KR20120003557A - 경량 충격음과 중량 충격음의 흡수를 위한 층간차음재 - Google Patents

경량 충격음과 중량 충격음의 흡수를 위한 층간차음재 Download PDF

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Abstract

본 발명은 바닥충격음 중에서 경량 충격음과 중량 충격음 모두에 대해 흡수성능이 우수하여 층간 소음 전달에 따른 피해를 줄일 수 있는 층간차음재에 관한 것이다. 본 발명은 소음의 흡음을 위하여 슬라브 상에 설치되는 제1흡음재(10); 소음의 분산 및 완충을 위하여 상기 제1흡음재(10) 상에 부착되고 일방향으로 연속된 U자형 단면을 가지며 다수개의 통공(21)이 형성되는 소음분산재(20); 상기 제1흡음재(10)에서 흡수되지 않고 통과하여 상기 소음분산재(20)에서 분산된 소음을 흡수하도록 상기 소음분산재(20) 상에 부착되는 제2흡음재(30); 발생된 소음 중 저주파 영역에 해당하는 소음을 흡수하도록 상기 제1흡음재(10)의 외면에 도포되는 저주파 흡수층(40); 및 발생된 소음 중 고주파 영역에 해당하는 소음을 흡수하도록 상기 저주파 흡수층(40) 상에 적층되는 고주파 흡수층(50);을 포함하여 이루어진다.

Description

경량 충격음과 중량 충격음의 흡수를 위한 층간차음재{Interfloor Noise Proofing Material For Absorbing Light-weight Impact Noise And Heavy Weight Impact Noise}
본 발명은 경량 충격음과 중량 충격음의 흡수를 위한 층간차음재에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 바닥충격음 중에서 경량 충격음과 중량 충격음 모두에 대해 흡수성능이 우수하여 층간 소음 전달에 따른 피해를 줄일 수 있는 층간차음재에 관한 것이다.
구조전달소음(Structure Borne Noise)은 건축 구조물의 내·외부에서 발생된 진동이 건물의 천장, 바닥, 벽 등에 전달되어서 공기 중으로 직접 방사되는 소음을 뜻한다. 진동 현상의 전달매체가 구조물과 같은 고체인 경우가 대부분이므로 고체음(Solid Borne Noise)이라고도 한다.
건축 구조물에서 발생되는 구조전달소음으로는 우선 건축물 내부에서 발생하는 바닥충격음, 건축설비의 작동에 의한 소음, 급수배관에 의한 소음, 피아노 소음 등이 있다. 또한 건축물 외부에서 전파되는 자동차, 철도의 주행으로 인한 진동, 도로공사나 건설, 토목공사에서 발생하는 진동현상이 지반을 타고 건축 구조물로 전파되어 발생하는 소음 등이 있다.
특히, 아파트와 같은 공동주택의 주거형태가 증가되고 있는 국내에서는 구조전달소음에 대한 불만이 고조되고, 소음현상에 더욱 민감해지고 있다고 예상된다. 그 이유는 부족한 택지난과 도시의 집중화 현상으로 말미암아 고층·고밀도화에 따른 건축 구조물의 구조계획 합리화 및 원가절감의 노력으로 바닥 슬래브(slab)의 두께가 얇아지고, 건축 구조물 자체가 경량화되면서 내부 칸막이벽 등이 건식화되었기 때문이다. 따라서 건축 구조물의 내·외부에서 발생하는 충격 및 진동현상이 건물의 구조물을 통해서 실내, 천장, 벽, 바닥면 등으로 소음을 방사하는 경향이 더욱 빈발하게 되었다.
대표적인 구조전달소음은 상·하층 간의 바닥충격음, 급배수 장치에 의한 소음, 엘리베이터 운행과정에서 발생하는 소음 등이다.
이중 바닥충격음은 무거운 물체의 이동이나 낙하, 보행 등으로 인하여 바닥에 가해지는 충격에 의해서 건물의 바닥이 진동하여 아래층 및 인접 공간에서 발생되는 소음을 뜻하며, 층간소음으로도 불린다.
사회가 고도화되고 다양화될수록 개인적인 공간에 대한 욕구가 강해지고, 주거공간에 있어서도 사생활 보호와 더불어 정숙성을 요구하게 된다. 하지만, 아파트와 같은 주거공간이 서로 밀접한 경우에는 거리에 의한 소음의 감쇠효과는 기대할 수 없으며, 최근 아파트의 고층화 추세 및 시공상의 편의성 증대로 인하여 단일구조의 시공이 많기 때문에 바닥충격음에 대한 불만이 고조되고 있는 추세이다.
