예술의 전당 하부를 통과하는 우면산터널은 예술의 전당 자료관, 오페라하우스, 음악당, 서예관, 미술관 등의 건물과 인접하여 설계되었다. 이들 건물은 진동의 전달경로에 따라 구조-구조의 전달경로인 자료관과 구조-지반-구조의 전달경로인 오페라하우스, 음악당, 서예관으로 분류할 수 있다. 자료관은 하부의 기조 중 일부가 우면산 터널의 통과를 위해 설치한 박스(box) 터널 상부와 구조계를 형성하고 있고, 오페라하우스와 음악당 및 서예관 주변으로는 우면산 터널의 상행선과 하행선이 각각 인접하여 통과하는 구조계를 형성하고 있다. 본 연구는 서울시 서초구 서초동~우면동에 이르는 우면산 터널에 실험 차량이 통과할 때 차량 통행으로 인해 발생하는 진동이 예술의전당 자료관, 오페라하우스, 음악당, 서예관 등의 건축구조물에 전달되는 고체전파음의 발생특성 파악하고, 예술의전당 통과구간에 방진패드에 의한 도로포장 공사 후 그에 대한 효과를 비교하였다. 또한, 우면산 터널 예술의 전당 통과구간에 대하여 다공성 아스팔트로 도로포장한 후 그에 대한 효과도 파악하였다.
도심지 지역의 발파는 건설 공사장 주변의 주민들에게 많은 소음을 초래하므로 우리의 생활에 중요한 화제로 대두되고 있다. 따라서 발파소음을 줄일 수 있는 방법의 개발이 매우 절실한 것이 현실이지만, 발파소음의 실제적인 저감법을 찾는 것은 기본데이터의 부족과 현상연구의 부족으로 인하여 매우 어렵다. 기존 방음벽의 한계를 극복하기 위하여, 새로운 재료의 다층 방음시스템을 개발하여 국사봉 터널 현장에 적용하였으며 여기에서 얻은 소음데이터를 통계적인 방법으로 분석하였다. 이러한 일련의 과정을 통하여, 본 연구에서 개발한 방음시스템이 발파소음을 저감시키는데 매우 유용하다는 것을 확인하였다.
한국은 산과 강이 많고 평야가 적은 지형적 특성상 터널 구간, 교량 구간 등이 많고 철도 차량이 이러한 구간들을 통과할 때 차량 내부에서 발생되는 과도 소음 또한 자주 발생하게 된다. 정상상태에서 소음에 비하여 과도상태에서 소음은 특성이 급격히 변화하여 승객들에게 더욱 큰 성가심을 유발할 수 있다. 특히 국내에서 운행중인 KTX 와 KTX 산천과 같은 고속철도의 경우 빠른 운행 속도로 인하여 과도 소음의 정도 또한 높아지게 된다. 따라서 더욱 정숙한 승객들의 승차 환경을 조성하기 위하여 과도상태에서의 실내소음 특성분석은 그 중요성이 더욱 커지고 있다. 본 연구에서는 고속철도가 감속 가속할 때, 터널을 통과할 때, 교량 위를 운행할 때, 차량이 교행할 때 등의 과도 상태에서의 실내 소음 특성을 음질평가의 방법으로 분석하고 정상상태에서의 소음 특성과 비교하였다.
기존의 소음계측 장치가 유동장 및 구조적 진동의 영향을 받을 수 있어 개선이 요구되었다. 새로이 설계된 2개의 Hydrophone Box에 수중청음기를 설치하여 성능을 검증하였으며, KRISO 캐비테이션 터널과 외국의 다른 캐비테이션 터널들과 배경소음 특성을 비교하였다. 현재의 실험결과로 미루어 프로펠러 캐비테이션 소음의 실선성능 예측이 가능하다고 사료되며, 저주파에서의 특성이 개선되었음을 알 수 있었다.
