KR20160005624A

KR20160005624A - 방음벽지

Info

Publication number: KR20160005624A
Application number: KR1020140084842A
Authority: KR
Inventors: 박병은
Original assignee: 서울시립대학교 산학협력단
Priority date: 2014-07-07
Filing date: 2014-07-07
Publication date: 2016-01-15
Also published as: KR102187222B1

Abstract

본 발명은 제조가 용이하고 친환경적이며 음파 에너지의 투과를 효과적으로 저감할 수 있도록 된 방음벽지 및 그 제조방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 방음벽지는 종이 또는 직물을 포함하여 구성되는 벽지층과, 공명층을 구비하여 구성되고, 상기 공명층은 벽지층과 인접하게 배치됨과 더불어 2개 이상의 관통공이 형성되어 있는 상부층과, 상기 상부층의 하측에 배치됨과 더불어 2개 이상의 홈이 형성되어 있는 하부층을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

방음벽지{SOUNDPROOF WALLPAPER}

본 발병은 방음벽지에 관한 것으로, 특히 제조가 용이하고 친환경적이며 음파 에너지의 투과를 효과적으로 저감할 수 있도록 된 방음벽지에 관한 것이다.

통상적으로 벽지는 건물의 내벽면에 부착하여 건축물의 내부 공간에 미적 환경을 제공하는 것으로서, 주로 종이나 실크 등의 섬유에 각종 도안 등을 인쇄한 것이 주종을 이루고 있다. 그러나 최근 환경소음이나 층간소음 등이 사회적 문제로 대두되면서 벽지에 방음 기능을 부여하고자 하는 많은 시도가 이루어지고 있다.

실용공개 제20-005055호, 특허공개 제2011-003745호, 특허등록 제284917호, 특허등록 제523206호 등에는 방음벽지에 대하여 개시하고 있다. 이러한 선행기술들은 모두 벽지의 방음 기능을 향상시키기 위해 방음벽지의 배면에 발포층을 형성하거나 별도로 공간부를 형성하도록 한 것이다.

일반적으로 방음기능을 향상시키기 방음재로서는 발포층이나 다수의 기공을 갖는 다공층을 이용하게 된다. 그러나 이러한 방음재는 바닥면이나 벽면으로부터 30cm 이상 이격되게 설치되는 경우에는 전 주파수대역에 걸쳐서 양호한 흡음력을 갖는데 반하여 바닥면이나 벽면으로부터 10cm 이하로 이격되게 설치되는 경우에는 흡음력이 크게 저하되고, 이와 같은 흡음력의 저하는 특히 저음역에서 크게 발생된다. 건축물에 있어서 주로 문제가 되고 있는 층간소음은 주로 저음역의 소리이다. 그런데 통상 벽지의 경우에는 건축물의 내벽면에 밀착되어 사용되기 때문에 기존의 방음벽지는 방음 기능을 제공하는데 미흡하다는 단점이 있다.

본 발명은 상기한 사정을 감안하여 창출된 것으로서, 방음기능을 제고하여 건축물의 층간소음 등을 효과적으로 저감시킬 수 있도록 된 방음벽지에 기술적 목적이 있다.

상기 목적을 실현하기 위한 본 발명의 제1 관점에 따른 방음벽지는 종이 또는 직물을 포함하여 구성되는 벽지층과, 공명층을 구비하여 구성되고, 상기 공명층은 벽지층과 인접하게 배치됨과 더불어 2개 이상의 관통공이 형성되어 있는 상부층과, 상기 상부층의 하측에 배치됨과 더불어 2개 이상의 홈이 형성되어 있는 하부층을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제2 관점에 따른 방음벽지는 건축물이 내벽면에 부착되어 사용되는 방음벽지에 있어서, 종이 또는 직물을 포함하여 구성되는 벽지층과, 공명층을 구비하여 구성되고, 상기 공명층은 내벽면에 인접하게 배치됨과 더불어 2개 이상의 관통공이 형성되어 있는 하부층과, 상기 벽지층과 하부층의 사이에 배치됨과 더불어 2개 이상의 홈이 형성되어 있는 하부층을 포함하여 구성되며, 상기 관통공과 홈은 연통되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 상부층은 유기물과 다공성 광물질을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 다공성 광물질이 다공질 세라믹이나 제올라이트를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 하부층은 유기물과 다공성 광물질을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 상부층 또는 하부층이 강유전 물질을 추가로 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 강유전 물질은 분극화 되어 있는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 공명층에 내화성 물질이 추가로 포함되는 것을 특징으로 한다.

