KR20210047101A

KR20210047101A - 바닥부 중량충격음 저감을 위한 마감천장구조

Info

Publication number: KR20210047101A
Application number: KR1020190130762A
Authority: KR
Inventors: 성영경; 오진균
Original assignee: 삼성물산 주식회사
Priority date: 2019-10-21
Filing date: 2019-10-21
Publication date: 2021-04-29
Also published as: KR102338176B1

Abstract

본 발명은 바닥부 중량충격음 저감을 위한 마감천장구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 건축에서 일반적으로 적용하고 있는 마감천장 시공 시에 천장 내부에 형성되는 공간부에 흡음재를 구성하고 공간부를 최소화하여 공기층의 탄성작용에 의해 발생하는 공진을 저감시켜 중량충격음 발생을 줄이도록 하면서도, 천장 내부 공간부가 줄어듦에 따라 인테리어적인 측면에서 천장고가 높아져 개방감을 극대화할 수 있어 쾌적한 주거환경 구현이 가능하도록 하는 바닥부 중량충격음 저감을 위한 마감천장구조에 관한 것이다.
본 발명의 바람직한 일 실시예는 공동주택 바닥슬래브의 하부면의 중앙부에 우물천장부 마감재가 형성되고, 우물천장부 마감재의 측면에 측면 마감재에 의해 연결되어 단턱을 두고 하부로 이격되어 외측 마감재가 형성되는 마감천장구조에 있어서, 우물천장이 형성될 공동주택 바닥슬래브의 중앙부 하부면에 흡음재를 구성하고, 흡음재의 하부면에 밀착하여 우물천장부 마감재가 구성되도록 이루어진다.

Description

바닥부 중량충격음 저감을 위한 마감천장구조{Noise Absorption Structure Of Slab Concrete}

본 발명은 바닥부 중량충격음 저감을 위한 마감천장구조에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 건축에서 일반적으로 적용하고 있는 마감천장 시공 시에 천장 내부에 형성되는 공간부에 흡음재를 구성하고 공간부를 최소화하여 공기층의 탄성작용에 의해 발생하는 공진을 저감시켜 중량충격음 발생을 줄이도록 하면서도, 천장 내부 공간부가 줄어듦에 따라 인테리어적인 측면에서 천장고가 높아져 개방감을 극대화할 수 있어 쾌적한 주거환경 구현이 가능하도록 하는 바닥부 중량충격음 저감을 위한 마감천장구조에 관한 것이다.

현재 바닥충격음 저감기술은 주로 바닥 완충재 시공에 의존하고 있으나 중량충격음 성능개선에 한계가 있으며, 2019년8월 현재 강화된 기준의 바닥충격음 공인성능에서 경량충격음은 1급이 출시되고 있으나 중량충격음은 2급이 최고 등급인 것이 현실이다.

특히, 층간소음의 주범인 바닥충격음은 경량충격음과 중량충격음으로 대별되며, 현재 사회적인 이슈가 되고 있는 것은 중량충격음은 구체의 진동이 공기를 진동시켜 발생하는 구체전달음이라는 특성을 지니고 있고, 중량충격음의 고저는 구체, 특히 바닥슬래브의 진동과 밀접한 연관이 있으며, 많은 현장 측정결과에서도 확인된 바와 같이 바닥슬래브의 진동응답이 가장 크게 발생하는 슬래브 중앙부에서의 충격음 응답크기가 가장 큰 것으로 나타나고 있어서 종래의 완충층의 구조로는 층간소음을 방지하기 어려운 문제점이 있었다.

