[논문]공동주택에서 중공 슬래브 바닥의 차음 특성에 관한 연구

손철수

문제 정의

공동주택에서의 바닥 충격음에 대한 문제점을 해결. 보완하기 위한 하나의 방안인 중공 관을 생산할 때 차음 성능을 보유하는 기술과 바닥 충격음 환경에 합리적으로 대응할 수 있도록 하는 중 공 슬래브 바닥의 중공 관에 대한 자료를 제시하기 위한 본 실험은 한국 산업 규격(KS)에 따른 건축물의 현장 바닥 충격음 측정 방법 (F2810)에 준하여 실험을 행하고자 하였다.
본 연구에서는 공동주택에서의 바닥 충격음에 대한 문제점을 해결. 보완하기 위한 하나의 방안인 중공관 사용 시 이에 대한 차음 성능에 관한 기술과 더불어 바닥 중격음 환경에 합리적으로 대응할 수 있도록 하는 중공 슬래브 바닥의 중공 관에 대한 자료를 제시하고자 한다.
본 연구에서는 공동주택에서의 바닥 충격음에 대한 문제점을 해결. 보완하기 위한 하나의 방안인 중공관 사용 시 이에 대한 차음 성능에 관한 기술과 더불어 바닥 중격음 환경에 합리적으로 대응할 수 있도록 하는 중공 슬래브 바닥의 중공 관에 대한 자료를 제시하고자 한다.
흡음 및 진동에 대한 성능을 비교. 분석하고자 바닥 충격음과 음원 부와 수음 부의 음압 레벨을 측정하는 실험을 하려고 한다.
이러한 상황에서 본 연구에서는 공동주택을 위한 효율적인 차음 특성을 가진 중공 슬래브를 생산하기 위하여 여러 가지 형상의 중공 관을 사용한 실험체를 재작하여 중공 슬래브 바닥의 차음 특성을 비교 분석하고자 한다. 이는 공동주택을 위한 구조적 안정성, 경제성 그리고 환경적인 측면이 고려된 다양한 형상 및 규격 등에 대한 데이터베이스의 일부분인 공동주택의 중공 슬래브 바닥에 관한 자료로 활용될 것이다.
수축하는 이상 변형을 일으킨다. 이로 인하여 슬래브 및 구조물에 균열 등의 결함, 수명 단축, 파손 등을 일으키는 문제점을 미연에 방지하는 실험체를 만들려고 하였다.
실험체는 중공 관의 소정 영역에 자동온도조절장 치를 장착하고 차음을 목적으로 하는 차음재를 장치한다. 중공 관의 양단부에 개구부의 외경을 몸체보다 점점 작게 구성하여 양단부가 테이퍼지 는 형상으로 만들어 콘크리트의 응력변화와 전단 하중의 집중를 방지하고 공동주택의 슬래브 공사 시 중공 관의 외주면으로 타설된 콘크리트의 양생 중 또는 양 생후 중공 관의 단부와 타설 콘크리트의 접점에서 발생되는 응력에 의한 슬래브 층의 균열을 개선하기 위한 것이다.

