KR20240020551A - 소음저감패널 및 그 제조방법 - Google Patents

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주식회사 포스코
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Abstract

소음저감패널 및 그 제조방법을 개시한다.
일 실시예에 따른 소음저감패널은 소음저감패널은 패널본체; 및 상기 패널본체에 내부에 마련되는 다수의 공명기를 포함하고, 상기 공명기는, 내부의 중공홀이 상기 패널본체를 두께방향으로 관통하는 주관; 및 상기 주관의 중공홀과 연통하는 공명공간을 형성하도록 상기 주관 둘레에 방사상으로 연장 형성되는 복수의 가지관을 포함할 수 있다.

Description

소음저감패널 및 그 제조방법{sound-absorbing panel and manufacturing method thereof}
개시된 발명은 구조물의 시공시 소음을 저감시키기 위해 적용되는 소음저감패널 및 그 제조방법에 관한 발명이다.
구조물의 시공시 중에는 소음 저감을 목적으로 소음저감패널을 이용할 때가 많다.
소음저감패널로는 흡음에 유리한 다공질의 흡음재가 주로 이용되며, 이러한 흡음재의 소음저감 성능은 두께에 따라 결정되는 것이 일반적이다.
그러나 두께에 의존하여 소음저감 성능이 결정되는 소음저감패널의 경우, 소음저감율을 높이기 위해서는 그 소재량을 늘려야 하기 때문에, 경제성 측면에서 한계가 있었다.
또 이러한 소음저감패널은 구조물에 있어서 그 적용되는 위치의 단면 두께를 과도하게 증가시킬 수 있으므로, 구조물의 구조효율성 측면에도 부합되기 어려웠다.
개시된 발명의 일 측면은, 과도한 두께의 증가 없이 소음을 효과적으로 저감시킬 수 있는 소음저감패널 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.
개시된 발명의 일 측면은, 저감시키고자 하는 소음의 주파수에 대응하여 용이하게 제작될 수 있는 소음저감패널 및 그 제조방법을 제공하고자 한다.
개시된 발명의 일 측면에 의한 소음저감패널은 패널본체; 및 상기 패널본체 내부에 마련되는 하나 이상의 공명기를 포함하고, 상기 공명기는, 내부의 중공홀이 상기 패널본체를 두께방향으로 관통하는 주관; 및 상기 주관의 중공홀과 연통하는 공명공간을 형성하도록 상기 주관 둘레에 방사상으로 연장 형성되는 복수의 가지관을 포함할 수 있다.
상기 공명기는 다수개가 상기 패널본체의 상면과 하면 사이에 수평방향을 따라 규칙적으로 반복되게 배치될 수 있다.
상기 각 공명기는 적어도 일부 가지관이 이웃하는 다른 공명기의 가지관과 상기 패널본체의 폭방향 또는 길이방향으로 겹치도록 배치될 수 있다.
상기 패널본체는 공명기들의 사이와 둘레를 충전시키도록 성형될 수 있다.
상기 패널본체는 발포수지를 발포 성형하여 마련될 수 있다.
상기 가지관의 연장방향의 단부는 상기 발포수지의 발포 성형시 상기 발포수지를 통해 폐쇄될 수 있다.
상기 가지관의 연장방향의 단부에는 상기 발포수지의 유입을 방지하는 차단부재가 결합될 수 있다.
상기 차단부재는 상기 패널본체와 동일한 재질로 마련될 수 있다.
상기 가지관은 상기 주관에 착탈 가능하게 결합될 수 있다.
상기 가지관은 상호 착탈 가능하게 결합되는 복수의 단위관을 포함할 수 있다.
개시된 발명의 일 측면에 의한 소음저감패널의 제조방법은 패널본체 및 상기 패널본체 내부에 마련되는 하나 이상의 공명기를 포함하는 소음저감패널의 제조방법에 관한 것으로, 상기 패널본체를 발포 성형하기 위한 금형에 상기 공명기를 인서트시키고, 상기 금형에 상기 패널본체를 형성하기 위한 발포수지를 발포 성형하여 발포 성형되는 상기 패널본체에 상기 공명기를 일체로 결합시키는 것을 포함할 수 있다.