본 발명의 배경이 되는 기술로는 실용신안 등록 제0376919호 "공동주택 바닥슬래브 층간 소음 방지 구조"(특허문헌 1)가 있다. 상기 배경기술에서는 '바닥슬래브 상부에는 차음 및 진동 흡수기능을 갖는 부재, 난방 배관 및 기포 콘크리트층으로 구성되는 공동주택 층간 소음 방지 구조에 있어서, 상기 바닥슬래브의 상부 전체 면적에 설치되는 차음재; 상기 차음재의 상부에 동선이 고려되어 우물 정(井)자 형태로 설치되는 진동 흡수재; 상기 진동 흡수재의 돌출부 상부에 안착되는 난방배관 지지대; 상기 진동 흡수재의 체결홈과 난방배관 지지대의 체결홀에 체결되는 체결핀; 및 상기 난방배관 지지대의 사각홀에 삽입되어 기포 콘크리트 타설에 따른 양생시 밀착력을 강화시키도록 설치되는 그릴망;으로 구성된 것을 특징으로 하는 공동주택 바닥슬래브 층간 소음 방지 구조'를 제안한다.

그러나 상기 배경기술 역시 슬래브 중앙부에서의 충격음을 저감시키기 어려운 구조일 뿐만 아니라 구성이 복잡한 문제점이 있었다.

실용신안 등록 제0376919호 "공동주택 바닥슬래브 층간 소음 방지 구조"

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 건축에서 일반적으로 적용하고 있는 마감천장 시공 시에 천장 내부에 형성되는 공간부에 흡음재를 구성하고 공간부를 최소화하여 공기층의 탄성작용에 의해 발생하는 공진을 저감시켜 중량충격음 발생을 줄이도록 하면서도, 천장 내부 공간부가 줄어듦에 따라 인테리어적인 측면에서 천장고가 높아져 개방감을 극대화할 수 있어 쾌적한 주거환경 구현이 가능하도록 하는 바닥부 중량충격음 저감을 위한 마감천장구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 공동주택 바닥슬래브의 하부면의 중앙부에 우물천장부 마감재가 형성되고, 우물천장부 마감재의 측면에 측면 마감재에 의해 연결되어 단턱을 두고 하부로 이격되어 외측 마감재가 형성되는 마감천장구조에 있어서, 우물천장이 형성될 공동주택 바닥슬래브의 중앙부 하부면에 흡음재를 구성하고, 흡음재의 하부면에 밀착하여 우물천장부 마감재가 구성되도록 하는 것을 특징으로 하는 바닥부 중량충격음 저감을 위한 마감천장구조를 제공하고자 한다.

또한, 흡음재(10)는 밀도 12~20kg/㎥ 인 것을 특징으로 하는 바닥부 중량충격음 저감을 위한 마감천장구조를 제공하고자 한다.

또한, 외측 마감재와 공동주택 바닥슬래브의 하부면의 사이 공간에는 지지대가 형성되고 지지대에 일정간격마다 매스 댐퍼가 고정되어 설치되는 것을 특징으로 하는 바닥부 중량충격음 저감을 위한 마감천장구조를 제공하고자 한다.

또한, 매스 댐퍼는 하부면의 폭방향 중앙부에 길이방향으로 관통하여 안착구가 형성되고, 안착구에 지지대가 끼워져 고정되는 것을 특징으로 하는 바닥부 중량충격음 저감을 위한 마감천장구조를 제공하고자 한다.

또한, 지지대는 측면 마감재에서 외벽 방향으로 연결하도록 하여 복수개가 일정 간격마다 형성되며, 지지대의 상부에는 매스 댐퍼가 각각 고정되고, 매스 댐퍼의 길이방향 양단부에는 지지대의 상부에 안착되어 복수의 매스 댐터를 연결하도록 측면 마감재와 평행하게 측면 지지대가 구성되는 것을 특징으로 하는 바닥부 중량충격음 저감을 위한 마감천장구조를 제공하고자 한다.

또한, 매스 댐퍼의 단위면적당 무게는 5.7~6.7 ㎏/㎡인것을 특징으로 하는 바닥부 중량충격음 저감을 위한 마감천장구조를 제공하고자 한다.