바닥충격음은 음원의 역할을 하는 충격소음원의 크기, 진동에너지가 전달되는 바닥구조의 특성, 구조전달소음으로 전파되는 하부(아래층)의 공간구조(상태)에 의해 크게 좌우된다. 또한 바닥충격음의 충격소음원은 고주파의 충격음(경량 충격음)과 저주파의 충격음(중량 충격음)으로 구분된다.
경량 충격음은 의자의 끌림소리, 구두의굽소리, 단단한 물체의 낙하 등과 같은 경우에 발생하는 소음이며, 중량 충격음은 맨발로 걷거나 뛰는 경우에 발생하는 바닥충격음을 뜻한다.
국내의 기존 아파트에 대한 차음성능의 조사자료에 의하면, 바닥충격음 중 중량 충격음은 65dB, 경량 충격음은 80dB에 육박하는 것으로 파악되고 있다. 이는 일본의 바닥충격음에 대한 최저등급(60dB)을 상회하는 수준인 바, 경량 및 중량 충격음에 대한 근본적인 대책이 필요함을 시사한다.
이러한 바닥충격음을 저감시키는 방안으로 개발된 것은 다음과 같다.
첫번째 방안은 단열층의 차음성능을 향상시키는 것이다.
일반적인 국내의 아파트 바닥구조는 구조체 역할을 하는 콘크리트 슬래브와 단열층, 배관누름을 위한 축열층(누름층), 비닐시트나 장판지 계통의 마감층 및 석고보드로 처리되는 천장면으로 구성된다. 현재, 국내 아파트의 슬래브 두께는 대략 120~150㎜ 범위에서 시공되고 있으며, 온수배관이 놓이는 축열층은 약 40~50㎜ 정도이다. 천장 마감재 역시 10㎜ 이내의 석고보드를 사용하는 것이 대부분이라 할 수 있다.
이러한 바닥구조의 특성으로 인하여 바닥충격음을 개선시키기 위한 가장 효과적인 방법은 단열층의 차음성능을 향상시키는 것이라 할 수 있다. 따라서 단열층은 현재 바닥충격음의 저감대책으로 가장 많이 활용되는 부위이며, 단열층의 차음성능 향상을 위해서 타이어 분쇄칩, 발포고무, 고무재료의 팰릿 등의 완충재를 10~20㎜ 두께로 시공하고 있다. 이러한 바닥구조를 뜬 바닥(floating floor)구조라고 하며, 습식과 건식으로 분류하기도 한다. 하지만, 이러한 개선방안은 경량 충격음에서는 효과적이지만, 중량 충격음에 있어서는 개선효과가 적은 것으로 파악되고 있다.
한편, 단열층의 두께 증가에 의한 바닥충격음의 저감효과는 거의 없는 것으로 알려져 있다.
두번째 방안은 슬래브 두께를 증가시키는 것이다.
국내의 아파트 바닥구조는 대부분 균질 슬래브와 온돌 구성층으로 이루어져 있다. 바닥충격음에 대해서 슬래브 두께를 증가시키면 슬래브의 면밀도 증가뿐만 아니라, 강성 증대효과까지 갖게 되어서 바닥면의 진동현상을 억제시키게 되는 효과를 얻을 수 있다. 하지만 현실적으로는 슬래브의 두께를 200㎜ 이상으로 증가시키는 것은 설계 및 시공과정에서 불가능한 경우가 많다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 슬래브의 두께를 증가시키지 않고도 층간소음을 현저히 감소시킬 수 있는 경량 충격음과 중량 충격음의 흡수를 위한 층간차음재를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은, 경량충격음뿐만 아니라 중량충격음도 동시에 저감시킬 수 있는 경량 충격음과 중량 충격음의 흡수를 위한 층간차음재를 제공하는 데 있다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 따르면, 본 발명은, 경량 충격음과 중량 충격음의 흡수를 위한 층간차음재에 관한 것으로, 소음의 흡음을 위한 제1흡음재; 소음의 분산 및 완충을 위하여 상기 제1흡음재 상에 부착되고 일방향으로 연속된 U자형 단면을 가지며 다수개의 통공이 형성되는 소음분산재; 상기 제1흡음재에서 흡수되지 않고 통과하여 상기 소음분산재에서 분산된 소음을 흡수하도록 상기 소음분산재 상에 부착되는 제2흡음재; 발생된 소음 중 저주파 영역에 해당하는 소음을 흡수하도록 상기 제1흡음재의 외면에 도포되는 저주파 흡수층; 및 발생된 소음 중 고주파 영역에 해당하는 소음을 흡수하도록 상기 저주파 흡수층 상에 적층되는 고주파 흡수층;을 포함한다.
