일반적으로 흡음이란 음원으로부터 발생되는 소리를 흡수하여 그 크기를 작게하는 것을 말하고, 방음/차음은 음원으로부터 발생되는 소리를 단순히 막아주어 소리의 흐름을 바꾸어 줌으로써 방음체 후면으로 소리의 전달이 적어지도록 하는 것을 말한다.
종래에는 각종 악기나 노래를 다루는 장소나 주택가 주변의 고속/일반도로변 기타 소음으로 인하여 피해 발생이 예상되는 장소에는 대부분 흡음체 또는 방음체 를 선택적으로 또는 병행하여 설치 사용되고 있는바, 이와 같은 종래의 흡음체/방음체의 재료로는 주로 유리섬유나 암면 등을 이용하거나 판이나 박막 등을 이용하여 흡음 및 방음을 하는 경우가 대부분이었다.
이와 같은 흡음체로는 본 출원인에 의해 공개된 등록실용신안 제20-0292648호의 "흡음체"(이하 '종래기술'이라함)가 널리 공지되어 있는바, 상기 종래기술은 전후방이 개방되어 있고 측벽(112)을 가지며 내부에 공기층(111)이 구비된 틀체(100)와, 전면에 형성되어 상기 공기층(111)으로 함몰되어 있는 중앙판(121)과 이 중앙판(121)의 둘레와 주연부의 둘레를 서로 방사형으로 연결하여 소용돌이 형상의 조합을 이루는 다수의 굴곡격판(221)으로 구성된 흡음부(122) 및 상기 굴곡격판(221)들의 사이마다 형성되어 음파를 통과시켜 공기층(111)으로 유입될 수 있도록 형성된 개방부(123)로 구성된 진동판(102), 및 상기 틀체(100)의 후방에 장착되어 공기층(111)을 통과한 음파를 흡음하는 후방흡음판(103)으로 구성된 흡음체에 있어서,
상기 공기층(111)의 내측 둘레인 측벽(112)의 내측면에는 다공부를 갖는 측흡음판(104)이 구비되고, 상기 굴곡격판(221)들의 외측 전방 둘레에는 하나 이상의 흡수관통홀(105)이 형성되며,
또 상기 측벽(112)에는 이웃하는 타 흡음체의 내부에 구비된 측흡음판(104)을 통한 흡음효과를 얻을 수 있도록 통과 관통홀(106)이 형성되고, 상기 흡음체 전방의 각 모서리 내측에는 음파를 유입하는 유입관통홀(107)이 형성되며,
또 상기 후방흡음판(103)의 중앙에는 측벽의 폭보다 상대적으로 짧은 길이지 지봉(108)이 장착되어 상기 진동판을 구성하는 중앙판(121)이 지지봉(108)의 끝단에 함몰되게 고정됨으로써, 상대적으로 공기층(111)의 부피를 확장시켜 용수철진동 현상을 증폭시켜 음파를 소멸시키고, 또한 상기 후방 및 측흡음판(103,104)은 다공부를 통해 음파를 흡음하는 스폰지 또는 유리섬유나 암면 등으로 구성되어 있다.
상기와 같은 종래기술은 먼저 진동판(102)으로 유입되는 음파가 굴곡격판(221)을 따라 소용돌이 현상을 일으키게 함으로써 흡음면적을 증가시켜 흡음효과를 얻을 수 있으며 유입되는 음파가 굴곡격판을 통해 미세하게 떨림에 따라 공기층에서 용수철 진동현상이 일어나게 됨으로써 음파의 에너지를 소모시켜 흡음되는 기능이 발휘되는 구조로 이루어져 있다.
이하 본 발명을 첨부도면에 의거 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 탄성력을 갖는 투명 흡음 및 방음체의 사시상태도이고, 도 2는 본 발명에 따른 탄성력을 갖는 투명 흡음 및 방음체의 분리사시도이고, 도 3은 본 발명에 따른 탄성력을 갖는 투명 흡음 및 방음체의 흡음플레이트 확대도이고, 도 4는 도 3의 흡음플레이트 이면도이고, 도 5는 본 발명에 따른 탄성력을 갖는 투명 흡음 및 방음체로 소리에너지가 유입되어 소멸되는 경로를 나타낸 상태도이고, 도 6은 본 발명에 따른 흡음플레이트의 다른 실시예를 나타낸 상태도이고, 도 7은 본 발명에 따른 탄성력을 갖는 투명 흡음 및 방음체가 다수개 또는 복층으로 설치되어 적용된 상태를 나타낸 사시도이고, 도 8은 종래의 흡음체의 사시상태도와 단면도이다.