본 발명의 바닥부 중량충격음 저감을 위한 마감천장구조는 건축에서 일반적으로 적용하고 있는 마감천장 시공 시에 천장 내부에 형성되는 공간부에 흡음재를 구성하고 공간부를 최소화하여 공기층의 탄성작용에 의해 발생하는 공진을 저감시켜 중량충격음 발생을 줄이도록 하면서도, 천장 내부 공간부가 줄어듦에 따라 인테리어적인 측면에서 천장고가 높아져 개방감을 극대화할 수 있어 쾌적한 주거환경 구현이 가능하도록 하는 매우 유용한 효과가 있다.

본 명세서에서 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 것이며, 발명의 상세한 설명과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 첨부한 도면에 기재된 사항에만 한정되어서 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 바닥부 중량충격음 저감을 위한 마감천장구조의 일 실시예를 도시한 단면도이다.
도 2는 천장반자 깊이에 따른 중량충격음을 측정한 결과를 도시한 그래프이다.
도 3은 본 발명의 바닥부 중량충격음 저감을 위한 마감천장구조의 다른 실시예를 도시한 단면도 및 평면도이다.
도 4는 상기 도 3에서의 매스 댐퍼의 고정 구조를 도시한 도이다.
도 5는 천장 조건별 중량충격음을 측정한 결과를 도시한 그래프이다.

아래에서 본 발명은 첨부된 도면에 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되지만 제시된 실시 예는 본 발명의 명확한 이해를 위한 예시적인 것으로 본 발명은 이에 제한되지 않는다.

이하 바람직한 실시예에 따라 본 발명의 기술적 구성을 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 바닥부 중량충격음 저감을 위한 마감천장구조의 일 실시예를 도시한 단면도이다.

본 발명의 바닥부 중량충격음 저감을 위한 마감천장구조는 공동주택에서 공동주택 바닥슬래브(1)의 하부면의 중앙부에 우물천정부가 구성되는 마감천장구조에서 적용되어 바닥부 중량충격음을 저감할 수 있도록 한다.

일반적으로 우물천장부는 바닥슬래브(1)의 중앙부의 하부면에 일정 크기로 우물천정부 마감재(20)가 형성되고, 우물천장부 마감재(20)의 측면은 우물천장부 마감재(20)와 단차를 갖도록 하부로 이격되어 외측 마감재(40)가 형성되며, 우물천장부 마감재(20)와 외측 마감재(40)는 측면 마감재(30)에 의하여 마감되도록 구성된다.

특히, 본 발명에서는 우물천장이 형성될 공동주택 바닥슬래브(1)의 중앙부 하부면에 흡음재(10)를 구성하고, 흡음재(10)의 하부면에 밀착하여 우물천장부 마감재(20)가 구성되도록 하여 우물 천장에서의 천장 배후공간을 제거하여 공기층의 탄성작용에 의해 발생하는 공진을 저감시켜 중량충격음 발생을 줄이도록 하면서도, 천장 내부 공간부가 줄어듦에 따라 인테리어적인 측면에서 천장고가 높아져 개방감을 극대화할 수 있어 쾌적한 주거환경 구현이 가능하도록 하는 것이다.

천장반자 깊이(후면 공기층)에 따라 바닥충격음의 성능에 미치는 영향을 실험적으로 검토한 결과 깊이 100~150mm에서 중량충격음이 가장 불리하게 나타나고, 천장 후면 공간이 성능저하의 주요 원인이기 때문에 본 발명에서는 천장 배후공간을 제거하고, 바닥슬래브(1)의 하부면과 우물천장부 마감재(20)와의 사이에 흡음성이 있는 흡음재(10)를 구성하도록 하여 중량축격음을 저감하도록 한다.

우물천장부 마감재(20), 측면 마감재(30) 및 외측 마감재(40)는 공지의 석고보드, 합 판 등 다양한 재료로 이루어질 수 있으며, 흡음재(10)는 흡음성이 있는 글라스울(GlassWool) 등의 다공질 재료로 형성될 수 있도록 한다.

