KR20090029322A

KR20090029322A - 소음 감소 구조를 갖는 노면의 그루브 구조

Info

Publication number: KR20090029322A
Application number: KR1020070094466A
Authority: KR
Inventors: 손철주; 손남용
Original assignee: 손철주; 손남용
Priority date: 2007-09-18
Filing date: 2007-09-18
Publication date: 2009-03-23

Abstract

본 발명은 소음 감소 구조를 갖는 노면의 그루브 구조에 관한 것으로서, 그루브의 내측면을 따라서 요철/요홈이 형성된 소리감쇠부를 포함하는 것을 특징으로 하므로, 소리감쇠부를 통하여 그루브가 생성된 도로에 발생하는 소음을 감쇠시킨 효과가 있으며, 또한, 소리감쇠부는 3차원적 구조를 이루고 있으므로 어떤 기종의 타이어라고 하여도 그 형상을 추종하여 그립할 수 있으므로 제동력을 향상시켜 차량이 빗길이나 눈길에서도 미끄러지는 것을 방지한 효과가 있다.

상쇄, 소리감쇠부, 그루브, 줄눈, 도로, 노면, 회절소음, 팽창소음, 요홈, 요철

Description

소음 감소 구조를 갖는 노면의 그루브 구조{The Groove Structure Of the Road Surface Having Noise Cancelling Formation}

본 발명은 도로나 공항 활주로, 그 이외의 주차장 출입구 등의 램프(ramp) 등 그 노면에 제동거리 단축과 수막 또는 미끄럼 현상으로 인한 안전사고 예방을 위해 주행방향 또는 그 주행방향과 교차방향으로 설치되는 그루브(Groove) 구조 개선에 관한 것으로, 특히 타이어의 트레드(tread)가 노면에 접해 구름운동(rolling)을 반복하는 과정에서 그루브에서 압축된 공기가 빠져나올 때 발생하는 팽창음으로 인한 소음 및 회절소음을 상쇄시키도록 한 소음 감소 구조를 갖는 노면의 그루브 구조에 관한 것이다.

콘크리트 또는 아스팔트 등의 재질에 의한 도로는 표면이 매끄럽게 형성되어 곡선형 도로나 경사형 도로 등에서 주행하는 자동차의 미끄럼 또는 수막현상 등에 의한 자동차 안전사고의 발생이 우려되고 있다. 따라서 챠랑의 미끄러짐에 의해 사고 등을 예방하기 위하여 도로의 노면에 미끄럼 저항성을 부가하기 위해 그루브를 형성하고 그루브에 의해 생성된 요철에 의해 자동차 주행의 안전사고를 방지케 하 고 있다.

이러한 그루브는 도로의 포장 공사시 그 도로의 길이방향 또는 폭방향으로 형성되어 노면의 배수 성능을 향상시킨다. 따라서, 수막에 의해 자동차가 미끄러지는 현상을 방지하여 교통사고를 예방하는 기능을 수행하며, 또한, 그루브 자체가 거친 노면을 형성하고 타이어의 트레드를 그립하는 기능을 하므로 그 결과로 차량의 제동거리가 단축되어 안전사고를 예방하는 효과를 얻고 있는 것이다.

그런데, 그루브는 노면의 미끄럼 저항성을 높이어 미끄럼을 예방하여 교통사고를 감소시키는 효과는 있었으나, 이에 반하여 타이어와 노면의 접촉시 마찰음과 그루브와의 충격 등으로 인한 진동소음과 그루브에 갇혀 압축된 공기가 배출하는 과정에서 팽창음이 필연적으로 발생하는 등의 소음 발생 원인을 제공하게 되고, 이렇게 발생한 소음을 도로 소음공해의 주요인이 되고 있는 것이다.

이와 같은 문제점을 해결하기 위하여 대한민국등록특허 제10-0452051호에는 그 그루브의 폭을 2.0∼4.0㎜로 하고, 깊이를 1.0∼1.5㎜로 하며, 랜드를 1.5∼3.5㎜의 크기로 하여 소음을 저감시킨 발명이 개시되어 있다. 그러나, 이와 같은 기존의 발명은 그 소음을 저감시키기 위하여 그 그루브의 폭과, 깊이를 줄이고, 랜드의 크기를 작게 하여 마찰소음을 줄인 것일 뿐 근본적으로 그 소음을 저감시키지 못한 문제점이 있다.

