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문제 정의
- 이 연구에서는 투명방음판의 품질기준을 정립하기 위한 일환으로 투광부재로 사용되는 소재들의 특성을 감안한 기계적 물성 및 안전성 평가방안을 검토하였다. 내풍하중 성능을 평가하기 위한 허용최대 변위량은 KS F 4770-1의 기준을 준용하되 투광부재와 프레임으로 구성되는 투명방음판의 구조적 특성을 감안했을 때 3등분점 집중하중 시험방법은 적절하지 않으므로, EN 1794-1의 등분포 하중재하 시험 방법을 응용하여 제안하였다.
제안 방법
- . CS-10F 마모륜을 사용하여 100회전, 300회전, 500회전 후의 흐림도(haze)를 각각 측정하였다. 흐림도는 전방 산란에 의해 입사광으로부터 2.
- 낙구 충격 시험은 충격에 의해 투명방음판이 손상되지 않아야 할 최소한의 성능 기준을 설정하기위해 실시한 것으로, 약 610×610 mm 크기의 시험편을 철제 지지틀 위에 올려놓고 무게가 2,260 g인 호칭 3의 강구를 시험편의 중심점에 자유 낙하시킨 후 시험편의 파괴 상태를 조사하였다(Fig.
- 내풍하중 성능을 평가하기 위한 허용최대 변위량은 KS F 4770-1의 기준을 준용하되 투광부재와 프레임으로 구성되는 투명방음판의 구조적 특성을 감안했을 때 3등분점 집중하중 시험방법은 적절하지 않으므로, EN 1794-1의 등분포 하중재하 시험 방법을 응용하여 제안하였다. 내충격성 시험은 접합유리 한국산업규격인 KS L 2004를 참고하여 충격에 의해 투명방음판이 손상되지 않아야 할 최소한의 성능 기준을 설정하기 위해 낙구 충격 시험을 제안하고, 충격 후 파편 비산에 따른 2차 피해 예방을 위해 진자 충격 시험의 적용을 제안하였다. 다만 진자 충격 시험은 가격체에 따른 시험오차를 최소화하고 파편 결락 상태를 효과적으로 확인하기 위해 기존의 쇼트백 가격체를 동일 무게의 강구로 교체하는 것으로 제안하였다.
- 이 연구에서는 투명방음판의 품질기준을 정립하기 위한 일환으로 투광부재로 사용되는 소재들의 특성을 감안한 기계적 물성 및 안전성 평가방안을 검토하였다. 내풍하중 성능을 평가하기 위한 허용최대 변위량은 KS F 4770-1의 기준을 준용하되 투광부재와 프레임으로 구성되는 투명방음판의 구조적 특성을 감안했을 때 3등분점 집중하중 시험방법은 적절하지 않으므로, EN 1794-1의 등분포 하중재하 시험 방법을 응용하여 제안하였다. 내충격성 시험은 접합유리 한국산업규격인 KS L 2004를 참고하여 충격에 의해 투명방음판이 손상되지 않아야 할 최소한의 성능 기준을 설정하기 위해 낙구 충격 시험을 제안하고, 충격 후 파편 비산에 따른 2차 피해 예방을 위해 진자 충격 시험의 적용을 제안하였다.
- 다만 유리의 경우, 플라스틱 수지에 비해 충격강도가 떨어지므로, 호칭 2의 무게 1,040±10 g인 강구로도 시험하였다.
- 내충격성 시험은 접합유리 한국산업규격인 KS L 2004를 참고하여 충격에 의해 투명방음판이 손상되지 않아야 할 최소한의 성능 기준을 설정하기 위해 낙구 충격 시험을 제안하고, 충격 후 파편 비산에 따른 2차 피해 예방을 위해 진자 충격 시험의 적용을 제안하였다. 다만 진자 충격 시험은 가격체에 따른 시험오차를 최소화하고 파편 결락 상태를 효과적으로 확인하기 위해 기존의 쇼트백 가격체를 동일 무게의 강구로 교체하는 것으로 제안하였다. 내마모성평가는 실제 청소 작업 환경을 감안하여 국부적인 하중을 가하는 연필경도 시험보다는 테이버 마모시험에 의한 평가가 더 적절할 것으로 판단되며, 최근세척 기술의 향상, 기능성 코팅 기술 개발 등으로 내마모성에 대한 필요성이 감소하고 있으므로, 고내마모성이 요구되는 경우에 한하여 JIS K 6735에서 규정하는 내마모용 PC의 내마모성 기준을 준용하는 것이 바람직하다고 판단된다.
- 또한 하중체를 모두 제거한 후 30분이 경과하면 영구 잔류 변위량을 측정하였다. 모든 변위량은 방음판 길이의 중간의 양 끝단에서 다이얼 인디케이터를 사용하여 소수점 이하 둘째자리까지 측정한 후 두 값의 산술평균값을 변위량으로 산정하였다.
