는 충격이 가해지면 그 부위의 건물 구조체가 진동을 하게 되고, 이 진동이 건물구조체를 따라 주변지역으로 전파되고, 그 주변지역의 건물구조체가 진동을 하면 그 구조체와 접한 공기가 진동하여 소음이 발생한다. 이와 같은 메커니즘에 의하여 발생하는 소음을 구조전달음(Structure Borne Noise)이라고 한다.

통상적인 건물의 구조체는 철골 또는 콘크리트 등 내부 진동 감쇠가 거의 없는 탄성 재료인데, 이러한 구조체를 따라 진동은 진동 또는 충격이 가해진 곳으로부터 상당히 먼 곳까지 전달되고, 이에 따라 건물의 넓은 지역에서 소음문제를 야기한다.

특히 아파트와 같은 다층의 공동주택의 경우, 위층의 바닥이 바로 아래층의 천장이되고, 아이들이 뛰어다니는 충격 등에 의한 구조전달음이 아주 큰 문제로 대두 되어 이웃 간 분쟁 또는 민원의 대상이 되고 있다. 이와 같이 공동주택의 상하층 사이에서 충격에 의하여 발생하는 구조전달음을 특히 바닥충격음 또는 층간충격음으로 부르고 있다.

아파트 등 공동주택에서 문제가 되는 바닥충격음은 크게 경량충격음과 중량충격음으로 대별되는데, 경량충격음은 의자 끄는 소리, 가벼운 보행시 발자국 소리 등 약한 충격 또는 진동에 의한 소음을 말하고, 중량충격음은 아이들이 뛰는 소리, 공 튀기는 소리, 무거운 물건 떨어뜨리는 소리 등 큰 충격에 의한 소음을 말한다.

최근 지가의 상승과 생활의 편리성 때문에 아파트, 빌라 등 다층 공동주택이 보편화되고 있고, 이에 따라 층간소음문제로 이웃 간 분쟁도 자주 일어나고 있다. 이러한 추세에 따라 층간소음방지 기술에 대한 관심이 증대하고 있고, 다양한 형태의 층간소음 방지재료가 개발되고 있다.

바닥충격음은 상기한 바와 같이 그 원인이 진동에 있으므로, 이를 차단하려 면 진동의 전달을 차단하면 된다. 진동의 차단은 기계 등의 방진설계에서 이미 많이 적용되고 있는데, 진동이 전달되는 부위를 질량-스프링 시스템의 진동계로 구성하여 이 시스템 외부로 진동가진력이 전달되는 것을 차단하는 방식을 취하고 있다. 바닥충격음 차단의 경우, 바닥을 탄성 재료를 이용하여 이중 슬래브로 하는 방식이 보편적으로 적용되는데, 상부슬래브 및 그 상부의 물체들이 질량의 기능을 하고, 상, 하부슬래브의 사이에 설치되는 탄성 재료가 스프링의 기능을 한다.

상기한 바와 같이 바닥충격음의 차단에는 사용하는 탄성 재료가 문제가 되는데, 지금까지 개발되어 사용되고 있는 바닥충격음 방지재료로는 코르크판, 폐타이어칩, 천연고무판, 합성고무판 등의 탄성체로 제작되는 판이 사용된다. 층간소음 방지를 위한 건물 바닥의 구조는, 기본바닥 슬라브 위에 상기한 판을 설치하고, 그 위에 다시 바닥콘크리트 또는 몰타르를 타설한 이중바닥구조로 하여 그 위에서 발생한 충격 또는 진동이 건물의 구조체로 전달되는 것을 방지하는 방식을 취하고 있다.

현재까지 개발되어 사용되고 있는 층간소음 방지재료는 모두 단일 판으로 구성되거나, 물성이 각각 다른 판을 수 겹으로 적층하여 구성된다. 그리고, 판의 면에 요철을 형성하여 구조체와의 밀착을 좋게 하거나, 스프링상수를 줄이기도 한다.

이러한 판은 바닥의 전면에 설치되어 층간 단열기능도 겸하게 된다. 이러한 형태의 방진재료는 건물바닥의 하중과 그 위에 부가되는 가구, 집기, 사람 등의 중량을 모두 지지하여야 하고, 그에 상응하는 하중지지능력을 가지려면 판의 스프링상수 값(그 판위에 작용하는 하중/그 하중에 의한 판의 압축 변형)이 커야 한다. 즉 판이 제법 딱딱하여야 한다.

상기와 같이 스프링상수 값이 큰 판은 진동차단성능이 높지 않다. 만약 진동차단 성능을 높이려면 스프링상수 값이 작은 판, 즉 무른 판을 사용하여야 하는데, 이 경우 시간이 경과함에 따라 판이 압착되어 탄성을 상실하고, 그에 따라 진동차단기능도 상실하는 문제점이 있다.

층간소음 자체만 차단하려면 일반 기계의 방진, 즉 진동방지 기술을 응용하여, 건물의 바닥을 고무, 금속스프링 등의 탄성 재료를 사용하여 뜬바닥(Floating Floor) 구조로 하면 된다. 그러나 이 경우 부분적으로 배치된 탄성체에 하중이 고르게 작용하게 하려면 시공이 아주 난해하고, 건물의 층간에 단열이 되지 않아서 열 관류율이 높아 문제가 된다. 따라서 이러한 방식은 아직 주택의 층간소음방지에 적용된 바가 없다.