예컨대, 종래 발명과 같이 타이어의 트래드는 각개의 그루브와 인접한 그루브 사이의 피치가 동일하게 나타나고 각 그루브의 동일지점에서의 그루브의 깊이가 동일한 경우, 각 개의 그루브나 랜드에서 발생하는 소음의 주파수가 동일하게 되고 따라서 하나의 주파수 피크대를 이루게 되어 소음이 합쳐져 증폭된다. 즉, 두 파동이 2배, 4배로 중첩되어 합성파가 발생하는 문제점은 여전히 상존하게 된다는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 그 목적은 도로의 노면에서 차량 등의 구동에 의해 도로 노면과 타이어에서 발생하는 회절소음(Diffraction of Sound Wave)을 그루브 내측의 측면의 요홈 내부로 유도한 후 그 음파 위상이 180°의 역위상으로 방출하여 상쇄시켜 소음의 크기를 감쇠시키도록 한 소음 감소 구조를 갖는 노면의 그루브 구조를 제공하는 데에 있는 것이다.

본 발명의 소음 감소 구조를 갖는 노면의 그루브 구조는, 그루브의 내측면을 따라서 등간격으로 배치된 요홈을 포함하는 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명은 그루브 내측의 측면부에 소음 발생원의 상쇄 간섭형 요홈을 통해 차량의 타이어와 노면의 접촉에 의해 발생하는 진동소음, 팽창소음 등을 감쇠시킨 효과가 있다.

또한, 본 발명의 소리감쇠부는 3차원적 구조를 이루고 있으므로 어떤 기종의 타이어라고 하여도 그 형상을 추종하여 그립(grip)할 수 있으므로 제동력을 향상시켜 차량이 빗길이나 눈길에서도 미끄러지는 것을 방지한 효과가 있다.

또한, 본 발명은 직선 일변도의 도로 패턴에서 요철 및 요홈에 곡선을 가미할 수 있으므로 노면의 경관을 미려하게 할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 종형 또는 횡형의 그루브를 갖는 노면에 설치된 소리감쇠부의 일부 구조를 나타낸 사시도이며, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 요홈을 포함하는 소리감쇠부의 각 구성부분을 나타낸 사시도이다.

도 1 및 도 2를 참조하여 보면, 소리감쇠부(20)는 그루브(줄눈 포함)(10) 내측에 형성된 다수의 요홈(22)과 인접한 요홈(22)의 생성에 의해 자동으로 대응하여 생성된 다수의 요철(24)로 구성된다. 즉, 소리감쇠부(20)는 그루브(10)의 양 측면으로 다수개의 반원형 또는 다각형의 요홈(22)이 형성된 것이고, 이에 대응하여 자연적으로 그 좌우로 요철(24)이 형성된 것이다. 이때, 바람직하게는 반원형 또는 다각형의 요홈(22) 및 요철(24)은 그루브(10)를 따라서 대칭되게 구성하며, 마주보는 2개의 요홈(22)의 중심에 원점을 구성하고 그 원점을 중심으로 대칭으로 구성할 수도 있다. 또는 그루브(10)의 중심을 따라 비대칭적으로 구성할 수도 있다.

도 1에는 종형(세로) 구조가 도시되어 있지만, 횡형(가로) 구조도 종형 구조와 동일한 방법으로 그루브(10)를 따라 반원형 또는 다각형의 요홈(22)을 구성하여 횡형의 그루브(10) 내에 발생하는 음파를 효과적으로 상쇄시킬 수 있다.

그루브(10) 내에서의 소음 감쇠 메카니즘을 살펴보면 다음과 같다. 먼저 도로와 노면에 의해 나오는 도로 소음원인 회절소음 및 팽창소음이 소리감쇠부(20), 특히 요홈(22)에 유도되고 유도된 회절소음 또는 팽창소음은 요홈(22) 내에서 그 음파 위상이 180°로 전환되어 상호 상쇄된다. 그리고, 그루브(10) 내에서 소리감쇠부(20)를 통과하지 않은, 즉 그 음파 위상이 0°인 원래의 회절소음은 요홈(22)내에서 180°로 전환된 음파 위상과 가산되어 상쇄된다.