본 발명에 따른 탄성력을 갖는 투명 흡음 및 방음체(10)는 도 1과 도 2에 도 시되어 있는 바와 같이,
투명한 아크릴 합성수지판으로 되되 거미집형상의 소리유입통로(11)와 장공형 소리유입통로(12) 및 원형 소리유입통로(13)가 구비된 흡음플레이트(14)와,
투명한 아크릴 합성수지판으로 되어 소리에너지를 차단/방음하는 방음플레이트(15)와,
상기 흡음플레이트(14)와 방음플레이트(15)를 일정간격으로 이격시겨 내부에 흡음공간부(16)가 형성되도록 설치된 사각프레임(17) 및
상기 사각프레임(17)의 각 벽의 내측에 구비되어 소리에너지를 흡수하여 소멸시킬 수 있도록 된 흡음재(18)로 구성되어 있다.
상기 소리유입통로(11)는 거미집 형태로 이루어지되 중심에서부터 외측으로 갈수록 점점 벌어지는 발산형으로 형성되고 시작점과 끝점은 각각 관통홀(19,20)을 구비하여 상기 흡음플레이트(14)가 외부 충격 등으로 더 이상 갈라지지 않도록 되어 있으며, 상기 소리유입통로(12)는 장공형 홀(hole)로 이루어지되 상기 흡음플레이트(14)의 가장자리에 일렬로 다수 개가 형성되어 유입되는 소리에너지를 모두 상기 사각프레임(17) 내측에 구비된 상기 흡음재(18)로 흡수되어 소멸되도록 되어 있고, 상기 소리유입통로(13)는 원형홀로 이루어지되 상기 흡음플레이트(14)의 코너에 각각 형성되어 유입되는 소리에너지를 모두 상기 사각프레임(17) 내측에 구비된 상기 흡음재(18)로 흡수되어 소멸되는 구조로 되어 있다.
여기서 거미집 형태로 이루어진 상기 소리유입통로(11)는 1개소 이상 다수 개가 구비되는 구조로 할 수 있으며, 4개가 한 쌍으로 구성하여 운영하는 것이 바 람직하다. 또한 상기 장공형 소리유입통로(12)와 상기 원형 소리유입통로(13)는 그 형상이 각각 장공형이나 원형에 한정되는 것은 아니다.
또 상기 흡음플레이트(14)의 이면에는 상기 흡음플레이트(14)의 탄성력을 보강해주는 보강지지대(21)가 가로 세로 중앙부에 십자가 형상으로 구비되어 있고, 또 상기 흡음플레이트(14)의 이면 외곽부에는 상기 흡음재(18)를 지지하여 이탈되지 않도록 하는 흡음재지지대(22)가 구비되어 있다.
그리고 상기 방음플레이트(12)의 내면 외곽부에도 상기 흡음재(18)를 지지하여 이탈되지 않도록 하는 흡음재지지대(22)가 구비되어 있다.
또한 상기 사각프레임(17)의 각 벽 내외부에는 빗물 등이 정체되지 않고 흘러갈 수 있도록 길이 방향으로 물배출홈(23)이 형성되어 있고, 상기 사각프레임(17)의 바닥벽에 구비된 상기 물배출홈(23)에는 하나 이상의 물배출구멍(24)이 형성된 구조로 되어 있다. 따라서 상기 사각프레임(17)의 외부에서는 상기 물배출홈(23)을 따라 유입되는 물이 배출되어 흘러나가고 내부에 습기 등으로 인하여 고이게 되는 물 등은 상기 물배출구멍(24)을 따라 외부로 배출되도록 되어 있다.
그리고 상기 흡음플레이트(14)에 구비된 거미집 형상의 상기 소리유입통로(11)는 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 다수 개의 단일통로(11a)가 일정간격을 두고 발산하는 형상으로 이루어지며, 상기 단일통로(11a)는 꺽임마디로 연결되면서 마치 꺽은선 그래프 형상으로 이루어지되 각 마디의 꺽임각이 둔각으로 형성되면서 점점 발산되는 형상으로 이루어지고, 상기 단일통로(11a)에 형성된 꺽임마디는 가장 안쪽의 꺽임마디에서부터 가장 바깥쪽의 꺽임마디까지 점진적으로 커지면서 선 형적으로 형성(도3의 선 A-B사이) 되도록 구성되어 있다. 이는 또한 각각의 상기 단일통로(11a)의 시작점인 상기 각 관통홀(19)과 끝점인 상기 각 관통홀(20)을 서로 연결하는 각각의 가상직선을 그리게 되면 거미집 형상의 중심에서 모두 만나게 되는 구조로 되어 있다. 즉, 상기 단일통로(11a)들은 거미집형상의 중심을 기준으로 하여 일정 간격을 두고 각기 발산하는 구조를 갖게 된다. 따라서 외부의 강력한 소리에너지나 풍력 등에 의해 견고하게 지지되어 내구성이 더욱 향상될 수 있게 된다.