이때 상기 제1흡음재와 제2흡음재는 부직포 섬유인 것이 바람직하다.
그리고 상기 소음분산재는 U자형 단면간에 서로 지지되어 수직방향으로 가해지는 하중을 지지하고 수평방향으로 가해지는 하중에 대해서는 수축되면서 수평방향 하중을 흡수한다.
또한 상기 저주파 흡수층은 2~10㎜ 두께의 MMA 수지로 이루어지고, 상기 고주파 흡수층은 1~5㎜ 두께의 불포화 폴리에스테르 수지로 이루어지는 것이 바람직하다.
아울러, 상기 제1흡음층의 저면에는 방수층이 더 도포될 수도 있다.
본 발명에 따른 경량 충격음과 중량 충격음의 흡수를 위한 층간차음재에 의하면, 슬래브의 두께를 증가시키지 않고도 층간소음을 현저히 감소시킬 수 있어 슬래브 두께를 증가시킴에 따른 시공비용을 고려하지 않고도 층간소음을 감소시킬 수 있고, 기존의 건축물에도 적용할 수 있는 장점이 있다.
또한 본 발명에 따르면, 경량 충격음뿐만 아니라 중량 충격음도 동시에 저감시킬 수 있어 아파트와 같은 밀집된 공간에서 문제되는 바닥충격음에 의한 소음 피해를 현저히 줄일 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 경량 충격음과 중량 충격음의 흡수를 위한 층간차음재의 구조를 도시한 사시도,
도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 경량 충격음과 중량 충격음의 흡수를 위한 층간차음재의 작용을 설명하기 위한 단면도,
도 4는 본 발명에 따른 소음분산재의 일례를 도시한 도면이다.
이하에서는 본 발명에 따른 경량 충격음과 중량 충격음의 흡수를 위한 층간차음재에 관하여 첨부되어진 도면과 더불어 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 경량 충격음과 중량 충격음의 흡수를 위한 층간차음재의 구조를 도시한 사시도이고, 도 2 및 도 3은 본 발명에 따른 경량 충격음과 중량 충격음의 흡수를 위한 층간차음재의 작용을 설명하기 위한 단면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 소음분산재의 일례를 도시한 도면이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 층간소음재는, 제1흡음재(10), 소음분산재(20), 제2흡음재(30), 저주파 흡수층(40) 및 고주파 흡수층(50)으로 구성된다.
여기서 제1흡음재(10)와 제2흡음재(30)는 소음의 흡음을 위한 것으로, 일반적으로 소음의 흡수성이 우수한 부직포 섬유가 사용된다. 또한 상기 제1흡음재(10)와 제2흡음재(30) 사이에는 소음분산재(20)가 삽입되고, 제1흡음재(10)와 소음분산재(20), 그리고 제2흡음재(30)와 소음분산재(20)는 서로간의 밀착을 위하여 접착제에 의해 결합된다. 이때 소음분산재(20)는 탄성 변형 가능한 합성수지제로 제작되므로, 제1흡음재(10)와 제2흡음재(30)는 상기 소음분산재(20)와 접착제에 의해 결합이 용이한 소재가 적합하며, 이러한 이유에서도 부직포 섬유가 바람직하다.
상기 소음분산재(20)는 일방향으로 연속된 U자형의 단면을 가지며 다수개의 통공(21)이 형성되어 있다. 그리고 소음분산재(20)의 U자형의 단면은 통공(21)이 형성된 평판 형태의 소재를 절곡하여 제작될 수도 있지만, 하중에 대한 완충 및 흡수성을 향상시키기 위하여 얇은 실 형태의 소재가 서로 불규칙적으로 결합되는 것이 바람직하다. 그리고 이러한 불규칙한 결합에 의해 상기 통공(21)은 자연스럽게 형성될 수 있다.
이러한 소음분산재(20)는 제1흡음재(10)를 통과한 소음을 분산시켜 제2흡음재(30)에 의해 흡음되게 하는 역할을 한다. 소음분산재(20)에 의한 소음 분산은, 소음분산재(20)가 제1흡음재(10)와 제2흡음재(30) 사이에 공간을 형성시켜 소음이 불규칙하게 배열된 통공(21)으로 진입되고 다시 불규칙한 다른 통공(21)으로 진입되면서 이루어진다.