보다 상세하게 설명하면, 소리감쇠부(20)는 그루브(10) 내측 마주보는 양측에 위치하여 저음역(20㎐∼160㎐), 중저음역(160㎐∼315㎐), 중음역(315㎐∼2500㎐)까지의 범위에서 발생된 음파를 감쇠시킬 수 있지만, 특히, 300㎐∼1000㎐의 낮은 주파수 대역의 소음 감쇠에 적합한 튜닝음을 생성하여 타이어와 도로 노면에서 발생한 음파 중 해당 주파수 대의 음역의 음파를 감쇠시킨다.

또한, 소리감쇠부(20)는 그루브(10)와 함께 3차원적 구조를 이루고 있으므로 어떤 기종의 타이어라고 하여도 그 형상을 추종하여 그립할 수 있으므로 제동력을 향상시키는 동시에 그 소음도 감소시킬 수 있다.

그루브(10) 내측에 연속하여 형성된 소리감쇠부(20)의 요홈(22)과 요철(24)은 바람직하게는 서로 대응하여 마주보도록 구성한다. 그리고, 요홈(22) 단면의 형상에 있어서는 반원형 또는 다각형으로 구성한다. 다각형의 예를 들면, 직사각형, 상부가 잘린 형태의 반원형, 상부가 잘린 형태의 삼각형, 삼각형, 이등변 삼각형, 상부가 잘린 타원형, 타원형, 원추형, 육각형 등이 가능하며, 이들을 조합한 보다 기하학적인 형상도 모두 가능하다. 그리고, 요홈(22) 각각의 크기를 다르게 배치할 수 있으며, 각각 다른 형태의 요홈(22)을 각각 구성하고 그 배치 간격에 있어서도 차등을 두어 구성할 수 있음을 당업자라면 쉽게 이해할 수 있을 것이다.

한편, 그루브(10)에 형성되는 요홈(22) 또는 요철(24)의 폭(W)은 2∼80㎜로 구성하고, 요홈(22) 또는 요철(24)의 깊이 또는 높이(H)는 2∼40㎜로 구성하며, 요홈(22) 또는 요철(24)의 길이(L)는 0.5∼50㎜로 구성하고, 요홈(22)과 요홈(22) 또는 요철(24)와 요철(24) 간의 간격(P)은 5∼150㎜로 구성하는 것이 바람직하다.

이와 같이 구성함으로써, 소음 발생원(차량 내 및 노면)에서의 소음을 4∼5dB 감소시키고 주행성을 향상시킬 수 있다. 또한, 아래의 표 1은 각각의 경자동차, 승용차 및 화물차에 의한 소음 감쇠를 측정한 표이다.

따라서, 타이어에 의해 발생하는 노면의 소음 발생 제어뿐 아니라 자동차 소음의 노면 반사되는 소음의 경감이라는 2가지 효과를 나타낼 수 있다.

차량의 진행방향에 대하여 그루브(10)를 종방향으로 배치한 경우, 이는 대체적으로 차량이 곡선도로에서 진향방향을 이탈하는 것을 방지하기 위한 것이다. 그러나, 본 발명의 요홈(22)을 종방향의 그루브(10)에 설치함으로써, 차량이 진행방향을 이탈하는 것을 방지할 뿐만 아니라 미끄러짐 및 슬립 현상도 예방할 수도 있다. 마찬가지로 그루브(10)가 횡방향 또는 불규칙한 패턴으로 생성되어 있는 경우에도 그루브(10)와 요홈(22)의 작용에 의해 미끄러짐 및 이탈을 방지할 수 있다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 방사형 그루브를 갖는 노면에 설치된 소리감쇠부의 일부 구조를 나타낸 평면도이다.

도 3을 참조하여 보면, 방사형 구조로 제조된 콘크리트 또는 아스팔트 등에 고무매트, 와이어 템플릿 또는 스텐실(무늬지) 등을 이용하여 그루브(10)를 갖는 방사형의 무늬를 만들 수 있다. 이때, 방사형의 무늬에 의해 그루브(10)가 만들어 지면, 그 그루브(10)의 내측으로 도 1과 같은 소리감쇠부(20)를 형성시키도록 구성한 것이다.