상기 공명기는, 내부의 중공홀이 상기 패널본체를 두께방향으로 관통하는 주관; 및 상기 주관의 중공홀과 연통하는 공명공간을 형성하도록 상기 주관 둘레에 방사상으로 연장 형성되는 복수의 가지관을 포함하고, 상기 금형에 상기 공명기를 인서트 시키는 것은, 다수의 상기 공명기를 상기 패널본체의 폭방향 또는 길이방향을 따라 상기 금형에 규칙적으로 반복되게 배열하는 것을 포함할 수 있다.
개시된 발명의 일 측면에 따르면, 과도한 두께의 증가 없이 소음을 효과적으로 저감시킬 수 있는 소음저감패널 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.
개시된 발명의 일 측면에 따르면, 저감시키고자 하는 소음의 주파수에 대응하여 용이하게 제작될 수 있는 소음저감패널 및 그 제조방법을 제공할 수 있다.
도 1은 개시된 발명의 일 실시예에 의한 소음저감패널에 있어서 공명기의 구조를 도시한 사시도이다.
도 2는 개시된 발명의 일 실시예에 의한 소음저감패널의 사시도이다.
도 3은 개시된 발명의 일 실시예에 의한 소음저감패널의 사시도로, 패널본체 내부에 배치되는 공명기들의 형태가 보이도록 도시한 것이다.
도 4는 개시된 발명의 일 실시예에 의한 소음저감패널의 요부 단면도이다.
도 5는 개시된 발명의 일 실시예에 의한 소음저감패널의 일 변형예에 따른 요부 단면도이다.
도 6은 개시된 발명의 일 실시예에 의한 소음저감패널의 다른 변형예에 따른 공명기의 구조를 나타낸 것이다.
도 7은 개시된 발명의 일 실시예에 의한 소음저감패널의 또 다른 변형예에 따른 공명기의 가지관의 구조를 나타낸 것이다.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성요소를 지칭한다. 본 명세서가 실시예들의 모든 요소들을 설명하는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 일반적인 내용 또는 실시예들 간에 중복되는 내용은 생략한다. 명세서에 사용되는 '부, 모듈, 부재, 블록'이라는 용어는 소프트웨어 또는 하드웨어로 구현될 수 있으며, 실시예들에 따라 복수의 '부, 모듈, 부재, 블록'이 하나의 구성요소로 구현되거나, 하나의 '부, 모듈, 부재, 블록'이 복수의 구성요소들을 포함하는 것도 가능하다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 직접적으로 연결되어 있는 경우뿐 아니라, 간접적으로 연결되어 있는 경우를 포함하고, 간접적인 연결은 무선 통신망을 통해 연결되는 것을 포함한다.
또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
명세서 전체에서, 어떤 부재가 다른 부재 "상에"위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 부재가 다른 부재에 접해 있는 경우뿐 아니라 두 부재 사이에 또 다른 부재가 존재하는 경우도 포함한다.
제 1, 제 2 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 전술된 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 예외가 있지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
각 단계들에 있어 식별 부호는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별 부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특성 순서들을 기재하는 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다.
이하 첨부된 도면들을 참고하여 본 발명의 작용 원리 및 실시예에 대해 설명한다.
도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 소음저감패널(1)은 패널본체(2)와, 패널본체(2)에 내부에 마련되는 하나 이상의 공명기(3)를 포함할 수 있다.
패널본체(2)는 판체 형태로 마련될 수 있고, 일 예로 얇은 사각의 판체 형태를 취할 수 있다.
공명기(3)의 경우, 바람직하게는 다수로 구성될 수 있다. 다수의 공명기(3)는 패널본체(2)에 내장되는 형식으로 설치될 수 있다.