제안 방법

그리고 중공 슬래브 바닥의 차음성능을 위한 실험을 수행하는데 있어 한국산업규격(KS)에 따른 건축물의 현장 바닥 중격음 측정 방법에 준하여 중공 관의 차음 특성을 실험하고 실험의 결과치를 비교. 분석하고자 한다
또한 VSB1-2 실험체와 VSB1-3 실험체의 차이점은 VSB1-2 실험체에서는 자동온도 조절 장치를 위한 PVC 관이 실험체 내의 각 중공 관에서 합쳐 져 하나의 통로로 실험체 외부로 나오도록 제작하였고 VSB1-3 실험체에서는 자동온도 조절장치 를 위한 PVC 관이 실험체 내의 각 중공 관에서 독립적으로 분리되어 실험체 외부로 나오도록 제작한 것이다. VSB2-2 실험체와 VSB2-3 실험체, VS1-2 실험체와 VS1-3 실험체 그리고 VSC₁-2 실험체와 VSC₁-3 실험체들의 차이점도 실험체 내의 각 중공 관에서 합쳐져 하나의 통로로 실험체 외부로 나오도록 제작한 것과 자동온도 조절장치 를 위한 PVC 관이 실험체 내의 각 중공 관에서 독립적으로 분리되어 실험체 외부로 나오도록 제작한 것이다.
이 실험에는 중량 충격음 발생기와 경량 충격음 발생기로 측정하는 두 방법 중에 공동주택에서 어린아이에 의한 충격음을 고려할 때 중량 충 격음 발생기를 채택하는 것이 타당하다고 사료되 나 중공 슬래브 실험체가 200mm 이상 되는 두꺼운 슬래브로서 저음역에 대하여는 문제가 크게 되 두 되지 않는 것으로 사료되어 경량 충격음 발 생기를 채택하였다. 그러나 중공 슬래브 성능의 종합 평가를 목적으로 할 경우, KS에 따른 측정이라면 양자 모두의 실험 방법을 사용하여 평가하는 것이 타당하다고 생각된다.
공동주택을 위한 철근콘크리트 중공 슬래브 바닥은 중공 부와 중공관 내의 차음 재료의 존재로 인한 불연속적인 단면을 고려할 때 차음 특성을 이론적으로나 실험적으로 명확히 분석한다는 것은 어려운 일이다. 이에 본 연구에서는 16개의 실험체를 제작하여 각 실험체에 관한 차음 특성을 실험하였다. 각 실험체의 형상과 배근 상세도는 그림2 -그림17에 나타나 있으며 그림에서 점선은 설치된 중공 관을 나타내고 있다.
실험은 소음. 진동이 발생할 우려가 적은 새벽 시간에 실험을 하였으며 오차가 발생할 수 있는 동일한 조건하에서 각각의 중공 슬래브에 대해 실험하였다.
측정 조건은 원칙적으로 통상 사용될 수 있는 상태의 실내 또는 건물 안에서 행하기로 한다. 측정 주파수의 대역 범위는 65 Hz, 125Hz, 25아]z, 500Hz, 1000Hz, 2000Hz, 4000Hz에 대하여 실시하였다.
공동주택을 위한 본 연구의 실험은 한국산업규격(KS)에 따른 건축물의 현장 바닥 충격음 측정 방법(F2810)으로 바닥 충격음에 대한 차음. 흡음 및 진동에 대한 성능을 비교. 분석하고자 바닥 충격음과 음원 부와 수음 부의 음압 레벨을 측정하는 실험을 하려고 한다.

대상 데이터

실험체는 중공 관의 소정 영역에 자동온도조절장 치를 장착하고 차음을 목적으로 하는 차음재를 장치한다. 중공 관의 양단부에 개구부의 외경을 몸체보다 점점 작게 구성하여 양단부가 테이퍼지 는 형상으로 만들어 콘크리트의 응력변화와 전단 하중의 집중를 방지하고 공동주택의 슬래브 공사 시 중공 관의 외주면으로 타설된 콘크리트의 양생 중 또는 양 생후 중공 관의 단부와 타설 콘크리트의 접점에서 발생되는 응력에 의한 슬래브 층의 균열을 개선하기 위한 것이다.
중공 관의 배관 방향이 종방향인 VS 1과 횡 방향인 VS 2와 중공 관이 배관 되지 않은 VS 3의 실험체 크기는 1800 x 525mm이고 중공 관의 직경은 75 飾이다. VS 시리즈는 중공 관의 직경이 일정하고 양단부가 외부로 통해져 있으며, 실험체 종류는 단지 중공 관의 유무와 중공 관의 배치 방향으로 구분된다.
VSC₂-1 실험체와 VSC₃-1 실험체의 차이점은 사용된 철근에 있다. 즉 VSC₂-1 실험체에는 고정단 주근으로 8-D19, 자유단 주근으로 4-D19, 부근으로 D10 @200, 늑근으로 D18 @100 이 사용된 데 비하여 VSC₃-1 실험체에는 주근으로 4-D19, 부근으로 D10 @200 그리고 늑근으로 D10 @100이 사용되었다.

이론/모형

공동주택을 위한 본 연구의 실험은 한국산업규격(KS)에 따른 건축물의 현장 바닥 충격음 측정 방법(F2810)으로 바닥 충격음에 대한 차음. 흡음 및 진동에 대한 성능을 비교.