그리고 소음분산재(20)는 얇은 실 형태의 소재가 불규칙하게 결합되어 있으므로, 소음에 의한 진동에 반응하여 실 형태 소재의 길이방향으로 전파된다. 이때 실 형태 소재는 길이방향을 따라 다른 소재와 겹쳐지고 U자형의 단면을 연속적으로 형성하고 그 상부와 하부에 제1 및 제2흡음재(30)가 각각 부착되어 있으므로, 길이방향으로 진행하면서 다른 소재로부터 전달된 진동에 의해 상쇄되거나 제1 및 제2흡음재(30)에 소음이 점차로 흡수되면서 소음에 의한 진동이 완화된다.
또한 상기 소음분산재(20)는 상부로부터의 하중이 일지점에 가해지면 수평방향으로 팽창되고, 일지점에서 발생된 팽창력은 U자형 단면을 따라 다른 지점으로 전달되면서 다른 지점의 탄성 변형에 의해 흡수된다. 이와 같은 소음분산재(20)의 특성에 의해 상기 소음분산재(20)는 종래의 타이어 분쇄칩, 발포고무, 고무재료의 팰릿 등의 완충재와 같은 역할도 수행할 수 있게 된다.
한편, 저주파 흡수층(40)은 발생된 소음 중 저주파 영역에 해당하는 소음을 흡수하도록 상기 제1흡음재(10)의 외면에 도포된다. 이때 상기 저주파 흡수층(40)은 연성을 유지하는 2~10㎜ 두께의 MMA 수지로 이루어지는 것이 바람직하다. 이러한 MMA 수지로 이루어지는 저주파 흡수층(40)에 의해 발생된 소음에 포함된 저주파 중 대략 20~30%가 흡수되는 것으로 실험되었다. 따라서 본 발명의 저주파 흡수층(40)에서는 건물 구조체에서 발생되는 중량 충격음의 일부가 흡수되는 것이다.
또한 고주파 흡수층(50)은 발생된 소음 중 고주파 영역에 해당하는 소음을 흡수하도록 상기 저주파 흡수층(40) 상에 적층된다. 이때 상기 고주파 흡수층(50)은 비교적 딱딱한 강성을 유지하는 1~5㎜ 두께의 불포화 폴리에스테르 수지로 이루어지는 것이 바람직하다. 이러한 불포화 폴리에스테르 수지로 이루어지는 고주파 흡수층(50)에 의해 발생된 소음에 포함된 고주파 중 대략 15~20%가 흡수되는 것으로 실험되었다. 따라서 본 발명의 고주파 흡수층(50)에서는 건물 구조체에서 발생되는 경량 충격음의 일부가 흡수될 수 있다.
이상과 같은 본 발명에 따르면, 고주파 흡수층(50)과 저주파 흡수층(40)을 통과하면서 소음에 포함된 고주파와 저주파가 일부 흡수되고, 통과된 나머지 소음 중 일부가 다시 제2흡음재(30)에 의해 흡수된다. 그리고 제2흡음재(30)를 통과한 소음은 소음분산재(20)에 의해 분산되면서 소음의 강도가 저하되고 저하된 강도의 소음은 소음분산재(20)의 통공(21)을 통과하면서 또는 제1흡음재(10)에 충돌하면서 흡수된다.
또한 소음분산재(20)는 소음에 의한 진동에 반응할 수 있는 얇은 실 형태의 소재로 제작되므로, 제2흡음재(30)를 통과한 소음에 의한 진동이 소음분산재(20)의 U자형 단면을 따라 전파되면서 다른 경로로 전파되는 진동과 겹쳐져 상쇄되거나, 상하부에 밀착되어 있는 제1 및 제2흡음재(30)와 접촉하면서 제1 및 제2흡음재(30)에 흡수될 수 있다.
또한 본 발명에 따른 층간차음재에 가해진 충격 하중은 소음분산재(20)의 완충 작용에 의해 흡수된다.
이러한 작용에 따라, 소음의 강도(데시벨)에 따라 차음성능의 차이는 있지만, 본 발명의 층간차음재에 의하면, 바닥충격음 중 경량 충격음에 대해 대략 70~80% 정도의 흡음성능을 발휘할 수 있으며, 중량 충격음에 대해서도 대략 40~50% 정도의 흡음성능을 발휘할 수 있다.