그러나 상기 단일통로(11a)는 그 꺽임각이 둔각으로 형성된 모양에 한정되지 않고 직각으로 꺽이면서 발산하는 형태(도6b)를 이루거나 또는 그 꺽임각이 없이 원형모양을 이루면서 발산하는 형태(도6c)를 이루도록 구성할 수 있으며 그 이외의 다른 여러 형상으로 이루어지도록 하면서 발산하는 형상으로 구성할 수 있음은 물론이다.
그리고 미설명부호 25는 상기 사각프레임(17)이 구성되도록 각 모서리에서 체결되는 꺽임쇠이다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 탄성력을 갖는 투명 흡음 및 방음체(10)는 상기 사각프레임(17)을 상기 꺽임쇠(25)를 이용하여 체결 구성한 다음 상기 사각프레임(17)의 각 내벽에 상기 흡음재(18)를 장착한다. 이어 상기 방음플레이트(15)를 후면에 장착 설치하고 상기 흡음플레이트(14)를 전면에 장착 설치하면 각 플레이트(14,15)의 이면에 구비된 상기 각 흡음재지지대(22)에 의해 상기 흡음재(18)가 견고하게 지지되면서 완성되도록 되어 있으며, 이러한 조립 순서는 어느 것을 먼저 하여도 상관이 없다.
상기 탄성력을 갖는 투명 흡음 및 방음체(10)는 도7에 도시되어 있는 바와 같이 다수개를 일렬(도7a)로 연결하거나 복수층(도7b)으로 적층하여 투명한 방음벽을 구성 활용할 수 있음은 자명하다.
따라서 상기와 같은 본 발명의 탄성력을 갖는 투명 흡음 및 방음체(10)를 일반/고속도로변 등에 설치하여 차량 등에서 발생되는 시끄러운 소리에너지가 인근에 위치한 아파트나 주택가로 전달될 때 저감되어 전달되는 절차를 개략적으로 나타내면 도 5에 도시되어 있는 바와 같이, 도로 등에서의 시끄러운 소리에너지가 '가'방향으로부터 상기 흡음플레이트(14)에 형성된 상기 소리유입통로(11)를 통해 상기 흡음공간부(16)로 들어가게 된다. 이때 소리에너지가 상기 소리유입통로(11)를 통과할 때 상기 흡음플레이트(14)가 전후로 탄성적으로 진동하게 되는데, 이는 소리에너지가 진동에너지로 변환 흡수되면서 소리에너지 일부가 소멸되는 현상을 말한다.
그리고 상기 흡음공간부(16)로 들어온 소리에너지는 상기 방음플레이트(15)에서 반사되면서 방음되고 이어 반사된 소리에너지는 다시 상기 흡음플레이트(14)로 부딪친 후 상기 각 흡음재(18)로 전달 흡음되면서 그 크기가 저감되어 아파트 등이 위치한 '나'방향으로는 저감된 소리에너지가 전달된다.
이때 상기 장공형소리유입통로(12)와 상기 원형소리유입통로(13)로 유입되는 소리에너지는 상기 흡음재(18)로 흡수되어 저감된다.
상기와 같은 소리에너지의 전달절차를 통해 음원에서 발생된 소리에너지가 흡음 및 방음되게 된다.
일반적으로 방음체나 흡음체는 공인인증기관에서 시험하여 차단성능(감쇠율)이나 흡음성능(흡음율)을 인증받아 활용하고 있는바, 본 발명에 따른 탄성력을 갖는 투명 흡음 및 방음체(10, 이하 '본원기술'이라함)와 본 출원인이 기 출원하여 등록된 상기 종래기술을 공인인증기관인 '한국건설기술연구원'에 시험 의뢰하여 얻은 시험 성적서를 상호 대비하여 흡음율과 감쇠율을 살펴보면 다음 표와 같다.