상기한 바와 같이 현재까지 개발된 공동주택의 층간소음 방지 재료는, 스프링상수가 너무 높은 딱딱한 판을 이용함으로써 진동의 차단이 불충분하여 경량충격음 정도는 차단을 할 수 있으나, 중량충격음의 차단에는 미흡한 실정이다. 그리고 제품의 가격을 저렴하게 하기 위해서 또는 진동차단만을 염두에 두고 스프링상수가 너무 낮은 무른 판을 사용할 경우 시공 초기에는 중량충격음까지 잘 차단하는 듯하나, 시간이 경과함에 따라 탄성재료 판에 영구압착이 생겨 바닥에 크랙이 발생하고 충격음 차단기능도 현저히 저하되는 문제점이 있었다.

그리고, 판이 영구변형을 일으켜 압착이 되면 열전달계수 등 열전도 특성도 변하므로 단열성능도 설계시에 예측한 값으로 유지되지 않는다.

물성이 각각 다른 판을 수 겹을 적층을 하더라도, 이는 스프링을 직렬로 결합한 것과 같고, 각각의 판에는 상부에서 작용하는 하중이 전부 부가된다. 따라서 이와 같은 적층판도 단일 판이 가지는 문제점을 해결할 수 없다.

건물, 특히 공동주택의 바닥충격음을 중량충격음까지 완벽하게 차단하려면, 이중바닥에 사용되는 탄성판이 중량 충격음을 유발하는 큰 진동을 일정 수준 이하로 차단할 수 있도록 적절한 스프링 상수를 가져야 하고 또한 그 스프링상수 값이 장기간 유지되어야 한다.

그리고, 여기에 사용되는 탄성판은 바닥충격음의 차단 이외에도 충분한 단열 성능을 구비하여여 한다.

또한 이 탄성판은 대단위 아파트에 사용할 수 있을 정도로 저렴하여야 하고, 시공이 간편하여야 한다.

본 고안인 단열기능을 겸한 바닥충격음 방지패널은 상기한 문제점을 해결하기 위한 새로운 형태의 바닥충격음 방지용 탄성판이다.

본 고안인 단열기능을 겸한 바닥충격음 방지패널은 건물의 바닥에 시공하기에 적절한 크기의 패널 형상을 취하고 있는데, 모판(100)과 탄성체(200)로 구성되어 있다.

모판(100)은 일정 두께를 가진 글라스울(Glass Wool), 스티로폼 등의 단열재료로 제작되는 판이다. 모판의 모재(101) 면에는 도 1에 도시된 바와 같이 탄성체(200)가 삽입되는 구멍(102)이 모재를 관통하여 가공되어 있다. 상기 구멍(102)의 직경은 탄성체(200)가 그 날개가 접히면서 빠듯이 삽입될 정도로 정한다. 모판(100)의 두께는 에너지합리화법 등 관련 법규에서 정한 열 관류량을 만족시킬 수 있을 정도로, 사용 재료와 그 열전도율을 감안하여 정한다.

그리고, 판의 하면과 상면에는 모판을 보호하고, 시공 중 물, 기타 오염물질이 모재 내부로 침투하는 것을 방지하기 위하여 합판 또는 필름(103)을 접착할 수 있다.

탄성체(200)는 천연고무 또는 우레탄고무, 네오프렌고무 등의 합성고무로 제작되고, 도 2에 도시된 바와 같이 원 또는 사각 단면의 기둥(201) 형상이며, 측면 중앙의 둘레에 날개(202)가 둘러져 있다.

탄성체(200)의 기둥(201)의 높이는 모판(100)의 두께와 같은 치수로 하거나, 탄성체가 정격 압축하중을 받아 압축변형이 된 상태에서의 높이가 모판의 두께와 같도록 모판보다 약간 높게 한다. 날개(202)는 그 폭을 10mm 내외로 하고, 그 두께를 1mm 내지 2mm로 하면 충분하다.

상기 탄성체(200)는 고무 성형금형으로 일체로 몰딩하여 제작하면 된다.

본 고안인 패널의 조립은 모판(100)의 구멍(102)에 탄성체(200)를 힘을 약간 가하여 삽입하여 한다. 이렇게 하면 탄성체(200)의 날개(202)가 기둥(201)의 측면으로 접혀 눌린 상태로 모판의 구멍(102)의 내면에 밀착되어 삽입된다. 날개(202) 는 기본적으로 기둥(201)과 같은 탄성체인 고무 등으로 제작되므로, 원래 상태로 복원하려는 힘에 의하여 모판의 구멍(102) 내면에 밀착되어 고정된다.

본 고안인 단열기능을 겸한 바닥충격음 방지패널의 기능은 다음과 같다.