본 연구는 터널발파에서 소음저감을 목적으로 설치되는 방음시설 개발을 위하여 현장에서 주로 사용되는 방음재와 물, 모래 등을 이용하여 각 재질에 따른 소음저감효과를 판단하였다. 최대 소음레벨과 주파수의 범위를 측정하여 방음재질별 소음감쇠도와 주주파수 대역의 음압레벨을 고찰하였다. 그리고, 방음재료 분석의 결과를 반영하여 물과 스펀지 등으로 채운 개량형 워터튜브 방음문과 기존 스펀지 부직포 등으로 채운 방음문을 축소 제작하여 화약을 사용하여 실대형 현장실험을 통한 검증을 하였다. 그 결과 물을 차음재료로 사용한 경우에 기존 방음문에 비해 약 10dB(A) 정도의 소음 저감효과를 나타내었다.
Water tunnel에서 반향음의 영향을 효과적으로 배제하고 수중 소음원의 위치 및 소음 수준을 계측하기 위하여 하이드로폰 어레이 시스템을 개발하였다. 계측 시스템의 신호 대 잡음비를 개선하기위해 48채널의 하이드로폰 어레이를 사용하였고, 당사 고유의 하이드로폰 설치 방법을 개발하였다. 개발된 설치 방법은 터널 벽면의 난류 변동 압력의 영향을 감소시켜 200Hz-1KHz 영역에서 통상적이 설치 방법 대비 약 20㏈ 의 신호 대 잡음비 개선 효과를 얻었다. 또한 40KHz 이상의 주파수까지의 수중 방사 소음 계측을 위하여 100kS/s의 고속 동시 데이터 획득 장치를 개발하였다. 개발된 하이드로폰 어레이 시스템은 성능 시험을 통하여 20KHz 이내의 주파수 영역에서 단일 소음원의 위치를 비교적 정확하게 찾아낼 수 있었다.
경춘 복선의 일반 전동열차와 준 고속 열차인 ITX-청춘이 개통된 이래, 서울과 춘천을 오가는 유동인구가 급증하고 있다. 이는 대용량성과 저렴한 요금, 운행의 정시성 및 안전성 측면에서 다른 교통수단에 비해 철도 운송의 경쟁력이 높기 때문이다. 그러나 실내소음 측면에서는 전동 열차에 대한 승객들의 불만이 상당하다. 특히 터널 구간에서 실내소음은 급격히 높아져 대화에도 지장을 줄 정도이다. 본 연구에서는 경춘선 일반 전동 열차와 ITX-청춘 열차를 대상으로 정상 주행 중의 실내소음 특성을 비교 분석한다. 개활지, 터널 및 교량에서의 소음 레벨, 주파수 특성과 음질 지수를 분석하고, 실내 위치에 따른 소음레벨의 차이를 비교하여 소음의 전달 경로를 파악함으로써 향후 전동 열차의 실내소음 향상을 위한 기초 정보를 제공하고자 한다.
터널 내에서 고속철도 차량의 실내소음은 개활지 대비 5dB~7dB정도 증가한다. 그 원인은 터널 내 차체 외부의 음향 인텐시티가 급격히 증가하기 때문인데, 특히, 측면재의 외부에서는 개활지에 비해서 음향 인텐시티의 증가가 가장 크다. 따라서 터널 내에서는 차체의 측면을 통하여 음향파워의 투과 전달이 커질 가능성이 상당히 높다. 본 논문에서는 현재 개발중인 차세대 고속 철도차량의 터널 내 실내소음을 저감시키기 위한 종합적인 차음 전략을 제시하고자 한다. 이를 위하여 차체의 주요 차음재인 바닥 적층재, 측면 적층재 및 복층 유리창의 시편을 제작하여 ASTM E2249-02에 근거하여 투과손실 측정한다. 측정 데이터에 근거하여 차음 성능상의 문제점을 진단하고, 차음성능 향상을 위한 층별 개선 방안과 적층 구조의 개선 방안을 제시한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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