또한 상기 홈은 단면 형상이 정방형 또는 장방형인 것을 특징으로 한다.

또한 상기 홈은 단면 형상이 원형 또는 타원형인 것을 특징으로 한다.

본 발명의 제3 관점에 따른 방음벽지는 건축물의 내벽면에 부착되어 사용되는 방음벽지에 있어서, 종이 또는 직물을 포함하여 구성되는 벽지층과, 공명층을 구비하여 구성되고, 상기 공명층은 2개 이상의 헬름홀츠 공명기가 구비되는 것을 특징으로 한다.

상기한 구성으로 된 본 발명에 의하면, 벽지에 헬름홀츠 공명기가 설치된다. 이 헬름홀츠 공명기는 건축물의 내부 공간에서 생성된 소음이 인접하는 공간으로 전달되는 것을 차단함으로써 건축물의 층간소음을 저감하는 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 방음벽지의 단면도.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 방음벽지의 개념을 설명하기 위한 개념도.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 방음벽지의 단면구성을 나타낸 구성도.

이하 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 설명한다. 단, 이하에서 설명하는 실시예는 본 발명의 하나의 바람직한 구현 예를 예시적으로 나타낸 것으로서, 이러한 실시예의 예시는 본 발명의 권리범위를 제한하기 위한 것이 아니다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 방음벽지의 구조를 나타낸 단면도이다.

도면에서 방음벽지는 벽지층(10)과 공명층(20)을 구비하여 구성된다. 벽지층(10)은 통상적인 벽지와 마찬가지로 종이나 직물을 포함하여 구성된다. 공명층(20)은 벽지층(10)과 인접하게 배치되는 상부층(21)과, 이 상부층(21)에 결합되는 하부층(22)을 구비한다. 공명층(20), 즉 상부층(21)과 하부층(22)은 예컨대 PVC, 나일론, 폴리에스테르 등과 수성아크릴, 에틸비닐아세테이트(EVA), 폴리비닐알코올(PVA) 등의 유기물을 포함하여 구성된다.

상기 상부층(21)에는 다수개, 즉 적어도 2개 이상의 관통공(211)이 형성되고, 하부층(22)에는 상기 관통공(211)에 대응하여 홈(221)이 형성된다. 홈(221)에 대응하는 관통공(211)의 갯수는 1개에 한정되지 않고 임의적으로 설정될 수 있다. 또한 도면에는 홈(221)이 정방형 또는 장방형의 형상을 갖는 것으로 도시되어 있으나, 홈(221)은 단면 형상이 타원형이나 반구형을 갖는 형상의 것으로 구성하는 것도 바람직하게 채용할 수 있다.

상기 관통공(211)과 홈(221)은 헬름홀츠 공명기를 구성한다. 홈(221)에 의해 구성되는 밀폐된 공간과 관통공(211)에 의해 형성되는 입구부를 가지는 헬름홀츠 공명기는 특정한 주파수 대역의 음파가 입구부를 통해 인입되면 위상변위가 발생하여 역위상의 음파가 입구부를 통해 외부로 방출된다. 그리고 이와 같이 생성된 역위상의 음파가 본래의 음파와 위상소멸됨으로써 본래의 음파가 제거되는 효과를 만들게 된다. 이때 헬름홀츠 공명기에 의해 공명이 일어나는 음역은 관통공(211)과 홈(221)의 크기를 조절하는 방식으로 적절하게 설정할 수 있다. 예를 들어 관통공(211)과 홈(221)의 크기가 작을수록 공명 주파수가 낮아지게 된다.

하나의 매질에 음파 에너지가 가해지면 음파 에너지는 매질에 의해 반사되는 반사 음파 에너지와 매질에 이해 흡수되는 흡수 음파 에너지 및 매질을 통과하는 통과 음파 에너지로 분리된다. 이들 각 음파 에너지의 주파수 대역과 크기는 매질의 종류나 형태, 또는 매질의 고유 진동 주파수와 관련이 있다.

