층간소음의 대부분의 원인이 아이들 뛰거나 발걸음으로 나타나고 있어 층간소음 저감을 위한 선행 연구로 층간소음의 주요 충격원인 보행 행위에 대한 정밀한 연구가 필요하다. 성인 보행 충격력과 그에 따른 바닥충격음을 계측하여 보행하중이 바닥충격음에 영향을 주는 요소를 분석하였다. 보행하중 중 발 뒤꿈치 충격력은 전체 충격하중을 주파수 특성을 대변할 수 있는 임펄스 형태의 하중으로 충격력은 뱅머신 또는 고무공보다 낮지만 1 차 영점(First zero)이 80Hz 정도로 높아 유효 가진 주파수 대역이 표준 중량충격원 보다 높았다. 구조물과 수음실의 고유모드 특성으로 인해 외부 충격에 대한 구조체 진동 및 음압의 공진 현상이 발생되기 때문에 공진 성분이 포함되는 바닥충격음 레벨은 순수 충격력 특성인 보행 또는 표준 중량충격원의 옥타브 밴드 충격력 폭로레벨과는 전혀 다른 주파수 특성을 나타내었다.
공동주택의 천장구조는 바닥충격음을 변화시키는 영향요소중의 하나이다. 천장구조의 진동응답 특성이 바닥충격음에 영향을 주는 요소를 확인하기 위해 천장구조의 달대를 제거하여 콘크리트 슬래브의 진동이 천장구조에 전달되지 않는 무달대 천장구조를 개발하였다. 달대가 시공된 일반 천장구조와 대비하여 무달대 천장구조의 천장판 가속도와 바닥충격음 레벨을 비교하였다. 무달대 천장구조를 사용함으로서 콘크리트 슬래브의 진동이 천장구조에 전달되는 것을 절연되어 천장구조의 진동응답 증폭을 저감시킬 수 있었으며, 저주파 대역의 바닥 충격음 증폭 또한 저감시킬 수 있었다. 일반 천장구조는 100 Hz 이하에서 천장구조의 진동응답이 증폭되어 저주파 대역 바닥충격음이 증폭되었다.
To reduce the structure-born sound by floor impact source in an apartment building, it is necessary to identify the relationship between floor impact sound and vibration. Various impact sources which were made by a bang machine and an impact ball were used for measurement of impact sound and vibration. The experimental results show that the linear relationship between floor impact sound and vibration was in existence despite of various floor impact sources.
Standard sound source currently used in heavy-weight floor impact sounds that cause many social problems has excessive low-frequency energy within a range from 63 Hz to 125 Hz, and is difficult to evaluate and measure. To solve these problems, studies are widely performed using a new impact source, the impact ball. In this study, the sound fields in a receiving room were compared and analyzed according to the current impact source, the bang machine, and the impact ball. And deviation of sound pressure level according to the impact source positions were compared. In case of impact ball, the sound pressure level was lower at 63 Hz and below and higher at 125 Hz and above. The same trend was observed at the low-frequency range on the horizontal and vertical planes, regardless of the type of the impact source, which showed the influence of the room mode. There was a problem with the variations in the sound pressure level according to the size or shape of the receiving room. And it also shows that change of source positions may effect the single number rating scheme.
Notification 2013-611 of MOLIT has come into effect. It relates primarily to new standard impact source. In this study, an in-depth experimental analysis of the difference between a bang machine and an impact ball was performed via field testing of shear wall and flat plate structure at 51 sites. This paper focuses on the difference in single number quantities between a bang machine and an impact ball. At wall thicknesses of 180 and 210 mm in shear wall structure, the single number quantities exhibited differences of 3.1 and 4.5 dB, respectively, and at thicknesses exceeding 250 mm in flat plate structure, the difference was constant at 4.6 dB. With regard to flat plate structures, the single-index difference increased up to 11 dB as the thickness of the floor slab increased. In general, the highest level of contribution for the bang machine was 63 Hz, irrespective of thickness determining bandwidth. The highest level for the impact ball were 63 Hz and 125 Hz. In future research, when reviewing additional field performance measurement data, it will be necessary to consider a detailed examination instead of the current method of uniformly adding 3 dB for all thicknesses and types of structures.