흡음재(10)의 밀도는 재료에 따라 다양하게 형성될 수 있으며, 밀도 12~20kg/㎥의 것으로 구성되는 것이 중량충격음 저감에 효과적이다.

통상은 좁은 틈새는 무시하고 석고보드 1장을 바로 붙여서 마감하려고 하는 것이 일반적인 경향이지만, 본 발명에서는 중량충격음을 효과적으로 저감할 수 있도록 우물 천장에서의 천장 배후공간을 제거하면서도 우물천정부 마감재(20)와 바닥슬래브(1) 사이의 좁은 틈새를 채우기 용이하도록 흡음재(10)는 밀도12kg/㎥ 이상의 재료를 사용하도록 하며 20kg/㎥ 이상의 밀도의 재료를 사용하도록 하는 것은 비효율적이며 단가가 높아지기 때문에 12~20kg/㎥의 밀도의 재료를 사용하는 것이 바람직하다.

도 2는 천장반자 깊이에 따른 중량충격음을 측정한 결과를 도시한 그래프이다.

천장반자 깊이(후면 공기층)에 따라 바닥충격음의 성능에 미치는 영향을 실험적으로 검토한 결과 깊이 100~150mm에서 중량충격음이 가장 불리하게 나타났으며, 동일한 조건에서 천장 후면 공기층 두께만을 변경하여 측정한 데이터 275개를 근거로 추세선을 도출하여 도 2에서와 같이 도시하였다.

현재 국내의 대부분의 공동주택이 170mm 전후로 시공하고 있어 성능을 기준으로 판단하였을 때 불리한 조건의 상위 8% 수준에서 성능분포가 형성되고 있다.

따라서, 본 발명에서는 바닥슬래브의 진동응답이 가장 크게 발생하는 슬래브 중앙부에서의 충격음 응답크기가 가장 크기 때문에, 슬래브 중앙부에 형성되는 우물천장부에서 바닥슬래브(1)의 하부면에 흡음재(10)를 구성하고 흡음재(10)에 밀착하여 우물천장부 마감재(20)를 구성하도록 하여 우물천장부에서 천장 배후공간을 제거하고 흡음재(10)를 구성하여 중량충격음을 저감시키도록 하는 것이다.

구분	우물천장 면적 비율 (우물천장/거실)	비고
75타입 이하	45% 이상	거실면적은 복도를 제외함
75초과~100미만	50% 이상
100타입 이상	60% 이상

표 1은 우물천장 면적 비율의 실시예를 나타낸 그래프이다.

표 1에서와 같이, 거실부위 면적은 복도를 제외하고 우물천장을 포함한 면적으로 하며 이를 기준으로 하였을 때 우물천장 면적과의 비율로 우물천장 면적 비율을 산출하도록 한다.

거실을 기준으로 우물천장을 설치할 수 있는 최대의 면적을 확보하기 위해 양측면으로 폭 600mm이상과 에어컨설치를 위한 창측 폭 800mm이상을 제외한 모든 부위의 천장후면 공간을 삭제하는 구조로 설계하고 이때 거실면적의 약 45~60 %가 배후공간이 없는 우물천장으로 설계되도록 할 수 있다.

도 3은 본 발명의 바닥부 중량충격음 저감을 위한 마감천장구조의 다른 실시예를 도시한 단면도 및 평면도이고, 도 4는 상기 도 3에서의 매스 댐퍼의 고정 구조를 도시한 도이다.

또한, 덕트, 스프링클러, 에어컨 등의 설비를 시공하기 위해 공간이 필요하므로 불가피하게 배후공간을 제거할 수 없는 부분인 바닥슬래브(10)와 외측 마감재(40)의 사이의 공간은 일정크기의 매스 댐퍼(52)를 구성하도록 하여 중량충격음 저감에 도움을 주도록 할 수 있다.