성능/효과

7%이다. 그러므로 PVC 관이 외부로 돌출된 관의 수가 다름에도 차음효과가 있는 것으로 결과치가 나타났다.
1%이다. 그러므로, VSB 1시리즈와 VSC 1시리즈를 비교하여 볼 때 실험체의 크기와는 상관없이 차음재의 유 무가 차음 효과에 미치는 것으로 결과치가 나타났다.
위의 표9에 보여진 바와 같이 VSB시리즈에서 는 차음재가 없는 것보다 있는 것이 음의 차단에 있어서 우수한 성능이 있는 것으로 결과치가 나타났다. 그리고 VSB 1시리즈와 VSB 2시리즈는 중공 관의 형상이 다른 것으로서, 직경이 일정한 원통형 중공 관인 VSB 1시리즈와 단부에서 변단 면의 모양을 가진 중공 관인 VSB 2시리즈를 비교해 볼 때에도 차음에 있어 미묘한 차이가 나타났고 중공 관의 형상이 원통형인 경우가 약간은 우수한 성능이 있는 것으로 결과치가 나타났다.
실험체는 중공 관의 소정 영역에 자동온도조절 장치를 장착하므로써 중공 관내의 온도가 평온으로 유지되어 중공관 및 슬래브의 상태를 정상으로 할 수 있는 중공 슬래브를 제공하여 각종 문제점을 미리 방지하고 시공 정밀도를 높이고 시공한 후에 구조물의 안정성을 높으며 차음재를 중 공관 안에 장착한 것과 장착하지 않는 것을 비교. 분석하여 자료화하는데 쓰인다.
위의 결과로 공동주택에서의 바닥 충격음에 대한 문제점의 해결은 바닥의 중공관 유무와 더불어 차음재의 유무에도 관계가 있는 것으로 나타나고 있다. 또한 본 실험에 사용되었던 차음재의 종류는 스치로폼과 부직포로 구성되어 있으나 공동주택에서의 바닥 충격음에 대한 문제 해결을 극대화 할 수 있는 차음재의 구성에 대한 연구도 절실히 필요하다고 사료된다.
8%가 증가됨을 알 수 있다. 위의 결과로 보면 중공 관의 유무에 따라 중공 관의 차음 효과가 매우 큼을 알 수 있다. 그리고 중공관 배치 방향의 변화로 음압레벨의 차가 생기는 것으로 볼 때 중공 관의 위치나 방향도 차음 효과에 영향을 미치는 것으로 사료된다.
위의 표9에 보여진 바와 같이 VSB시리즈에서 는 차음재가 없는 것보다 있는 것이 음의 차단에 있어서 우수한 성능이 있는 것으로 결과치가 나타났다. 그리고 VSB 1시리즈와 VSB 2시리즈는 중공 관의 형상이 다른 것으로서, 직경이 일정한 원통형 중공 관인 VSB 1시리즈와 단부에서 변단 면의 모양을 가진 중공 관인 VSB 2시리즈를 비교해 볼 때에도 차음에 있어 미묘한 차이가 나타났고 중공 관의 형상이 원통형인 경우가 약간은 우수한 성능이 있는 것으로 결과치가 나타났다.
5%이다. 이에 차음재를 사용하는 VSB 2-2와 VSB 2-3가 VSB 2-1보다 차음 효과가 우월한 것으로 결과치가 나타났다. 이와 같이 변단면 중공 관을 설치하되, 내부에 차음 재를 설치한 경우가 설치하지 않은 경우보다 차음에 있어서 효과가 있는 것으로 사료된다.
7%이다. 이와 같이 중공 관을 설치하되, 내부에 철근의 배근 간격 차이가 있는 VSC 2와 VSC 3의 경우에 3%의 차이가 있는 것으로 결과치가 나오므로 차음에 있어 철근 배근량이 적은 VSC 3가 효과가 있는 것으로 사료된다.
중공관 내부에 차음재를 설치하지 않은 VS시 리즈에서는 중공 관의 유무에 따라 차음에 많은 음압레벨 차이를 실험 결과치에서 나타내 주고 있다. 종방향으로 중공 관을 배관한 VS 1시리즈는 횡 방향으로 중공 관을 배관한 VS 2시리즈보다 미묘한 차이의 결과치를 나타내 주고 있으며 중공 관이 전혀 배관 되지 않은 VS 3시리즈보다는 앞에서 말하고 있는 두 가지인 VS 1시리즈와 VS 2시리즈의 결과치가 월등한 차음 효과가 나타나는 것으로 판명된다.
그러나 VSB 1-1의 중 공관 내부는 텅 빈 공간으로 형성되어 있고 VSB 1-2와 VSB 1-3의 중공관 내부는 일정한 두께를 가진 차음재를 일정한 간격으로 배치한 것이다. 표2에서 보면 실험체의 음원과 수음의 음압레 벨 차이 값으로써 주파수 63Hz에서는 차음재가 없는 VSB 1-1 실험체에서의 원음은 57.00이고 음압 감소율은 8.8%인 반면, 차음재를 설치한 VSB 1-2 실험체에서의 원음은 53.6M이고 음압감소율은 17.0%이다. 그러므로 VSB 1-2 실험체가 차음효과에 있어 약 8.
표3의 결과치와 같이 주파수 1000Hz에서는 차음재를 설치하지 않은 VSB 1-1 실험체에서의 원음은 860即이고 음압 감소율은 6.9%인 반면, 차음재를 설치한 VSB 1-3 시험체에서의 원음은 78.8 叩이고 음압 감소율은 33.4%이다. 그러므로 VSB 1-3 시험체의 차음재가 차음효과에 있어 큰 영향을 미치는 것으로 나타났다.
표4의 결과치는 실험체의 음압레벨 차이 값으로써 주파수 2000Hz, 4000Hz에서는 차음재룰 설치하지 않은 경우인 VSB 2-1의 원음은 각각 85.8, 81.4dB이고 음압 감소율은 각각 2.2, 2.7%인 반면, 차음재를 설치한 경우인 VSB 2-2의 원음은 각각 82.3, 76.8dB이고 음압 감소율은 각각 12.9, 5.2%이고 VSB 2-3의 원음은 각각 84.9, 81.6dB이고 음압 감소율은 각각 7.8, 8.5%이다. 이에 차음재를 사용하는 VSB 2-2와 VSB 2-3가 VSB 2-1보다 차음 효과가 우월한 것으로 결과치가 나타났다.
표5를 보면 주파수 500Hz에서는 종방향인 VS 1일 때의 평균 원음은 80.9dB이고, 평균 음압 감소율은 11.0%이며, 횡 방향인 VS 2일 경우에는 평균 원음이 78.4(卅이고 평균 음압 감소율은 7.0%이다. 그러나 중공 관이 없는 VS 3의 평균 원음은 78.