패널본체(2)는 흡음이 용이하도록 다공질의 재질로 마련되어 소음저감패널(1)로 방사되는 소음을 흡음하여 저감시킬 수 있다.
패널본체(2)의 재질로는 발포수지를 발포 성형하여 마련되는 발포 폼이 이용될 수 있고, 발포 수지는 폴리우레탄(PU), 폴리프로필렌(PP) 등을 포함할 수 있다.
공명기(3)는 내부의 중공홀(11)이 패널본체(2)를 두께방향으로 관통하는 주관(10)과, 주관(10)의 중공홀(11)과 연통하는 공명공간(21)을 형성하도록 주관(10) 둘레에 방사상으로 연장 형성되는 복수의 가지관(20)을 포함할 수 있다.
공명기(3)를 구성하는 주관(10)과 가지관(20)은 금속이나 합성수지 재질로 마련될 수 있다. 주관(10)에는 가지관(20)의 결합을 위한 결합홀(12)을 측면에 구비하고, 가지관(20)은 일단부가 결합홀(12)에 삽입되어 고정되도록 주관(10)에 연결될 수 있다. 가지관(20)은 주관(10)에 접착 또는 용접될 수 있다.
소음저감패널(1)로 방사되는 소음은 주관(10)의 중공홀(11)을 통과하면서 가지관(20)의 공명공간(21)을 거치게 되고, 이때 공명공간(21)은 공명현상을 유도하여 소음을 저감시킬 수 있다.
즉 음파가 인입되면 공명공간(21)에서는 위상변위가 발생하고, 이에 따라 공명공간(21)은 인입되는 음파와 역위상의 음파를 외부로 방출될 수 있다. 따라서 이와 같이 생성된 역위상의 음파가 본래의 음파와 상쇄됨에 따라 본래의 음파는 저감될 수 있다.
공명기(3)의 공명주파수는 공명공간(21)의 길이나 단면적에 따라 달라질 수 있다. 공명공간(21)의 공명주파수는 공명공간(21)의 크기가 작을수록 증가하고, 공명공간(21)의 크기가 커질수록 낮아질 수 있다.
따라서 공명기(3)는 공명주파수를 저감시키고자 하는 소음의 특정 주파수에 일치 또는 근접하도록 설계됨에 따라 특정 주파수의 소음을 효과적으로 저감시킬 수 있게 된다.
공명기(3)의 공명주파수는 하기의 수학식에 의해 결정될 수 있다.
f=(2n-1)ⅹ음속/4(L+0.6r)
여기서, f는 공명주파수, L은 가지관들의 길이의 합, r은 가지관의 반경일 수 있다. L과 r의 단위는 미터(m) 이고, n은 차수로 정수가 될 수 있다.
따라서 저감시키고자 하는 소음의 주파수가 특정되면, 그 속도를 확인하고, 이에 대응하는 가지관(20)의 길이와 반경을 설정하여 공명주파수가 특정 소음의 주파수에 대응하는 공명기(3)를 설계할 수 있다.
복수의 가지관(20)은 동일한 직경과 길이를 구비할 수 있고, 이때 개별 가지관(20)의 길이와 숫자는 상기 수학식에 의해 설정된 가지관(20)의 길이를 정수로 나누는 방식에 의해 정해질 수 있다.
다수의 공명기(3)는 패널본체(2)의 상면과 하면 사이에 수평방향을 따라 반복적으로 배치되어 소음저감패널(1)의 두께가 증가하는 것을 억제하면서 소음저감패널(1)의 소음저감 효율을 향상시킬 수 있다.
소음저감패널(1)은 일 예로, 다층 건축물의 슬래브에 적용되어 건축물의 층간소음이 효과적으로 줄어들도록 하면서 슬래브의 단면 두께가 과도하게 증가되는 것을 억제할 수 있다.
또 복수의 공명기(3)가 반복적으로 배치되는 소음저감패널(1)은 특정 주파수에서 소음진동제어가 가능하게 됨에 따라, 타켓 소음의 에너지를 소산시키는 일종의 음향메타물질로써 분류되어 활용될 수 있다.