이와 같은 매스 댐퍼(52)는 단위면적당 밀도가 높은 재료로 석재, 슬래그 등의 재질로 이루어질 수 있으며, 매스 댐퍼(51)를 고정 설치하기 위하여, 외측 마감재(40)와 공동주택 바닥슬래브(1)의 하부면의 사이 공간에는 고정 지지대(51)가 형성되도록 하고 고정 지지대(51)에 매스 댐퍼(52)가 일정간격마다 고정되어 설치되도록 할 수 있다.

매스 댐퍼(52)는 고정 지지대(51)에 고정되도록 설치할 수 있는데, 특히, 매스 댐퍼(52)는 하부면의 폭방향 중앙부에 길이방향으로 관통하여 안착구(521)가 형성되고, 안착구(521)에 고정 지지대(51)가 끼워져 고정되도록 하여 용이하게 매스 댐퍼(52)를 설치할 수 있다.

고정 지지대(51)는 각목 등의 각재를 이용하도록 할 수 있으며, 덕트, 스프링클러, 에어컨 등의 설비를 시공하기 위해 공간을 제외하고 복수의 매스 댐퍼(52)가 고정 지지대(51)에 고정되도록 할 수 있다.

특히, 고정 지지대(51)는 측면 마감재(30)에서 외벽 방향으로 연결하도록 하여 복수개가 일정 간격마다 형성되도록 하여, 고정 지지대(51)의 상부에는 매스 댐퍼(52)가 각각 고정되도록 하여 설치하도록 한다.

이때, 매스 댐퍼(52)의 길이방향 양단부에는 고정 지지대(51)의 상부에 안착되어 복수의 매스 댐터(52)를 연결하도록 측면 마감재(30)와 평행하게 측면 지지대(53)가 구성되도록 함으로써, 복수의 매스 댐퍼(52)를 측면 마감재(30)로 연결하도록 하여 중량충격음에 효과적으로 대응하도록 할 수 있다.

이와 같이 매스 댐퍼(52)를 일정간격으로 배치하여 균등하게 하중을 분포시키도록 하는데, 천장의 경우도 좁은 면적에 균등하게 분포시키기 위해 등간격을 두고 설치하도록 하며, 천장내부 틀 구조를 기존 천장보다 더 촘촘히 고정 지지대(51)와 측면 지지대(53)를 이용하여 설치하고 매스 댐퍼(52)를 일정 간격으로 배치하여 균등하게 하중을 분포시키도록 한다.

특히, 매스 댐퍼(52)는 마감천장의 처짐에 따른 변형이 발생할 경우 마감품질에 영향이 있을 수 있기 때문에, 분동을 이용한 약 2개월 간의 목업실험을 통해 적정 하중을 도출한 결과 5.7~6.7 ㎏/㎡이 적정한 것으로 나타났다. 그 이상의 하중을 부가하는 경우 마감천장의 처짐에 따른 도배품질 하자가 발생할 수 있다.

<실험예>

도 5는 천장 조건별 중량충격음을 측정한 결과를 도시한 그래프이다.

천장구조에 따른 중량충격음 성능비교실험을 하였다.

조건		중량충격음
실시예 1	우물천장 최소화 구조	50 dB
실시예 2	우물천장 최소화 + MD 5.7kg/㎡	49 dB
실시예 3	우물천장 최소화 + MD 3.9kg/㎡	50 dB
실시예 4	우물천장 최소화 + MD 2.0kg/㎡	50 dB
비교예 1	천장無	49 dB
비교예 2	일반 우물천장	51 dB
비교예 3	평천장(우물처장 없는 구조)	52 dB

표 2에서와 같이, 실시예 1은 바닥슬래브(1)와 우물천장부 마감재(20)의 사이에 흡음재(20)를 구성하여 천장 배후공간을 제거하도록 하는 것이고, 실시예 2 내지 실시예 4는 실시예 1의 구성에 우물천장부의 측면에 매스 댐퍼(52)를 구성한 실시예이며, 비교예 1은 천장이 없는 구조이고, 비교예 2는 일반 우물천장, 비교예 3은 우물천장이 없는 평천장의 구조에서의 중량충격음을 측정하였으며, 이는 도 5에 도시되었다.

