KR20100005135U - 공동주택의 바닥충격음 저감재 - Google Patents

Abstract

본 고안은 공동주택의 바닥충격음 저감재에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 온돌층을 이루는 경량기포콘크리트층 및 모르타르층과 공동주택의 층간 콘크리트 슬라브 사이에 설치되는 공동주택용 바닥충격음 저감재에 있어서, 콘크리트 슬라브 위에 적층되어 소음 및 진동을 완충하는 18 ~ 22 mm 두께의 완충재와, 완충재 위에 4 ~ 6 mm 두께로 적층되는 차음재를 포함하되, 이때 완충재는 폴리프로필렌글리콜 65 ~ 75 중량부, 톨루엔디이소시아네이트 25 ~ 35 중량부로 제조된 폴리우레탄 시트로 이루어지고, 차음재는 저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 80 ~ 90 중량부, 발포핵제 0.1 ~ 1 중량부, 계면활성제 1 ~ 5 중량부로 제조된 폴리에틸렌 시트로 이루어지는 것을 특징으로 하며, 복원력과 중량충격음 차단 성능이 우수한 공동주택용 바닥충격음 저감재에 관한 것이다.

공동주택, 충격음, 저감재, 완충재, 차음재, 폴리우레탄, 폴리에틸렌

Description

공동주택의 바닥충격음 저감재{PERCUSSION INTERCEPT BOARD FOR THE FLOOR OF APARTMENT HOUSE }

본 고안은 원재료의 배합율과 제품의 형상 등에 의해 고유진동수를 낮춤으로써 중량충격음 차단 성능을 향상시키고, 완충성 및 복원력이 우수한 공동주택의 바닥충격음 저감재에 관한 것이다.

현재 시공되고 있는 공동주택 등의 건축물은, 콘크리트 위에 발포 스티로폼 또는 발포 플라스틱을 갈고 그 위에 기포층으로서 방수 모르타르 및 온돌용 동파이프를 깔고 미장 모르타르와 원목 등의 마감재로 마감하고 있다.

그러나 이러한 구조는 아파트, 빌라 등과 같은 공동주택의 위층 바닥에서 사람의 보행, 물건의 낙하 등으로 인해 충격이 가해질 때 바닥 슬라브, 천장 또는 벽체를 통해 바닥 충격음이 아래층으로 전달된다.

이러한 바닥충격음은 크게 그릇, 골프공 등의 낙하음, 의자·책상의 이동음 등과 같이 고주파 성분을 많이 포함하는 경량충격음과, 성인의 보행이나 어린아이 들의 뜀뛰기 등과 같이 저주파의 고에너지를 가지는 중량충격음으로 구분된다.

또한, 아래층과 위층을 구분하는 콘크리트 슬라브는 상층과 하층의 공기 유통을 차단함으로써 일차적으로 차음 기능을 담당한다고 할 수 있으나, 밀도가 강한 콘크리트 구조에 충격이나 진동을 가하게 되면 음파가 상쇄되지 않고 바닥층이나 벽을 따라 인접한 다른 세대로 전달되는 특성을 가진다.

따라서, 이와 같은 문제를 극복하기 위하여 유럽이나 미국과 같이 침대를 주로 사용하는 서구문화권에서는 이층 이상의 건물을 지을 때, 상하층간의 충격음을 최소화하기 위한 방법 등이 고안되었으며, 위층에 거주하는 세대는 아래층의 주거환경을 위해 소음이 발생하지 않도록 각별히 신경을 쓰지 않으면 안되었다.

최근에는 이러한 층간 소음문제가 공동주택에서 심각하게 대두됨에 따라 주택건설기준 등에 관한 규정이 더욱 강화, 개정되기에 이르렀다. 상기 규정에는 각 층간의 바닥충격음이 경량충격음은 58데시벨(dB) 이하, 중량충격음은 50데시벨(dB) 이하여야 하고, 각각 4개의 등급으로 분류되어 건축물 분양시 고시하도록 권장되고 있다.

이와 같이, 심각하게 대두되는 층간소음을 줄여 최소화하기 위한 통상적인 층간 바닥구조들이 제시되어 있는데, 이러한 기존의 통상적인 층간 바닥구조는, 도 1에 도시된 바와 같이, 콘크리트 슬라브(1)를 기준으로 상부에 경량기포콘크리트층(2)이 형성되고, 그 위에 난반용 배관(3)과 마감용 모르타르층(4)이 형성되며, 그 위에 모노륨이나 원목, 타일 등의 장식재로 된 마감재층(5)으로 구성된다.