전술한 예에서는 콘크리트와 아스팔트의 예를 들었지만, 보도블럭의 측면에 요홈을 구성하여 동일한 효과를 발생시킬 수 있으며, 고무 아스팔트 등에도 그루브를 구성하고 그 내측면을 따라서 요홈을 설치할 수도 있다.

또한, 이와 같은 구조의 노면들은 전술한 재료들을 이용하여 구성한 주차장의 노면, 주차장 등의 램프(ramp), 다이아몬드 그라인딩 공법을 활용한 노면, 다이아몬드 그루빙을 이용한 노면, 교량 상부, 종방향 타이닝, 자전거도로, 정류장, 횡방향 타이닝, 슬립사고 방지개소, 교통량이 적은 노면, 커브 예방 노면, 동결 예방 노면 등에 사용하여 미려하면서도 소음을 저감시킨 친환경적인 노면을 제작할 수 있다.

도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 다른 실시예에 따라 노면의 그루브에 설치된 각각의 요홈의 형태를 나타낸 사시도이다.

먼저 도 4a는 요홈(22)의 형태를 반원형으로 구성한 것이다. 차량에 대하여 그루브(10)가 종방향으로 놓이거나, 또는 횡방향으로 놓여도 요홈(22)은 차량을 지지하여 줄 수 있다. 예컨대, 차량에 대하여 그루브(10)가 세로 방향으로 놓인경우, 내리막길이거나, 오르막길에서 동일하게 타이어를 지지해 줄 수 있다. 또한, 반원형으로 되어있으므로 차량의 무게를 전달하는 타이어에 의한 하중을 반원형의 요홈(22)에 골고루 분산되므로 파손도 적은 장점이 있다. 다시 말하면, 그루브(10)가 차량에 대하여 종방향 또는 횡방향으로 설치된 경우 모두에 있어서, 도로 또는 노면에서 차량이 그 진행방향을 이탈하는 것을 방지하며, 미끄러짐도 방지하게 되는 것이다.

이와 같이 구성하면, 다이아몬드 그라이인딩 공법, 타이닝(tining)공법, 그루브빙(grooving)공법, 스탬프(stamp)공법, 스프레이(spray)공법, 페이빙(paving)공법, 임프린트(Imprint)공법들이 설치하는 곳 등에 사용되어 차량의 이탈 및 미끄러짐 등을 방지할 수 있다.

도 4b는 요홈(22)의 형태를 직각삼각형으로 구성한 것이다. 이때, 요홈(22)의 형태인 직각삼각형의 직각은 요홈(22)과 그루브(10)가 만나는 2개의 각 중 어느 하나가 이루는 각도이다.

경사 노면에 그루브(10)를 설치한 경우에, 그루브(10)와 요홈(22)의 직각을 이루는 면이 내리막길의 노면에서 하부에 위치하도록 배치하면, 차량이 오르막길을 오르는 경우 그루브(10)와 요홈(22)이 직각을 이루는 면에 타이어의 트레드가 걸려 이를 유지시켜 주므로 손쉽게 올라갈 수 있게 된다. 마찬가지로 차량이 내리막길을 내려가는 경우에도 이 그루브(10)와 요홈(22)이 이루는 면에 의해 미끄러짐이 방지된다. 그러나, 타이어의 하중이 그루브(10)와 요홈(22)이 직각을 이루는 면에 집중되므로 그 면에 파손이 발생할 우려가 높다.

도 4c는 도 4b의 단점을 보완하기 위하여 구성한 것이다. 이 경우에 있어서도 마찬가지로 도 4c의 경우와 같이 요홈(22)을 직각삼각형으로 구성한다. 이때, 경사 노면에 그루브(10)를 설치한 경우에, 요홈(22)의 직각을 이루는 면이 내리막길 노면의 하부에 위치하면, 다른 마주보는 요홈은 상부에 위치하도록 배치하여 차량의 타이어의 하중이 분산되도록 구성한 것이다. 이와 같이 구성하면, 도 4b의 요홈(22)이 갖는 효과 이외에도 노면, 특히 요홈(22)에 가해지는 하중을 분산시킬 수 있다. 즉, 상기 요홈(22)은 맞은편의 대응하는 요홈(22)과의 거리의 중심의 점을 원점으로 대칭되게 형성되는 것이다.