여기서 음향메타물질이란 자연계에서 발견되지 않는 특성을 지니도록 금속이나 플라스틱과 같은 소재를 이용하여 인공적으로 주기적인 형상을 만들어서 특정 주파수에서 소음진동제어가 가능하도록 구현된 소재를 가리킨다.
도 3에 도시된 바와 같이, 복수의 공명기(3)가 수평방향으로 배치되는 패널본체(2)의 공간활용도를 높일 수 있도록 개별 공명기(3)는 적어도 일부 가지관(20)이 이웃하는 다른 공명기(3)의 가지관(20)과 패널본체(2)의 폭방향이나 길이방향으로 서로 겹치도록 패널본체(2) 상에 배치될 수 있다.
또한 소음저감패널(1)의 구성을 간소화시키고 제작성을 향상시키기 위한 것으로, 패널본체(2)는 공명기(3)들의 사이와 둘레를 충전시키도록 성형되어 단일의 패널구조를 이루도록 마련될 수 있다.
이를 위해 소음저감패널(1)의 제조시, 패널본체(2)는 발포수지를 발포성형하여 마련되고, 복수의 공명기(3)는 발포수지의 발포 성형시 발포 성형을 위한 금형에 인서트되어 성형되는 패널본체(2)를 통해 일체로 연결될 수 있다.
즉, 소음저감패널(1)은 패널본체(2)를 발포성형하기 위한 금형(미도시)을 준비하는 단계와, 금형(미도시)의 발포성형공간(미도시)에 다수의 공명기(3)를 규칙적인 패턴을 이루도록 반복적으로 배열하여 인서트 시키는 단계와, 다수의 공명기(3)들이 배열된 발포성형공간(미도시)에 발포수지를 발포 성형하여 발포 형성되는 패널본체(2)에 공명기(3)들이 일체로 연결시키는 단계를 거쳐 제조될 수 있다.
이때 가지관(20)은 연장방향의 단부가 패널본체(2)를 성형하는 발포수지를 통해 폐쇄될 수 있다. 따라서 공명기(3)의 제작과정에서는 공명공간(21)을 형성하기 위해 가지관(20)의 단부를 막음하는 별도의 작업공정을 삭제할 수 있게 된다.
도 5에 도시된 바와 같이, 가지관(20)의 연장방향의 단부에는 발포수지의 유입을 방지하는 차단부재(30)가 결합될 수 있다. 일 예로, 차단부재(30)는 패널본체(2)와 동일한 재질로 마련되고, 가지관(20)의 단부가 내측으로 끼워져 결합되는 끼움홈(31)을 구비할 수 있다.
이러한 차단부재(30)는 패널본체(2)의 성형시 패널본체(2)를 형성하는 발포수지가 내측으로 유입되는 것을 차단함으로써, 공명공간(21)이 설정된 사이즈로 정확하게 형성되도록 할 수 있다. 또 패널본체(2)와 동일한 다공질의 차단부재(30)는 패널본체(2)의 일부를 형성하면서 패널본체(2)의 흡음성능을 저하시킬 우려가 없게 된다.
도 6에 도시된 바와 같이, 가지관(20)은 주관(10)에 착탈 가능하게 결합될 수 있다. 일 예로 가지관(20)은 주관(10)에 나사체결 방식으로 결합될 수 있다. 이를 위해 주관(10)의 결합홀(12) 내주에는 암나선(12a)이 마련되고, 가지관(20)은 암나선(12a)과 나사체결 되는 수나선(22)을 일단부 외주에 구비할 수 있다.
이와 같은 주관(10)과 가지관(20)의 착탈식 결합구조에 의하면, 공명기(3)의 제작시 접착이나 용접과 같은 공정을 삭제할 수 있게 되므로, 소음저감패널(1)의 제작성능을 보다 향상시킬 수 있다.