표 2 및 도 5에서와 같이, 비교예 1이 중량 충격음 49dB로 측정되어 가장 성능이 우수하고, 비교예 3이 52dB로 측정되어 가장 성능이 불리하게 나타났다.

또한, 비교예 2에서와 같이, 기존우물천장은 비교예 3인 평천장 대비 1dB 유리하나 실시예 1의 우물천장 최소화 구조는 비교예 2 대비 1dB 더 유리한 것으로 측정되었다.

또한, 매스 댐퍼를 사용한 실시예에서는 매스 댐퍼(52)의 단위면적당 무게는 5.7kg 일 때 1dB 저감되어 비교예 1의 천장이 없는 구조와 동등수준으로 개선되었다.

지금까지 본 발명은 제시된 실시 예를 참조하여 상세하게 설명이 되었지만 이 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 제시된 실시 예를 참조하여 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 수정 발명을 만들 수 있을 것이다. 본 발명은 이와 같은 변형 및 수정 발명에 의하여 제한되지 않으며 다만 아래에 첨부된 청구범위에 의하여 제한된다.

1 : 바닥슬래브
10 : 흡음재
20 : 우물천장부 마감재
30 : 측면 마감재
40 : 외측 마감재
51 : 고정 지지대
52 : 매스 댐퍼
521 : 안착구
53 : 측면 지지대

Claims

공동주택 바닥슬래브(1)의 하부면의 중앙부에 우물천장부 마감재(20)가 형성되고, 우물천장부 마감재(20)의 측면에 측면 마감재(30)에 의해 연결되어 단턱을 두고 하부로 이격되어 외측 마감재(40)가 형성되는 마감천장구조에 있어서,
우물천장이 형성될 공동주택 바닥슬래브(1)의 중앙부 하부면에 흡음재(10)를 구성하고,
흡음재(10)의 하부면에 밀착하여 우물천장부 마감재(20)가 구성되도록 하는 것을 특징으로 하는 바닥부 중량충격음 저감을 위한 마감천장구조.
청구항 1에 있어서,
흡음재(10)는 밀도 12~20kg/㎥ 인 것을 특징으로 하는 바닥부 중량충격음 저감을 위한 마감천장구조.
청구항 1에 있어서,
외측 마감재(40)와 공동주택 바닥슬래브(1)의 하부면의 사이 공간에는 고정 지지대(51)가 형성되고 고정 지지대(51)에 일정간격마다 매스 댐퍼(52)가 고정되어 설치되는 것을 특징으로 하는 바닥부 중량충격음 저감을 위한 마감천장구조.
청구항 1에 있어서,
매스 댐퍼(52)는 하부면의 폭방향 중앙부에 길이방향으로 관통하여 안착구(521)가 형성되고, 안착구(521)에 고정 지지대(51)가 끼워져 고정되는 것을 특징으로 하는 바닥부 중량충격음 저감을 위한 마감천장구조.
청구항 4에 있어서,
고정 지지대(51)는 측면 마감재(30)에서 외벽 방향으로 연결하도록 하여 복수개가 일정 간격마다 형성되며,
고정 지지대(51)의 상부에는 매스 댐퍼(52)가 각각 고정되고,
매스 댐퍼(52)의 길이방향 양단부에는 고정 지지대(51)의 상부에 안착되어 복수의 매스 댐터(52)를 연결하도록 측면 마감재(30)와 평행하게 측면 지지대(53)가 구성되는 것을 특징으로 하는 바닥부 중량충격음 저감을 위한 마감천장구조.
청구항 3에 있어서,
매스 댐퍼(52)의 단위면적당 무게는 5.7~6.7 ㎏/㎡인 것을 특징으로 하는 바닥부 중량충격음 저감을 위한 마감천장구조.