그리고 제1흡음재(10), 소음분산재(20), 제2흡음재(30) 및 저주파 흡수층(40) 상에 바로 고주파 흡수층(50)을 적층하지 않고 다시 제1흡음재(10), 소음분산재(20), 제2흡음재(30) 및 저주파 흡수층(40)을 적층한 후에 고주파 흡수층(50)을 적층하면, 적층을 위한 결합이 용이할 뿐만 아니라, 층간차음재를 2겹으로 구성한 효과를 나타낼 수 있다. 따라서 이 경우에는 중량 충격음에 대한 흡수성능을 최대 75%까지 향상시킬 수 있는 것으로 실험되었다.
이러한 본 발명의 층간차음재는 바닥충격음을 감소시키기 위하여 건물의 슬래브 상단에 설치될 수도 있지만, 벽체나 천장 등에도 설치될 수 있음은 당연하다.
또한 건물의 슬래브 상단에 설치될 경우에는, 뜬 바닥 구조 및 온돌 구조에서도 모두 사용될 수 있다. 이때 본 발명의 층간차음재는 뜬 바닥 구조 및 온돌 구조에서 슬래브 상단에 설치되면서 양단이 벽체에 맞닿지 않고 벽체를 따라 절곡하여 바닥재 외곽으로 노출되게 시공하는 것이 바람직하다. 이는 층간차음재의 소음분산재(20)를 따라 이동하는 소음이 벽체에 전달되어 외부로 전달되는 것을 방지하기 위함이다.
또한 상기 제1흡음층(10)의 저면에는 방수층(미도시)이 더 도포될 수 있다. 이러한 방수층은 층간차음재가 건물의 슬래브 상단이나 천장에 설치되는 경우 상부로부터 유입된 물이 하부로 통과되지 않도록 하는 역할을 수행한다. 상기 방수층으로는 MMA 수지가 사용될 수 있고, 이 MMA 수지의 두께는 1~5㎜ 정도가 적절하다.
다만, 상기 방수층은 건물의 슬래브 상부에 직접적으로 도포될 수도 있고, 이러한 경우에는 방수층을 층간차음재의 하부에 별도로 도포하지 않아도 무방하다.
본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.
10 : 제1흡음재 20 : 소음분산재
30 : 제2흡음재 40 : 저주파 흡수층
50 : 고주파 흡수층

Claims (6)

  1. 소음의 흡음을 위하여 슬라브 상에 설치되는 제1흡음재(10);
    소음의 분산 및 완충을 위하여 상기 제1흡음재(10) 상에 부착되고 일방향으로 연속된 U자형 단면을 가지며 다수개의 통공(21)이 형성되는 소음분산재(20);
    상기 제1흡음재(10)에서 흡수되지 않고 통과하여 상기 소음분산재(20)에서 분산된 소음을 흡수하도록 상기 소음분산재(20) 상에 부착되는 제2흡음재(30);
    발생된 소음 중 저주파 영역에 해당하는 소음을 흡수하도록 상기 제1흡음재(10)의 외면에 도포되는 저주파 흡수층(40); 및
    발생된 소음 중 고주파 영역에 해당하는 소음을 흡수하도록 상기 저주파 흡수층(40) 상에 적층되는 고주파 흡수층(50);을 포함하는 것을 특징으로 하는 경량 충격음과 중량 충격음의 흡수를 위한 층간차음재.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1흡음재(10)와 제2흡음재(30)는 부직포 섬유인 것을 특징으로 하는 경량 충격음과 중량 충격음의 흡수를 위한 층간차음재.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 소음분산재(20)는 U자형 단면간에 서로 지지되어 수직방향으로 가해지는 하중을 지지하고 수평방향으로 가해지는 하중에 대해서는 수축되면서 수평방향 하중을 흡수하는 것을 특징으로 하는 경량 충격음과 중량 충격음의 흡수를 위한 층간차음재.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 저주파 흡수층(40)은 2~10㎜ 두께의 MMA 수지로 이루어지고,
    상기 고주파 흡수층(50)은 1~5㎜ 두께의 불포화 폴리에스테르 수지로 이루어지는 것을 특징으로 하는 경량 충격음과 중량 충격음의 흡수를 위한 층간차음재.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1흡음층의 저면에는 방수층이 더 도포되는 것을 특징으로 하는 경량 충격음과 중량 충격음의 흡수를 위한 층간차음재.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 저주파 흡수층(40)과 고주파 흡수층(50) 사이에는, 상기 제1흡음재(10), 소음분산재(20)와 제2흡음재(30)가 추가로 적층되는 것을 특징으로 하는 경량 충격음과 중량 충격음의 흡수를 위한 층간차음재.
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