도 1에서 내벽면에 본 실시예에 따른 방음벽지가 부착되어 있는 것으로 가정할 때, 건축물의 내부 공간에서 임의의 음파가 발생되면 생성된 음파 에너지의 일부분은 벽지층(10)과 공명층(20) 및 내벽면에 의해 반사 및 흡수되고 나머지 음파 에너지는 이들 매질을 통과하여 인접한 다른 공간으로 전달된다. 그리고 이와 같이 외측으로 전달되는 음파 에너지가 층간소음의 원인이 된다. 이때 외부로 전달되는 음파의 크기나 주된 음역은 내벽면과 벽지층(10) 및 공명층(20)의 재질이나 두께 등에 따라 달라지게 된다.

도 1에서 공명층(20)에 설치되는 관통공(211)과 홈(221)의 크기는 바람직하게 외부로 전달되는 대역의 음파를 최대한 낮출 수 있도록 설정된다. 또한 관통공(211)들이나 홈(221)들의 크기를 모두 동일하게 설정하지 않고 다양한 종류의 것으로 설정함으로써 공명층(20)에 의해 제거되는 음파의 음역폭을 확장하는 방법도 바람직하게 채용할 수 있다.

한편, 본 발명자의 연구에 따르면 어떠한 물질에 서로 다른 크기를 갖는 기공을 형성하게 되면 흡음 및 차음 기능이 향상된다. 도 2는 이러한 흡음 및 차음 기능을 설명하기 위한 도면이다.

도 2에서 참조번호는 30은 음파 에너지가 가해지는 매질이다. 이 매질에 상대적으로 직경이 큰 제1 기공(31)과 직경이 작은 제2 기공(32)이 존재한다고 할 때, 외부에서 음파(A)가 인입되면 이 음파(A)는 매질(30)과 제1 및 제2 기공(31, 32)을 통해서 전파되게 된다. 그런데 제1 기공(31)을 통과한 음파(A)가 제2 기공(32)으로 인입하는 경우에는 a 및 b로 나타낸 바와 같이 음파(A)가 반사하거나 굴절하게 된다. 그리고 이러한 현상은 제2 기공(32)을 통과한 음파(b)가 제1 기공(31)으로 인입하는 경우에도 유사하게 발생된다. 이는 기공의 크기에 따라 기공의 공진주파수가 달라지는 것이 원인인 것으로 판단된다.

일반적으로 물질의 차음 기능은 외부로부터 인가된 음파를 어느 정도 통과시키는지의 여부에 의해 결정되고, 흡음 기능은 외부로부터 인가된 음파를 어느 정도 흡수하는지에 의해 결정된다. 모든 물질은 외부의 음파에 자극을 받으면 진동을 하게 되는데, 이때 진동에 영향을 준 주파수음은 진동 에너지로 변환되는 과정을 통해 흡음된다.

상기한 바와 같이 어떠한 매질에 서로 다른 크기를 갖는 기공을 형성하게 되면 음파가 기공을 통과하는 과정에서 반사 및 굴절되면서 음파의 직진성이 현저하게 저하된다. 즉 차음기능이 향상된다. 또한 음파가 서로 다른 크기의 기공을 통과하면서 공진된다. 즉 다양한 주파수 대역의 음파 에너지가 기공에서의 진동 에너지로 변환되면서 흡음 기능이 향상된다.

본 발명의 다른 실시예에 있어서는 도 1에서 공명층(20)을 구성하는 상부층(21) 또는 상부층(21) 및 하부층(22)은 유기물과 다공성 광물질의 혼합물로 구성된다.

상기 다공성 광물질로서는 바람직하게는 다공질 세라믹이나 제올라이트가 채용되고, 그 밖에 질석이나 전기석 분말 등도 유효하게 채용될 수 있다. 물론 유기물과 적어도 2 종류 이상의 다공성 광물질을 혼합하는 것도 바람직하게 채용할 수 있고, 상부층(21)과 하부층(22)이 서로 다른 광물질을 포함하는 것도 보다 바람직하게 채용할 수 있다. 주지된 바와 같이 다공질 세라믹은 통상 ㎛ 단위의 기공들을 갖고 있고, 제올라이트의 경우에는 ㎚ 단위의 기공들을 갖는다.