모판(100)은 그 재료가 단열재이므로 기본적으로 열전달을 차단하는 기능을 한다. 그러나, 대부분의 단열재도 낮은 하중하에서는 탄성을 보유하고 있으므로, 모판의 구멍에 삽입된 탄성체(200)와 함께 진동 차단기능을 일부 가진다.

탄성체(200)는 그 상부의 바닥 자체 중량을 포함하여 가구, 집기 인원 등이 바닥에 미치는 하중을 대부분 지지하고, 이 하중을 받아 일정량만큼 압축변형이 생긴 상태로 바닥을 지지하고 있다. 이 탄성체(200)는 탄성을 장기간, 일정하게 보유하고 있는 것으로 검증이 되어 기계 등의 방진 재료로 광범위하게 사용되는 방진재료인 천연고무 또는 합성고무로 제작되므로 시간이 오래 경과 하더라도 그 탄성 특성이 안정되게 유지되고, 그 상면에서 발생한 충격진동이 건물의 구조체로 전달되는 것을 방지한다.

탄성체의 직경과 높이는 하나의 탄성체에 작용하는 하중을 계산하고, 그 하중에서 충격음 방지에 충분한 정도의 스프링상수를 가지도록 정하면 된다.

상기와 같이 모판(100)에 탄성체(200)가 결합된 패널은 모판 스프링과 탄성체 스프링이 직렬로 결합된 형태가 되고, 그 상부에 작용하는 하중이 모판과 탄성체에 분산되어 지지된다.

고밀도 글라스울, 스티로폼 등의 단열재도 낮은 하중 상태에서는 탄성을 유지하지만, 그 스프링 상수는 탄성체에 비하여 아주 낮고, 대부분의 하중은 탄성체 가 부담한다. 그리고 모판(100)의 스프링 특성은 도 3의 그래프의 (1)선과 같고, 탄성체(200)의 스프링특성은 (2)선과 같다. 그리고 패널 전체는 모판(100)과 탄성체(200)의 두 스프링이 병렬로 결합된 형태이고, 그 스프링 특성은 (1)선과 (2)선값의 합한 값인 (3)선과 같다.

도 3의 그래프에서 알 수 있듯이, 정격하중상태에서는 탄성체(200)의 지지하중이 모판(100)의 지지하중에 비하여 아주 높아, 대부분의 하중을 탄성체(200)가 부담하고, 모판(100)에는 약간의 하중밖에 걸리지 않아 모판이 영구압착을 일으키지 않는다. 그리고, 이 그래프에서 특정 점에서 곡선의 기울기가 스프링상수를 나타내는데, 탄성체(200)의 스프링 상수가 모판(100)의 스프링상수에 비하여 아주 높아, 진동의 차단성능은 탄성체의 진동차단특성과 같다고 보아도 무방하다. 따라서, 탄성체(200)의 진동차단 성능이 유지되는 한 패널 전체의 진동차단성능도 그대로 유지된다.

본 패널의 시공방법으로는 적정 크기(2m×1m 등)의 패널을 그대로 건물의 골조바닥 위에 틈새가 없게 설치하고, 여백이 남는 부위에는 상기 패널을 필요한 크기로 절취하여 시공부위 전면을 빈틈없이 설치한다. 그리고 상면을 합판 또는 좀 두꺼운 비닐막으로 보호를 한 다음, 통상의 방바닥과 같이 콘크리트 또는 몰타르를 타설하면 된다. 본 고안인 패널을 사용할 경우 이와 같이 시공이 아주 간단하다.

본 고안인 단열기능을 겸한 바닥충격음 방지패널은, 단열기능을 주로 담당하 는 단열판과 진동의 전달을 차단하는 탄성체를 분리하여 병렬로 배치함으로써, 단열판이 영구압착을 일으키지 않아 단열 성능이 장기간 설계시 고려한 성능으로 유지된다.

그리고, 탄성체로는 그 진동차단효과가 검증된 방진재료를 사용함으로써, 충격진동의 차단에 의한 바닥충격음 저감성능 또한 설계시 예측한 성능으로 유지된다.

본 고안인 단열기능을 겸한 바닥충격음 방지패널은 시공이 아주 간편하고, 아주 높은 정도로 진동을 차단할 수 있어서 다층 주거용 건물의 중량충격음까지 차단할 수 있다.

Claims (2)

1. 일정 간격으로 그 면에 하기 탄성체가 삽입되는 구멍을 가지고, 일정 크기와 두께를 가진 판상의 단열재로 제작되는 모판;

   그리고, 천연고무 또는 합성고무로 제작되고, 상기 모판의 두께와 같거나 압축변형량만큼 더 큰 높이를 갖는 원 또는 사각 단면을 가지는 기둥 형상이며, 그 측면의 둘레에 일정 두께와 폭을 가진 날개가 둘러져 있고, 상기 모판의 각각의 구멍에 삽입되어 조립되는 탄성체;

   를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 단열기능을 겸한 바닥충격음 방지패널.
2. 제1항에 있어서, 상기 단열기능을 겸한 바닥충격음 방지패널은, 그 상면 또는 상하 양면이 비닐필름 또는 합판으로 보호되는 것을 특징으로 하는 단열기능을 겸한 바닥충격음 방지패널.

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