그런데, 이와 같은 통상적인 층간 바닥구조는 콘크리트 슬라브(1) 상부에 형 성된 경량기포콘크리트층(2)이 충격음이나 소음을 감쇄시키는 작용을 담당하고 있으나 그 효과가 미미한 실정이고, 이로 인해 보다 효과적으로 소음이나 충격음을 차단하기 위해, 바닥충격음 저감재를 개재하는 시공방법이 활용되고 있다.

그러나, 종래의 바닥충격음 저감재는 그 두께가 두꺼워 시공이 어려울 뿐만 아니라, 제조 후 운반과정에서 국부 압축에 의하여 손상이 발생하는 경우가 잦았고, 시공 후에는 시간이 경과됨에 따라 처짐에 의해 충격음 완충효과가 점점 저하되는 문제가 있으며, 비용 대비 중량충격음 차단 성능이 만족스럽지 못한 문제가 있다.

본 고안은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 고안은 온돌층을 이루는 경량기포콘크리트층 및 모르타르층과 공동주택의 층간 콘크리트 슬라브 사이에 설치되되, 콘크리트 슬라브 위에 적층되어 소음 및 진동을 완충하는 완충재와, 완충재 위에 적층되는 차음재를 포함하고, 복원력과 중량충격음 차단 성능이 우수한, 공동주택의 바닥충격음 저감재와 관련된다.

또한, 바닥충격음 저감재의 고유진동수를 낮추어서 중량충격음 성능을 높이기 위해서는 그 재질이 유연한 특성을 가져야 하는데, 이러한 재질의 특성상 처짐이 발생하여 시공 후 바닥면에 균열이 생기거나, 자연침하에 의해 바닥면 전체적으로 구조적인 하자가 발생하는 것을 방지하기 위해, 완충재와 차음재 각각의 조성물과 그 조성물의 배합비율에 특징이 있는, 공동주택의 바닥충격음 저감재와 관련된다.

아울러, 본 고안은 중량충격음 성능 향상을 위해 저면에 형성되는 형상에 특징이 있는, 공동주택의 바닥충격음 저감재와 관련된다.

본 고안의 일실시예에 의하면, 온돌층을 이루는 경량기포콘크리트층 및 모르타르층과 공동주택의 층간 콘크리트 슬라브 사이에 설치되는 공동주택용 바닥충격음 저감재에 있어서, 콘크리트 슬라브 위에 적층되어 콘크리트 슬라브로 전달되는 소음 및 진동을 완충하는 18 ~ 22 mm 두께의 완충재와, 완충재 위에 4 ~ 6 mm 두께로 적층되는 차음재를 포함하되, 완충재는 폴리프로필렌글리콜 65 ~ 75 중량부, 톨루엔디이소시아네이트 25 ~ 35 중량부로 제조된 폴리우레탄 시트로 이루어지고, 차음재는 저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 80 ~ 90 중량부, 발포핵제 0.1 ~ 1 중량부, 계면활성제 1 ~ 5 중량부로 제조된 폴리에틸렌 시트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 공동주택용 바닥충격음 저감재가 제공된다.

이때, 완충재의 하단에는 원형단면의 함몰부와 원형단면의 돌출부가 연속하여 순차적으로 형성되며, 함몰부와 돌출부의 직경은 30 ~ 70 mm, 높이는 3 ~ 7 mm 인 것이 바람직하다.

또한, 완충재와 차음재의 적층체는 고유진동수가 11 ~ 13 Hz 를 만족하도록 구성되는 것이 바람직하다.

본 고안의 일실시예에 따른 공동주택용 바닥충격음 저감재에 의하면, 제조와 시공이 용이하여 비용을 절감할 수 있고, 복원력이 우수하여 처짐으로 인한 차음 성능 하락을 방지할 수 있으며, 단열성과 흡음성이 우수하고 특히, 중량충격음 차단 효과가 뛰어나다.

이하, 본 고안의 일실시예에 따른 공동주택용 바닥충격음 저감재의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.

또한, 후술되는 용어들은 본 고안에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 하여 내려져야 할 것이다.

아울러, 아래의 실시예는 본 고안의 권리범위를 한정하는 것이 아니라 본 고안의 청구범위에 제시된 구성요소의 예시적인 사항에 불과하며, 본 고안의 명세서 전반에 걸친 기술사상에 포함되고 청구범위의 구성요소에서 균등물로서 치환 가능한 구성요소를 포함하는 실시예는 본 고안의 권리범위에 포함될 수 있다.