후속연구

위의 결과로 공동주택에서의 바닥 충격음에 대한 문제점의 해결은 바닥의 중공관 유무와 더불어 차음재의 유무에도 관계가 있는 것으로 나타나고 있다. 또한 본 실험에 사용되었던 차음재의 종류는 스치로폼과 부직포로 구성되어 있으나 공동주택에서의 바닥 충격음에 대한 문제 해결을 극대화 할 수 있는 차음재의 구성에 대한 연구도 절실히 필요하다고 사료된다.
앞으로 공동주택에서의 바닥 충격음에 대한 문제점을 해결. 보완하기 위해 연구되어져야 할 부분은 중공 관의 형상, 재료적인 성능, 중공 관의 배치 간격과 중공관 내에 설치되는 차음재의 두께 및 차음재 구성의 재료적 성능 등에 더 많은 연구가 있어야 될 것으로 판단되어지므로 보다 광범위한 평가와 그에 따른 적절한 연구가 뒤따라 수행되어져야 할 것으로 사료된다.
따라서, 공동주택에서의 바닥 충 격음에 대한 문제점을 해결, 보완하기 위한 하나의 방안으로 중공 관의 차음 재료의 개발이 제시될 수 있다. 아울러 공동주택에서의 바닥 충격음에 대한 문제점을 효율적으로 해결할 수 있는 중공 슬래브를 제작할 때 반드시 필요한 중공 관을 규격화하고 효율성 및 경제성을 확보하는 기술 개 발이 제시될 수 있다.
이러한 상황에서 본 연구에서는 공동주택을 위한 효율적인 차음 특성을 가진 중공 슬래브를 생산하기 위하여 여러 가지 형상의 중공 관을 사용한 실험체를 재작하여 중공 슬래브 바닥의 차음 특성을 비교 분석하고자 한다. 이는 공동주택을 위한 구조적 안정성, 경제성 그리고 환경적인 측면이 고려된 다양한 형상 및 규격 등에 대한 데이터베이스의 일부분인 공동주택의 중공 슬래브 바닥에 관한 자료로 활용될 것이다.
측정 결과 가운데 어떤 주파수의 레벨 차가 커서 평균값을 알아낼 수 없을 때에는 그 주파수에 대하여는 수음 실의 충격음 레벨을 밝혀낼 수는 없으나, 각 측정점의 측정 결과는 사실 그대로 보고서에 기록하여 둘 필요가 있다. 또한 각 음원 위치마다의 평균값 사이의 차는 비록 10dB을 넘더라도 거주자가 생활 감각으로 그 평균화 된 것을 느낀다고 생각하여 식 (1)에 따라 밝혀낸다.

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