- 또한 하중체를 모두 제거한 후 30분이 경과하면 영구 잔류 변위량을 측정하였다. 모든 변위량은 방음판 길이의 중간의 양 끝단에서 다이얼 인디케이터를 사용하여 소수점 이하 둘째자리까지 측정한 후 두 값의 산술평균값을 변위량으로 산정하였다.
- 지지대에 시험편을 고정하고 30분 후 자중조건에서의 변위량을 측정하였다. 방음판 위에 하중체가 재하면을 벗어나거나 국부에 편중되지 않도록 균등히 재하하고 30분 후 자중 및 부하 조건에서의 처짐량, 즉 탄성 변위량을 측정하였다. 하중체의 재하 순서는 시험체의 중앙에서부터 시작하여 외측으로 진행하였다.
- 이 연구에서는 투명방음판의 소재 특성을 감안한 성능시험방법 및 기준 도출의 일환으로, 국내・외 기준 검토 및 방음판 재질별 성능시험을 통해 투명방음판의 내풍하중 성능 평가를 위한 하중변위시험, 유지관리 및 안전성 확보를 위한 충격 시험, 내마모성 시험 등 기계적 특성 및 안전성 확보와 관련한 성능평가방안을 검토하였다.
- 이는 건축용 안전유리의 안정성을 평가하기 위한 기존 쇼트백충격시험의 경우, 달리는 아이에 부딪혔을 때를 가정하여 가격체를 설정한 것이나, 도로변 방음판의 경우 다양한 가격체가 존재하므로 좀더 실제 상황에 가까운 시험 결과를 얻기 위해서는 가격체의 변경이 요구되었다. 이에 따라, 가격체에 의한 오차를 최소화하고 파괴 후의 파편 비산 정도를 효과적으로 파악하기 위하여 가격체를 동일한 무게의 강구로 대체하여 시험을 실시하였다(Fig. 5(b)).
- 제안된 시험방법의 적용성 검증을 위해 여러 종류의 투명방음판 시료에 대하여 시험을 실시하였다(Fig. 3). 지지대에 시험편을 고정하고 30분 후 자중조건에서의 변위량을 측정하였다.
- 3). 지지대에 시험편을 고정하고 30분 후 자중조건에서의 변위량을 측정하였다. 방음판 위에 하중체가 재하면을 벗어나거나 국부에 편중되지 않도록 균등히 재하하고 30분 후 자중 및 부하 조건에서의 처짐량, 즉 탄성 변위량을 측정하였다.
- 테이버 마모 시험은 마모 시험을 실시하기 전에 흐림도를 측정하고 100회전, 300회전, 500회전 후의 흐림도를 측정해서 흐림도 변화(△H)를 구하였다. Fig.
- 투명방음판의 허용 최대 변위량 기준은 EN 1794-1(등분포 하중 재하 방식) 및 KS F 4770(집중하중 재하 방식)에서 공통적으로 제시하고 있는 탄성변형량 기준 (50 mm 이하) 및 영구잔류변형량 기준(시험용 방음판 최대길이/500 mm 이하)를 준용하는 것이 타당하다고 판단되나, 프레임 및 투명재질의 판으로 구성된 투명방음판의 특성을 감안하여 EN 1794-1에서 규정하는 등분포 하중 시험과 유사한 하중 시험 방법을 Fig. 2와 같이 제안하였다(5).
- 4(a)). 파괴되지 않은 경우에는 낙하 높이를 높이면서 시험편의 파괴 상태를 관찰하였다. 다만 유리의 경우, 플라스틱 수지에 비해 충격강도가 떨어지므로, 호칭 2의 무게 1,040±10 g인 강구로도 시험하였다.
- 방음판 위에 하중체가 재하면을 벗어나거나 국부에 편중되지 않도록 균등히 재하하고 30분 후 자중 및 부하 조건에서의 처짐량, 즉 탄성 변위량을 측정하였다. 하중체의 재하 순서는 시험체의 중앙에서부터 시작하여 외측으로 진행하였다.
- 한편, 방음판 파손 시 파편의 비산으로 인한 2차 피해의 정도를 파악하기 위하여 쇼트백 시험을 실시하였다(Fig. 4(b)).
대상 데이터
- EN 1794-1의 시험방법은 하중 분포를 위한 2 mm 두께의 강철판과 하중체로서 구조용 강재를 이용하였으나, 투명방음판의 프레임부재와 투광부재의 단차를 감안하여 강철판은 이 시험에서는 제외하였으며 하중체로는 직경 약 2 mm의 강구를 채운 주머니(최대 5 kgf 이하)를 사용하였다. 주머니는 10×10 mm 크기의 것으로서 방수처리된 재질로 제작하였다.