실시예

도 1은 종래 공동주택의 층간 바닥 구조를 도시한 단면도, 도 2a와 도 2b는 본 고안의 일실시예에 따른 공동주택의 바닥충격음 저감재를 도시한 사시도, 도 3은 도 2a의 단면도, 도 4는 본 고안의 일실시예에 따라 시공된 공동주택의 층간 바닥 구조를 도시한 단면도, 도 5는 고유진동수에 대한 측정 결과를 나타낸 그래프, 도 6은 바닥충격음 차단성능 현장 측정 결과를 나타낸 그래프이다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 고안이 적용되는 공동주택은 기본적으로 층간 구획을 위한 바닥을 이루는 콘크리트 슬라브(10)가 주택 구조와 설계에 따라 선택적으로 마련되고, 이 콘크리트 슬라브(10)의 상측에는 경량기포콘크리트층(20)과 모르타르층(40) 그리고 마감재(50)가 순차적으로 적층된다.

본 고안의 일실시예에 따른 공동주택용 바닥충격음 저감재(100)는 콘크리트 슬라브(10)와 경량기포콘크리트층(20) 사이에 개재되도록 시공되는 것으로, 도 2에 도시된 바와 같이, 폴리우레탄 재질의 완충재(110) 위에 폴리에틸렌 재질의 차음재(120)가 적층되는 구조를 하고 있다.

이때, 완충재(110)는 상층에서 사람이 걸을 때나 아이들이 뛰는 소리와 같이 중량충격음을 효과적으로 감쇄하고 차단하기 위한 완충 역할을 하는 것으로, 저주파의 음(音) 또는 진동이 공명하여 층간 또는 이웃으로 투과되는 현상을 방지하기 위해, 다공성 재질 또는 탄력성 재질로 이루어지는 것이 바람직하며, 완충재(110)의 두께는 내구강도와 경제성을 고려하여 18 ~ 22 mm 정도인 것이 바람직하다.

또한, 완충재(110)의 저면 전체에는 도 2b에 도시된 바와 같이, 직경 30 ~ 50 mm, 높이 3 ~ 7 mm 인 원형 단면의 함몰부(111)와 원형 단면의 돌출부(112)가 가로방향과 세로방향으로 연속하여 순차적으로 형성된다.

따라서, 도 3에 도시된 바와 같이, 이들 돌출부(112)에 의해 완충재(110)와 콘크리트 슬라브(10)의 접촉면적을 최소화하고, 완충재(110)와 콘크리트 슬라브(10) 사이에 공기층(113)이 형성됨으로써, 완충재(110) 자체로 단열, 흡음 및 방진 역할을 함과 더불어, 공기층(113)에 의해 방음 및 방진이 이루어지게 되어 단열 과 방음, 방진효과가 증대되는 것이다.

이때, 콘크리트 슬라브(10)의 표면이 고르지 못하여 평탄성이 낮을 때에도, 완충재(110) 저면에 형성된 돌출부(112)에 의해 시공이 용이하다는 장점도 있다.

완충재(110)의 상부에는 폴리에틸렌 재질의 차음재(120)가 적층되는데, 완충재(110)인 폴리우레탄 시트의 발포에 따른 자연접착력을 이용하여 부착할 수도 있고, 별도의 접착제를 사용하여 부착할 수도 있다.

이때, 차음재(120)는 차음 및 방진 역할을 하는 한편, 상부에서 발생되는 습기의 방수층 효과와 단열 효과도 있는데, 차음재(120)의 두께는 내구강도와 경제성을 고려하여 4 ~ 6 mm 두께인 것이 바람직하다.

콘크리트 슬라브(10)의 고유진동수인 63Hz 대역(50 ~ 80Hz)에서 완충 효과를 얻기 위해서는, 바닥충격음 저감재(100)의 고유진동수가 콘크리트 슬라브(10)의 고유진동수 보다 1.4배 이하인 것이 효과적이며, 1.4배 이상이 될 경우에는 공진이 발생하여 오히려 충격음이 커지게 된다.

따라서, 자연침하 등 사용상 지장이 없는 한, 바닥충격음 저감재(100)의 고유진동수를 낮추는 것이 이상적이므로, 바닥충격음 저감재(100)의 고유진동수는 35Hz 이하가 되어야 하며, 내부의 공기저항 등을 고려하면 16Hz 정도가 이상적이다.

그러나, 고유진동수를 낮추어서 중량충격음 성능을 높이기 위해서는 유연한 재질의 것을 사용해야 하는데, 유연한 재질의 경우 처짐량이 많아서 시공 후 바닥면에 균열이 발생하거나, 자연침하에 의해 바닥면에 전체적으로 구조적인 하자가 발생할 가능성이 높은 문제가 있다.