본 실시예에서 벽지층(10)을 구성하는 종이나 직물의 경우에는 대략 수십 ㎛의 기공이 형성되고, 공명층(20)에는 다공성 광물질에 의해 수 ㎛ 내지 수 nm의 기공들이 형성되게 된다. 외부로부터의 음파가 벽지층(10)의 기공을 통해서 공명층(20)의 기공에 인입하게 되면 도 2에서 설명한 바와 같이 음파의 반사 및 굴절이 발생되면서 공명층(20)을 통해서 내벽면으로 진행되는 음파의 양이 현저하게 저하된다.

특히 상술한 바와 같이 기공의 크기에 따라 기공의 공진주파수가 달라져서 기공의 크기가 작을수록 저음역에 대한 흡음기능이 향상된다. 공명층(20)에 포함되는 제올라이트의 경우에는 nm 단위의 기공들을 가지고 있고, 이러한 기공의 크기는 층간소음에서 문제로 되는 저주파 음역의 제거하는데 바람직한 효과를 제공한다.

본 실시예에 따른 방음벽지를 생산하는 경우에는 통상적인 공정을 통해 벽지층(10)을 형성하고, 이어 유기물과 다공성 광물질의 혼합물을 예컨대 압출하여 공명층(20)을 구성하는 상부층(21) 및 하부층(22)을 형성하게 된다. 그리고 벽지층(10)과 상부층(21) 및 하부층(22)을 접착제나 열접합 등의 방법을 통해 상호 접합하여 방음벽지를 형성하게 된다.

도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 방음벽지의 구조를 나타낸 단면도이다.

본 실시예에 있어서는 공명층(40)의 하측, 즉 방음벽지를 내벽면에 부착할 때 내벽면에 인접하게 배치되는 측면에 적어도 2개 이상의 관통공(421)을 갖는 하부층(42)이 형성되고, 이 하부층(42)과 벽지층(10)의 사이에는 상부층(42)이 형성된다. 그리고 상부층(41)에는 상기 관통공(40)과 연통되는 홈(411)이 형성된다. 본 실시예에 있어서도 홈(411)은 정방형이나 장방형 또는 단면 형상이 타원형이나 반구형을 갖는 형상의 것으로 구성할 수 있다.

또한 본 실시예에 있어서도 상기 공명층(40)은 바람직하게는 유기물과 다공성 광물질을 포함하여 구성될 수 있다.

도 1에 나타낸 실시예는 내벽면에 의해 이루어지는 내부 공간에서 발생되는 소음이 내벽면을 통해 외측으로 전파되는 것을 차음 및 흡음하도록 구성되어 있는데 반하여, 본 실시에는 내벽면의 외측으로부터 내부 공간으로 인입되는 외부 소음을 차음 및 흡음하도록 구성된 것이다. 그리고 그 밖의 구성 및 작용은 상술한 실시예와 실질적으로 동일하므로 구체적인 설명은 생략한다.

이상으로 본 발명에 따른 실시예를 설명하였다. 본 발명에 따른 방음벽지는 방음벽지에 헬름홀츠 공명기가 다수 개 구비되어 방음벽지를 통해서 외부 또는 내부로 전파되는 음파 에너지가 저하되게 된다.

또한 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양하게 변형시켜 실시할 수 있다.

예를 들어 상술한 실시예에서 공명층(20, 40)을 형성하는 경우에는 다공성 광물질 이외에 내열성 물질이나 내화성 물질을 추가로 포함하는 것도 바람직하게 채용될 수 있다. 그리고 이러한 내열성 또는 내화성 물질로서는 바람직하게 화산재를 채용할 수 있다.

또한 상술한 실시예에 있어서 상기 공명층(20, 40)을 형성하는 경우에 강유전 물질이 추가적으로 혼합될 수 있다.

본 발명자가 연구한 바에 따르면 유기물에 강유전 물질을 혼합하게 되면 유기물층의 공명 주파수를 제어하는 것이 가능하다. 즉, 공명층을 형성함에 있어서 유기물 또는 유기물과 다공성 광물질의 혼합물에 강유전 물질을 혼합하여 상부층(21, 41) 또는 하부층(22, 42)을 형성하고, 여기에 일정 전압을 인가하여 강유전 물질을 분극화 하게 되면 상부층(21, 41) 또는 하부층(22, 42)의 공명 주파수가 변동된다. 이때 공명 주파수는 유기물에 혼합되는 강유전 물질의 입자 크기나 양 또는 강유전 물질의 종류에 따라 적절하게 조정할 수 있다.