도 4d는 그루브(10)의 내측면을 따라서 제1 요홈(22-1)을 등간격으로 배치하고 다시 제1 요홈(22-1)보다 크기가 작은 제2 요홈(22-2)을 그루브(10)를 따라서 등간격으로 배치한다. 제2 요홈(22-2)은 그 크기가 제1 요홈(22-1)보다 작게 구성한다. 그리고, 제2 요홈(22-2)의 배치간격을 제1 요홈(22-1)의 배치 간격보다 더 짧게 배치한다.

따라서, 제2 요홈(22-2)은 제1 요홈(22-1)이 배치되지 않은 요홈을 따라서 다수개 배치될 수 있으며, 제1 요홈(22-1) 내측면에도 배치될 수 있다.

제1 요홈(22-1)과 제2 요홈(22-2)은 그 상쇄시키는 주파수가 상이하므로 높은 주파수 및 낮은 주파수 모두를 상쇄시켜 소음 감쇠 효과를 더 향상시킬 수 있다. 또한, 차량의 미끄러짐을 보다 완벽하게 방지할 수 있으며 또한, 오르막길인 경우에는 차량이 보다 쉽게 올라갈 수 있도록 구성한 것이다.

다시 말하면, 차량의 미끄러짐을 방지하며, 차량과 노면에 의해 소음이 발생하는 메커니즘인 미끄러짐, 충격, 진동, 소음의 과정을 모두 감소시켜 원천적인 소음을 감쇠시키고, 만약 소음이 발생되었다고 하여도 요홈이 이를 상쇄시키므로 매우 효과적으로 소음을 감쇠시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 종형 또는 횡형의 그루브를 갖는 노면에 설치된 소리감쇠부의 일부 구조를 나타낸 사시도.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따라 소리감쇠부의 각부의 치수를 설명하기 위한 사시도.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 방사형 그루브를 갖는 노면에 설치된 소리감쇠부의 일부 구조를 나타낸 평면도.

도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 다른 실시예에 따라 노면의 그루브에 설치된 각각의 요홈의 형태를 나타낸 사시도.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명＞

10 : 그루브 20 : 소리감쇠부

22, 22-1, 22-2 : 요홈 24 : 요철

Claims

노면에 형성된 그루브 구조로서,

상기 그루브의 내측면을 따라서 등간격으로 배치된 요홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 소음 감소 구조를 갖는 노면의 그루브 구조.
제1항에 있어서,

상기 요홈이 맞은편의 대응하는 요홈과 상기 그루브를 따라 대칭되게 형성되는 것을 특징으로 하는 소음 감소 구조를 갖는 노면의 그루브 구조.
제1항에 있어서,

상기 요홈이 맞은편의 대응하는 요홈과의 거리의 중심의 점을 원점으로 대칭되게 형성되는 것을 특징으로 하는 소음 감소 구조를 갖는 노면의 그루브 구조.
제1항에 있어서,

상기 그루브에 형성되는 상기 요홈의 폭은 2∼80㎜로 구성하고, 상기 요홈의 깊이는 2∼40㎜로 구성하며, 상기 요홈의 길이는 0.5∼50㎜로 구성하고, 상기 요홈과 인접한 요홈 간의 간격은 5∼150㎜로 구성하는 것을 특징으로 하는 소음 감소 구조를 갖는 노면의 그루브 구조. 제1항 또는 제2항에 있어서,
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 요홈의 단면의 형상은 반원형 또는 다각형으로 형성하는 것을 특징으로 하는 소음 감소 구조를 갖는 노면의 그루브 구조.
제5항에 있어서,

상기 요홈보다 크기가 작은 요홈을 그루브를 따라서 등간격으로 배치하는 것을 특징으로 하는 소음 감소 구조를 갖는 노면의 그루브 구조.
제6항에 있어서,

상기 크기가 작은 요홈의 배치간격을 상기 요홈보다 짧게 구성하는 것을 특징으로 하는 소음 감소 구조를 갖는 노면의 그루브 구조.