본 고안의 일실시예에 따른 바닥충격음 저감재(100)는, 고유진동수를 낮추기 위해 유연한 재질이면서도 처짐량이 10% 이하가 되도록, 완충재(110)의 경우 폴리프로필렌글리콜 65 ~ 75 중량부, 톨루엔디이소시아네이트 25 ~ 35 중량부로 제조된 폴리우레탄 시트로 이루어지고, 차음재(120)는 저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 80 ~ 90 중량부, 발포핵제 0.1 ~ 1 중량부, 계면활성제 1 ~ 5 중량부로 제조된 폴리에틸렌 시트로 이루어진다.

상술한 바와 같은 재료의 배합과 완충재(110) 저면의 형상을 따라 구성되는 공동주택용 바닥충격음 저감재(100)는, 고유진동수 11 ~ 13 Hz 의 값을 가지게 되며, 복원력이 우수하여 운반 중에 국부적인 변형에 의한 손상을 방지할 수 있고, 장기 처짐으로 볼 때 처짐량이 10% 이하로서, 장시간 사용시에도 충격음 차단 성능의 저하를 방지할 수 있다.

또한, 제작과 시공이 간편하여 비용이 절감되고, 단열성과 내약품성 및 내후성이 우수하며, 무독, 무취로서 환경오염 방지에 기여할 수 있다.

본 고안의 일실시예에 따른 공동주택용 바닥충격음 저감재(100)를 적용한 바 닥 시공방법을 설명하면 다음과 같다.

도 4에 도시된 바와 같이, 먼저, 공동주택의 층간 바닥이 되는 콘크리트 슬라브(10)를 160 ~ 200 mm 두께로 시공하고, 바닥마감선(설계 시방에 맞춘 바닥구조 중 마감재 직전까지의 높이)에 맞추어 1 ~ 100 mm 두께의 측면완충재(60)를 시공한 후, 콘크리트 슬라브(10)의 상면에 본 고안의 일실시예에 따른 18 ~ 33 mm 두께의 공동주택용 바닥충격음 저감재(100)를 적층시킨다. 이때, 이음부위는 절연테이프를 사용하여 밀실하게 연결한다.

이후, 바닥충격음 저감재(100) 위에 경량기포콘크리트층(20)을 35 ~ 45 mm 두께로 시공하고, 난방배관(30)을 설치한 후 40 ~ 50 mm 두께로 모르타르층(40)을 타설하며, 모르타르층(40)의 경화가 완료되면 마감재(50)를 시공한다.

실험예 1

상술한 바와 같이 구성된 공동주택용 바닥충격음 저감재(100)의 기본적인 성능을 파악하기 위해, 한국산업규격 KS-F-2868 에 따른 동탄성 계수 측정과, 한국산업규격 KS-L-9016에 따른 열전도율 측정을 실시하였으며, 그 결과를 아래의 표 1에 나타내었다.

이때, 완충재(110)의 두께는 20 mm, 차음재(120)의 두께는 5 mm 이고, 완충재(110) 저면의 함몰부(111)와 돌출부(112)의 직경은 40 mm, 높이는 5 mm 이다.

재질	동탄성계수(MN/㎥)	열전도율
고무류	48	0.5이상
EPS	40	0.034
유리섬유	60	0.038
공동주택용 바닥충격음 저감재(100)	3	0.032

[표 1] 동탄성 계수 및 열전도율 측정결과

여기서, 동탄성계수가 과다하게 높을 경우에는 바닥충격음 저감효과가 떨어질 수 있으나 역학적 안정성은 확보할 수 있고, 동탄성계수가 낮을 경우에는 유연한 탄력성을 바탕으로 바닥충격음 차단이 효과적이지만 응력에 대한 물리적 저항이 떨어져, 상부 하중에 의한 변형으로 바닥마감면의 균열이 발생될 우려가 있다.

그러나, 본 고안의 일실시예에 따른 공동주택용 바닥충격음 저감재(100)의 경우, 저면의 형상과 재료의 배합을 상술한 바와 같이 함으로써, 제품의 특성상 유연한 재질이면서도 처짐량이 10% 이하로, 바닥마감면의 균열이 발생되는 것을 방지할 수 있게 되는 것이다.

