본 논문에서는 바닥충격음의 감성적 상하한치를 기준으로 바닥충격음의 감성적 평가등급을 설정하기 위하여 바닥충격음 레벨에 따른 피험자의 주관적 반응을 현장 청감실험을 통하여 조사하였다. 표준 바닥충격원인 중량, 경량 충격음과 현재 일본에서 신 중량충격원으로 제안되고 있는 고무공충격음, 그리고 실제 충격음 (Jumping)을 대상으로 청감실험을 실시하였으며 청감실험에 사용된 주관적 반응의 평가척도로는 일본 건축학회에서 활용되고 있는 3개의 평가척도와 소음평가어휘를 활용한 평가척도를 사용하였다. 청감실험 결과, 바닥충격음 레벨에 따른 주관적 반응의 관계는 1차 회귀식으로 나타났으며, 감성적 하한치가 중량충격음의 경우 역A특성 가중 바닥충격음 레벨 (L/sub i, Fmax, AW/)이 46㏈, 경량충격음의 경우 역A특성 가중 규준화 바닥충격음 레벨 (L'/sub n, AW/)이 56㏈로 나타났다. 최종적으로 청감실험 결과에서 도출된 감성적 하한치의 기준으로 총 3등급의 평가등급이 설정되었다.
본 연구에서는 공동주택의 바닥충격음 차음성능 향상을 위한 설계자료의 제시를 위해 천장구조가 서로 다른 공동주택을 대상으로 경량 및 중량 바닥충격음의 현장측정을 통하여 공동주택의 천장구조에 의한 바닥충격음 변화특성을 분석하고 차음성능을 평가하였다. 측정대상 건물에서 천장을 설치한 경우가 비교적 높은 충격음 차음성능 분포를 보이는 것으로 나타났으며, 바닥슬래브 하부 천장에 공기층과 완충재를 함께 설치하는 것은 기존 공동주택 등에서 경량 및 중량 바닥충격음 차음성능을 향상시키기 위한 효과적인 방안임을 확인하였다.
충격음 저감재의 동탄성계수와 감쇠계수는 차단성능을 평가하는데 있어 중요한 물성치가 된다. 저감재의 동탄성계수는 뜬바닥구조의 고유진동수를 결정짓게 되며, 저감재의 동탄성계수가 높을수록, 즉 고유진동수가 높아짐에 따라 실험실 경량충격음레벨 저감량은 지수함수적으로 감소됨을 실험을 통해 알 수 있다. 또한, 저감재를 포함한 뜬바닥구조를 1자유도 진동계로 가정한 이론값과 실험실 경량충격음레벨 저감량의 결과가 비교적 잘 일치하는 것으로 나타났으며, 이 때 감쇠계수의 영향은 반드시 고려되어야 한다.
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.
경량충격음레벨을 평가하기 위해서는 수음실의 잔향시간을 측정하여 규준화 바닥충격음레벨을 구하여야 한다. 본 논문에서는 규준화 바닥충격음레벨과 표준화 바닥충격음레벨을 구할 때 고려하는 보정레벨을 중심으로 등가 흡음력을 결정하는 잔향시간과 수음실의 체적을 변수요인으로 분석하였다. 그 결과 측정된 잔향 시간은 공간에 관계없이 기준보다 2배 이상 길게 나타났고, 등가 흡음력은 기준보다 침실의 경우 1/2 정도 작지만 거실의 경우 기준과 거의 유사하게 나타나 침실의 경우 두 보정레벨이 유사하지만 거실의 경우 전자가 후자보다 낮게 보정되는 것으로 나타났다.
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.
이 논문에서는 최근 관심을 모으고 있는 강재프레임 모듈러주택의 건식 바닥시스템을 대상으로 바닥충격음 차단성능을 확보하기 위하여 시도된 다양한 바닥구조의 실험결과에 대하여 제시하고 있다. 실험결과, 단위모듈 건식온돌 바닥구조는 완충구조로서 액체몰을 사용한 바닥구조 D31(D32)를 사용하는 조건에서 경량충격음의 경우 주택건설기준 등에 관한 규정에서 정하고 있는 바닥충격음 차단성능의 1등급 수준의 확보가 가능하고, 중량충격음의 경우는 바닥충격음 차단성능의 최저등급이기는 하나 기본적인 성능의 확보가 가능한 것으로 평가되었다.
인정바닥구조는 신청에서부터 인정서 발급까지 기본적으로 2개월 이상이 소요되며, 신청 제품이 많을수록 그 기간은 길어지게 된다. 본 논문은 이와 같은 완충재의 성능을 확인하기 위해 소요되는 기간과 비용을 획기적으로 단축할 수 있는 간편한 방법을 제시하기 위한 것이다. 완충재 설치 이후 습식으로 시공되는 경량기포콘크리트와 모르터를 사전에 일정 크기로 제작(축소모형 시험판)한 후 골조가 완성된 현장에서 바닥충격음을 측정하는 방법이다. 완충재 2개 제품에 대하여 축소모형 시험판을 이용하여 측정한 결과와 전체 세대를 시공한 후 측정한 결과를 비교한 결과 경량충격음은 축소모형 시험판이 훨씬 낮은 결과를 나타냈지만 중량충격음은 비슷한 결과를 나타냈다. 이로써 축소모형 시험판을 이용하여 바닥충격음을 측정하는 것은 경량충격음을 저감하기 위한 재료 선정 및 제품 시스템 구성 등에 활용될 수 있을 것이며, 현장에서 중량충격음 차단성능을 신속하게 검증할 수 있는 방법으로 활용할 수 있을 것으로 기대된다.
2004년 4월 23일부터 바닥충격음에 대한 법이 시행되어 신규설계에 반영되고 있다. 새롭게 제시된 법에 따르면 표준 바닥구조를 통해 최소 슬래브 두께가 180 mm로 제시되었으며 중량충격음에 대한 최소 기준도 함께 제시되었다. 또한 최소기준과는 별도로 경량 충격음에 대한 등급화가 제시되어 소비자의 요구를 수용할 수 있도록 하였다. 그러나 현장 시험을 통한 조사 결과 경량 충격음의 등급화 시공을 위한 방안이 제시되지 않음으로서 설계목표를 세우고도 이루지 못하는 문제가 예상되고 있다. 본 내용은 등급화 시공을 위해서 검토해야 할 내용을 정리하여 설계자와 건설사에 도움을 주고자 한 내용이다.
본 논문은 표준 중량충격원을 이용한 건축물의 바닥충격음 차단성능을 측정하는 경우 측정불확도를 평가하는 방법을 다루었다. 반복 측정의 영향 이외에도 측정 위치의 영향, 가진 위치의 영향, 음압측정에 사용된 장비의 영향 및 충격원의 영향 등을 고려하였다. 평균 최대 바닥충격음 레벨 측정의 수학적 모델을 제시하고 요인별 불확도 평가방법을 제안하였으며, 제안한 방법을 실제 측정 결과에 적용하여 평균 최대 바닥충격음 레벨 및 측정불확도를 평가하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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