표준 중량 충격원의 실제 충격원 재현성에 대한 논란이 있음에도 현재 기준에서는 뱅머신 방식만 사용하고 있다. 현행 기준의 평가방법 및 등급 기준이 충격원 특성을 고려하지 못하고 있어 충격원의 선택에 따라 바닥충격음 차단 성능 등급에 차이가 발생하기 때문이다. 본 연구는 충격원 특성 외에 바닥 진동 거동 특성을 함께 고려한 현행 기준의 바닥충격음 평가 방법 고찰을 목적으로 한다. 공동주택 mock-up 실험동에서 표준 중량 충격원과 실충격원에 대하여 바닥충격음을 측정하고 이를 이용하여 해외 평가 방법과 우리나라의 평가 방법을 비교 검토하였다. 또한 현행 바닥충격음 평가 기준의 대상 주파수 범위를 벗어나는 저주파수 대역의 음압레벨은 네텔란드의 저주파 소음 인지 곡선과 국내 연구자가 제안한 저주파 소음 기준안을 이용하여 평가하였다. 그 결과 기준 및 평가 산정 방법에 따라 성능 평가 결과가 상이하며, 바닥 진동의 지배 주파수 범위에서 모든 충격원에 대한 바닥충격음 가청 소음으로 인식하여 성가시게 느낄 가능성이 매우 크다. 현행 평가 기준의 단일수치 평가량 산정 방법은 충격원에 따라 상이한 음압레벨 스펙트럼 특성을 제대로 반영하지 못하며, 바닥의 진동 거동 지배 주파수를 포함하는 저주파수 대역의 음압레벨을 고려하지 않고 있어 바닥충격음에 대한 평가 결과와 사람의 인지 수준에 차이가 발생할 수 있다. 따라서 충격원에 따른 음압레벨의 스펙트럼 특성과 저주파수 대역의 음압레벨을 반영할 수 있도록 현행 기준의 평가 방법을 보완할 필요가 있다.
사후확인제 도입으로 현장에서의 바닥충격음 성능 측정이 의무화되고, 평가 방법이 변경되었다. 제도 변화에 따른 바닥충격음 성능 변화를 추적하기 위해서는 변경된 평가방법에 따라 중량충격음 특성이 어떻게 나타나는지에 대한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 평면과 바닥구조가 동일한 하나의 아파트 건물에 위치한 59세대를 대상으로 충격원 및 평가지표에 따라 단일수치평가량을 결정하는 주파수 대역의 기여율을 분석하였다. 단일수치평가량에 따른 주파수대역별 기여도 산출방법이 상이하여 단순 비교는 어려우나, 사후확인제 도입 이전 평가방법(뱅머신 측정 및 L'i,Fmax,AW으로 평가)에서는 63 Hz가 미치는 기여율은 평균 80.8 %로 나타났으며, 125 Hz가 미치는 기여율은 평균 19.2 %으로 나타났다. 현행 평가방법(고무공 측정 및 L'iA,Fmax으로 평가) 에서는 기여율은 50 Hz ~ 80 Hz에서 평균 33.1 %, 100 Hz ~ 160 Hz에서 평균 58.7 %, 200 Hz ~ 315 Hz에서 평균 6.9 %, 400 Hz ~ 630 Hz에서 평균 1.3 %으로, 63 Hz 대역의 기여도가 낮아진 것으로 나타났다. 이 결과는 대상 공동주택에 대한 사례 분석 내용으로, 더 다양한 공동주택에 대한 측정 데이터를 분석할 필요가 있다.
본 연구는 일반적인 평평한 에틸렌 비닐 아세테이트(Ethylen Vinyl Acetate, EVA) 완충재의 형상을 변화시켜 다양한 차음소재와 조합하여 복합구조의 바닥충격음 변화를 조사하는 데에 목적이 있다. 바닥충격음 저감에 효과적인 완충재를 선정하기 위해 Flat, Deck, Cavity type의 EVA, EPS, PET 흡음재, PP판넬, 고무발판 등 다양한 완충재를 조합하여 뱅머신을 이용한 1차 실험을 진행하였다. 1차 실험 데이터에 대해 통계분석한 결과 완충재 두께가 40 mm에 가까울수록 바닥충격음 저감효과가 증가하였으며 PET 흡음재, PP시트, 고무발판 등을 조합한 복합완충재에서 바닥충격음 효과가 증가하는 것을 알 수 있었다. 이에따라 2차 실험에서 모든 복합완충재의 두께는 40 mm로 통일하였으며, 1차 실험에 사용된 Flat, Deck, Cavity type 및 EVA를 발판형태로 가공한 Mount type 등 4가지 형태의 복합완충재를 설계하였다. 또한, Mount type을 제외한 3가지 기본 형태에서 각각 PET 흡음재(7 mm)를 추가했을 시 바닥충격음 변화를 살펴보았으며, Mount type의 경우 EVA발판 개수에 따른 바닥충격음 변화에 대해 고무공 충격원을 이용한 2차 실험을 진행하였다. 모든 실험은 공인인증시험기관의 목업실험실에서 진행하였다. 실험 결과, 기본형태의 Flat, Deck, Cavity type에서 PET를 추가할 경우 통계적으로 경량 5 dB ~ 9 dB, 중량 1 dB ~ 5 dB의 저감효과가 나타난 것을 알 수 있었다. 특히, Mount type의 경우 발판 수가 36개 이상일 때 경량 및 중량충격음에서 우수한 것으로 나타났다. 또한, 4가지 기본형태에 따라 동탄성계수가 높아질수록 바닥충격음의 저감이 증가하는 것으로 나타났다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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