실험예 2

도 5는 고유진동수를 측정한 결과를 나타낸 그래프로서, 도 5의 측정결과를 보면, 본 고안의 일실시예에 따른 공동주택용 바닥충격음 저감재(100)의 고유진동수가 11 ~ 13 Hz 인 것을 알 수 있으며, EVA(Ethylene Vinyl Acetate), 발포폴리스티렌(EPS ; expanded polystyrene) 계열인 종래의 바닥충격음 저감재는 고유진동수가 20 ~ 50 Hz 이고, 고유진동수가 낮을수록 중량충격음을 많이 차단할 수 있다는 점을 감안할 때, 본 고안의 일실시예에 따른 공동주택용 바닥충격음 저감재(100)의 중량충격음 차단 성능이 종래의 것보다 더욱 우수함을 알 수 있다.

실험예 3

또한, 전술한 실험예에서 사용된 공동주택용 바닥충격음 저감재(100)를 포함하는 바닥구조에 대하여 바닥충격음 차단성능 현장 측정을 실시하였으며, 그 결과를 도 6에 나타내었다.

이때, 콘크리트 슬라브(10)의 두께는 180 mm, 경량기포콘크리트층(20)의 두께는 40 mm, 모르타르층(40)의 두께는 40 mm 이다.

여기서, 굵은 그래프선은 역A규준곡선이며, 데이터값은 아래의 표 2에 나타내었다.

Freq. [Hz]	Li, Fmax,(dB)	역A특성규준곡선(dB)	규준곡선 상회값(dB)
63	74.8	67	7.8
125	50.0	57	0.0
250	40.6	50	0.0
500	38.6	44	0.0
규준곡선상회치의 합계( < 8.0) = 7.8 Li, Fmax, AW = 44.0

[표 2] 표준 중량충격음에 의한 옥타브 밴드 측정결과값

도 6의 측정결과를 보면, 본 고안의 일실시예에 따른 공동주택용 바닥충격음 저감재(100)가 시공된 바닥구조의 경우 중량충격음이 약 44dB 로서, 종래의 바닥충격음 저감재의 중량충격음이 48 ~ 50 dB 인 것과 비교할 때, 본 고안의 일실시예에 따른 공동주택용 바닥충격음 저감재(100)의 중량충격음 차단 성능이 종래의 것보다 더욱 우수함을 알 수 있다.

도 1은 종래 공동주택의 층간 바닥 구조를 도시한 단면도.

도 2a와 도 2b는 본 고안의 일실시예에 따른 공동주택의 바닥충격음 저감재를 도시한 사시도.

도 3은 도 2a의 단면도.

도 4는 본 고안의 일실시예에 따라 시공된 공동주택의 층간 바닥 구조를 도시한 단면도.

도 5는 동탄성 계수에 대한 측정 결과를 나타낸 그래프.

도 6은 바닥충격음 차단성능 현장 측정 결과를 나타낸 그래프.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 콘크리트 슬라브 20 : 경량기포콘크리트층

30 : 난방배관 40 : 모르타르층

50 : 마감재 60 : 측면완충재

100 : 공동주택용 바닥충격음 저감재

110 : 완충재 111 : 함몰부

112 : 돌출부 113 : 공기층

120 : 차음재

Claims (3)

1. 온돌층을 이루는 경량기포콘크리트층 및 모르타르층과 공동주택의 층간 콘크리트 슬라브 사이에 설치되는 공동주택용 바닥충격음 저감재에 있어서,

   상기 콘크리트 슬라브 위에 적층되어 상기 콘크리트 슬라브로 전달되는 소음 및 진동을 완충하는 18 ~ 22 mm 두께의 완충재와, 상기 완충재 위에 4 ~ 6 mm 두께로 적층되는 차음재를 포함하되,

   상기 완충재는 폴리프로필렌글리콜 65 ~ 75 중량부, 톨루엔디이소시아네이트 25 ~ 35 중량부로 제조된 폴리우레탄 시트로 이루어지고,

   상기 차음재는 저밀도 폴리에틸렌(LDPE) 80 ~ 90 중량부, 발포핵제 0.1 ~ 1 중량부, 계면활성제 1 ~ 5 중량부로 제조된 폴리에틸렌 시트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 공동주택용 바닥충격음 저감재.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 완충재의 하단에는 원형단면의 함몰부와 원형단면의 돌출부가 연속하여 순차적으로 형성되며, 상기 함몰부와 상기 돌출부의 직경은 30 ~ 50 mm, 높이는 3 ~ 7 mm 인 것을 특징으로 하는 공동주택용 바닥충격음 저감재.
3. 청구항 2에 있어서,

   상기 완충재와 상기 차음재의 적층체는 고유진동수가 11 ~ 13 Hz 를 만족하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 공동주택용 바닥충격음 저감재.

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