또한 도 7에 도시된 바와 같이, 가지관(20)은 상호 착탈 가능하게 결합되는 복수의 단위관(40)을 포함하도록 구성될 수 있다. 일 예로 복수의 단위관(40)은 각각 동일한 길이를 구비하고, 상호 나사체결 방식으로 결합되도록 마련될 수 있다. 이를 위해 개별 단위관(40)은 일 단부 내주에 암나선(41)을 구비하고, 타단부 외주에는 암나선(41)과 나사체결 가능하게 마련된 수나선(42)을 구비할 수 있다.
이와 같은 가지관(20)의 구성에 의하면, 동일한 단위관(40)들을 확보해 놓은 상태에서 설정된 가지관(20)의 길이에 대응하는 숫자만큼의 단위관(40)들을 연결하는 방식을 적용하여 공명기(3)의 제작성능을 개선시킬 수 있다.
이때도 가지관(20)은 주관(10)에 최인접하게 되는 단위관(40)의 단부를 주관(10)의 결합홀(12)에 나사체결하는 방식으로 주관(10)에 착탈 가능하게 결합될 수 있다.
1: 소음저감패널 2: 패널본체
3: 공명기 10: 주관
11: 중공홀 12: 결합홀
20: 가지관 21: 공명공간

Claims (12)

  1. 패널본체; 및
    상기 패널본체 내부에 마련되는 하나 이상의 공명기를 포함하고,
    상기 공명기는,
    내부의 중공홀이 상기 패널본체를 두께방향으로 관통하는 주관; 및
    상기 주관의 중공홀과 연통하는 공명공간을 형성하도록 상기 주관 둘레에 방사상으로 연장 형성되는 복수의 가지관을 포함하는 소음저감패널.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 공명기는 다수개가 상기 패널본체의 상면과 하면 사이에 수평방향을 따라 규칙적으로 반복되게 배치되는 소음저감패널.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 각 공명기는 적어도 일부 가지관이 이웃하는 다른 공명기의 가지관과 상기 패널본체의 폭방향 또는 길이방향으로 겹치도록 배치되는 소음저감패널.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 패널본체는 공명기들의 사이와 둘레를 충전시키도록 성형되는 소음저감패널.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 패널본체는 발포수지를 발포 성형하여 마련되는 소음저감패널.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 가지관의 연장방향의 단부는 상기 발포수지의 발포 성형시 상기 발포수지를 통해 폐쇄되는 소음저감패널.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 가지관의 연장방향의 단부에는 상기 발포수지의 유입을 방지하는 차단부재가 결합되는 소음저감패널.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 차단부재는 상기 패널본체와 동일한 재질로 마련되는 소음저감패널.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 가지관은 상기 주관에 착탈 가능하게 결합되는 소음저감패널.
  10. 제 1항에 있어서,
    상기 가지관은 상호 착탈 가능하게 결합되는 복수의 단위관을 포함하는 소음저감패널.
  11. 패널본체와, 상기 패널본체 내부에 마련되는 하나 이상의 공명기를 포함하는 소음저감패널의 제조방법에 있어서,
    상기 패널본체를 발포 성형하기 위한 금형에 상기 공명기를 인서트시키고,
    상기 금형에 상기 패널본체를 형성하기 위한 발포수지를 발포 성형하여 발포 성형되는 상기 패널본체에 상기 공명기를 일체로 결합시키는 것을 포함하는 소음저감패널의 제조방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 공명기는,
    내부의 중공홀이 상기 패널본체를 두께방향으로 관통하는 주관; 및
    상기 주관의 중공홀과 연통하는 공명공간을 형성하도록 상기 주관 둘레에 방사상으로 연장 형성되는 복수의 가지관을 포함하고,
    상기 금형에 상기 공명기를 인서트 시키는 것은,
    다수의 상기 공명기를 상기 패널본체의 폭방향 또는 길이방향을 따라 상기 금형에 규칙적으로 반복되게 배열하는 것을 포함하는 소음저감패널의 제조방법.
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