이때 강유전 물질로서는 PZT 등의 무기물이나, PVDF 등의 유기물, 무기물 강유전 물질과 유기물 또는 유기물 강유전 물질의 혼합물 등이 사용될 수 있다.

10 : 벽지층, 20 : 공명층,
21 : 상부층, 22 : 하부층,
211 : 관통공, 221 : 홈.

Claims

종이 또는 직물을 포함하여 구성되는 벽지층과,
공명층을 구비하여 구성되고,
상기 공명층은 벽지층과 인접하게 배치됨과 더불어 2개 이상의 관통공이 형성되어 있는 상부층과, 상기 상부층의 하측에 배치됨과 더불어 2개 이상의 홈이 형성되어 있는 하부층을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 방음벽지.
제1항에 있어서,
상기 상부층은 유기물과 다공성 광물질을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 방음벽지.
제2항에 있어서,
상기 다공성 광물질이 다공질 세라믹이나 제올라이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 방음벽지.
제1항에 있어서,
상기 하부층은 유기물과 다공성 광물질을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 방음벽지.
제4항에 있어서,
상기 다공성 광물질이 다공질 세라믹이나 제올라이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 방음벽지.
제1항에 있어서,
상기 상부층 또는 하부층이 강유전 물질을 추가로 포함하여 구성되는 것을 특징으로 방음벽지.
제6항에 있어서,
상기 강유전 물질은 분극화 되어 있는 것을 특징으로 하는 방음벽지.
제1항에 있어서,
상기 공명층에 내화성 물질이 추가로 포함되는 것을 특징으로 하는 방음벽지.
제1항에 있어서,
상기 홈은 단면 형상이 정방형 또는 장방형인 것을 특징으로 하는 방음벽지.
제1항에 있어서,
상기 홈은 단면 형상이 원형 또는 타원형인 것을 특징으로 하는 방음벽지.
건축물이 내벽면에 부착되어 사용되는 방음벽지에 있어서,
종이 또는 직물을 포함하여 구성되는 벽지층과,
공명층을 구비하여 구성되고,
상기 공명층은 내벽면에 인접하게 배치됨과 더불어 2개 이상의 관통공이 형성되어 있는 하부층과, 상기 벽지층과 하부층의 사이에 배치됨과 더불어 2개 이상의 홈이 형성되어 있는 하부층을 포함하여 구성되며,
상기 관통공과 홈은 연통되는 것을 특징으로 하는 방음벽지.
제11항에 있어서,
상기 상부층은 유기물과 다공성 광물질을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 방음벽지.
제12항에 있어서,
상기 다공성 광물질이 다공질 세라믹이나 제올라이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 방음벽지.
제1항에 있어서,
상기 하부층은 유기물과 다공성 광물질을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 방음벽지.
제14항에 있어서,
상기 다공성 광물질이 다공질 세라믹이나 제올라이트를 포함하는 것을 특징으로 하는 방음벽지.
제11항에 있어서,
상기 상부층 또는 하부층이 강유전 물질을 추가로 포함하여 구성되는 것을 특징으로 방음벽지.
제16항에 있어서,
상기 강유전 물질은 분극화 되어 있는 것을 특징으로 하는 방음벽지.
제11항에 있어서,
상기 공명층에 내화성 물질이 추가로 포함되는 것을 특징으로 하는 방음벽지.
제11항에 있어서,
상기 홈은 단면 형상이 정방형 또는 장방형인 것을 특징으로 하는 방음벽지.
제11항에 있어서,
상기 홈은 단면 형상이 원형 또는 타원형인 것을 특징으로 하는 방음벽지.
건축물의 내벽면에 부착되어 사용되는 방음벽지에 있어서,
종이 또는 직물을 포함하여 구성되는 벽지층과,
공명층을 구비하여 구성되고,
상기 공명층은 2개 이상의 헬름홀츠 공명기가 구비되는 것을 특징으로 하는 방음벽지.