①본원기술의 감쇠율(감쇠계수, dB)
주파수(Hz) |
음향감쇠계수(dB) |
주파수(Hz) |
음향감쇠계수(dB) |
100 |
18.1 |
800 |
35.3 |
125 |
19.2 |
1000
|
37.8
|
160 |
14.9 |
1250 |
39.6 |
200 |
17.2 |
1600 |
40.0 |
250
|
22.4
|
2000
|
40.5
|
315 |
25.4 |
2500 |
41.8 |
400 |
27.3 |
3150 |
41.0 |
500
|
30.1
|
4000 |
38.1 |
630 |
33.2 |
5000 |
40.0 |
②본원기술의 흡음율
주파수(Hz) |
흡음계수 |
주파수(Hz) |
흡음계수 |
100 |
0.18 |
800 |
0.66 |
125 |
0.19 |
1000
|
0.55
|
160 |
0.32 |
1250 |
0.48 |
200 |
0.46 |
1600 |
0.45 |
250
|
0.89
|
2000
|
0.48
|
315 |
0.85 |
2500 |
0.40 |
400 |
0.88 |
3150 |
0.32 |
500
|
0.90
|
4000 |
0.21 |
630 |
0.74 |
5000 |
0.04 |
③종래기술의 감쇠율(감쇠계수, dB)
주파수(Hz) |
음향감쇠계수(dB) |
주파수(Hz) |
음향감쇠계수(dB) |
100 |
22.9 |
800 |
35.0 |
125 |
23.1 |
1000
|
37.1
|
160 |
19.5 |
1250 |
34.0 |
200 |
21.0 |
1600 |
42.2 |
250
|
25.1
|
2000
|
46.2
|
315 |
26.5 |
2500 |
39.1 |
400 |
29.0 |
3150 |
40.5 |
500
|
32.3
|
4000 |
41.1 |
630 |
33.8 |
5000 |
41.6 |
④종래기술의 흡음율
주파수(Hz) |
흡음계수 |
주파수(Hz) |
흡음계수 |
100 |
- |
800 |
0.62 |
125 |
0.17 |
1000
|
0.46
|
160 |
0.20 |
1250 |
0.48 |
200 |
0.28 |
1600 |
0.58 |
250
|
0.35
|
2000
|
0.71
|
315 |
0.47 |
2500 |
0.61 |
400 |
0.63 |
3150 |
0.58 |
500
|
0.64
|
4000 |
0.56 |
630 |
0.59 |
5000 |
- |
상기 공인인증기관의 시험성적서에 따르면, 본원기술과 종래기술의 주요주파수(250,500,1000,2000) 평균 감쇠율은 본원기술이 32.7dB이고 종래기술이 35.2dB로 나타나고 있는바, 이는 양쪽 모두 30dB를 넘어서고 있어 양호한 감쇠율을 보이고 있는 것을 알 수 있다.
그러나 본원기술과 종래기술의 주요주파수(250,500,1000,2000) 평균 흡음율은 본원기술이 70.5%이고 종래기술이 54%로 나타나고 있는바, 본원기술의 흡음효과가 현저하게 높게 나타나고 있는 것을 알 수 있다.
따라서 본원기술은 방음효과는 비록 종래기술과 별 차이를 보이지않고 있으나 흡음효과에 있어는 종래기술에 비해 월등한 차이를 나타내고 있는 것을 알 수 있는바, 이는 본원 발명의 흡음효율이 종래기술에 비해 현저하게 우수하여 소리에 너지를 획기적으로 줄여주는 효과를 얻을 수 있게 된다.
도 1은 본 발명에 따른 탄성력을 갖는 투명 흡음 및 방음체의 사시상태도이고,
도 2는 본 발명에 따른 탄성력을 갖는 투명 흡음 및 방음체의 분리사시도이고,
도 3은 본 발명에 따른 탄성력을 갖는 투명 흡음 및 방음체의 흡음플레이트 확대도이고,
도 4는 도 3의 흡음플레이트 이면도이고,
도 5는 본 발명에 따른 탄성력을 갖는 투명 흡음 및 방음체로 소리에너지가 유입되어 소멸되는 경로를 나타낸 상태도이고,
도 6은 본 발명에 따른 흡음플레이트의 다른 실시예를 나타낸 상태도이고,
도 7은 본 발명에 따른 탄성력을 갖는 투명 흡음 및 방음체가 다수개 또는 복층으로 설치되어 적용된 상태를 나타낸 사시도이고,
도 8은 종래의 흡음체의 사시상태도와 단면도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호설명>
10:투명 흡음 및 방음체 11:거미집형상의 소리유입통로
12:장공형소리유입통로 13:원형소리유입통로 14:흡음플레이트
15:방음플레이트 16:흡음공간부 17:사각프레임 18:흡음재
19,20:관통홀 21:보강지지대 22:흡음재지지대 23:물배출홈
24:물배출구멍 25:꺽임쇠
100:틀체 102:진동판 103:후방흡음판 104:측흡음판 105:흡수관통홀
106:통과관통홀 107:유입관통홀 108:길이지지봉 111:공기층
112:측벽 121:중앙판 122:흡음부 123:개방부 221:굴곡격판