- 주머니는 10×10 mm 크기의 것으로서 방수처리된 재질로 제작하였다.
- 지지대로 방음판 높이와 동일한 길이의 H형강(150×150×7×10 mm)을 사용하였다.
이론/모형
- 여러 종류의 시편에 대해 KS M ISO 5470-1 및 KS M ISO 9352에 따라 테이버 마모 시험을 실시하였다(7,8). CS-10F 마모륜을 사용하여 100회전, 300회전, 500회전 후의 흐림도(haze)를 각각 측정하였다.
- 연필경도 시험은 도장 용융 아연도금 강판 및 강대에 대한 규격인 KS D 3520에 따라 시행하였으며, 연필은 미쓰비시 연필로 방음판에 대해 약 45°를 유지하면서 10 N의 하중을 가하여 측정하였다(10).
- 따라서 내충격성 기준의 설정을 위해서는 충격 시에도 깨어지지 않는 조건과 파괴되었을 시 파편의 발생을 최소화하는 조건을 동시에 고려할 필요가 있다. 투명방음판의 내충격성 평가를 위하여 접합유리의 한국산업규격인 KS L 2004의 낙구 충격 시험과 쇼트백(shot bag) 시험으로 시험편의 내충격성을 검토하였다(6).
성능/효과
- 4 mm 두께의 시험편에 대해 가격체의 높이를 170 cm로 하여 시험한 경우에도 시험편에 균열은 심하게 발생하였으나, 파편이 필름에 고정되어 파편의 결락은 발생하지 않았다. 12.4 mm 두께의 접합유리와 10.8 mm 두께의 배강도 접합유리에 대해 가격체 높이 30 cm에서 시험한 결과, 더 얇은 두께의 배강도 접합유리가 일반 접합유리보다 균열 발생이 적었다.
- 결과적으로, 프레임부재 자체의 변형은 적으나 투광부재가 파손되거나 프레임부재로부터 이탈한 제품도 있었으며, 내하중 등급 1호의 하중에 대해 탄성 변위량은 기준을 초과함에도 불구하고 프레임부재와 투광부재의 고정 상태가 양호한 제품도 있었다. 따라서 풍하중을 받는 투명방음판에 대하여 제안 방법이 투광부재와 프레임부재의 안전성을 동시에 평가하는 데 효과적인 것으로 판단된다.
- 5(a)). 그러나 쇼트백 시험장치를 제작하여 예비 시험을 실시한 결과, 가격체의 표면을 구성하는 가죽 주머니와 점착테이프의 탄성이 시험 결과의 편차를 유발하는 것으로 조사되었다. 또한 쇼트백 시험장치를 이용하여 가능한 최대 높이에서 PMMA 시험편을 가격하였으나 충격력 부족으로 파괴되지 않아 파괴 후의 현상을 관찰할 수 없는 문제점이 있었다.
- 다만 진자 충격 시험은 가격체에 따른 시험오차를 최소화하고 파편 결락 상태를 효과적으로 확인하기 위해 기존의 쇼트백 가격체를 동일 무게의 강구로 교체하는 것으로 제안하였다. 내마모성평가는 실제 청소 작업 환경을 감안하여 국부적인 하중을 가하는 연필경도 시험보다는 테이버 마모시험에 의한 평가가 더 적절할 것으로 판단되며, 최근세척 기술의 향상, 기능성 코팅 기술 개발 등으로 내마모성에 대한 필요성이 감소하고 있으므로, 고내마모성이 요구되는 경우에 한하여 JIS K 6735에서 규정하는 내마모용 PC의 내마모성 기준을 준용하는 것이 바람직하다고 판단된다.
- 결과적으로, 프레임부재 자체의 변형은 적으나 투광부재가 파손되거나 프레임부재로부터 이탈한 제품도 있었으며, 내하중 등급 1호의 하중에 대해 탄성 변위량은 기준을 초과함에도 불구하고 프레임부재와 투광부재의 고정 상태가 양호한 제품도 있었다. 따라서 풍하중을 받는 투명방음판에 대하여 제안 방법이 투광부재와 프레임부재의 안전성을 동시에 평가하는 데 효과적인 것으로 판단된다.
- 8 mm 두께의 PMMA는 가격체 높이 61 cm의 충격에서는 파괴가 되었으나 파편의 결락으로 인한 노출 부분은 발생하지 않았으며, 높이 77 cm의 가격체 충격에 의한 파괴 시 발생한 파편은 시료로부터 약 1 m 거리에 떨어졌다. 시료의 두께가 두꺼워질수록 내충격 강도는 상당히 증가하는 것으로 조사되었다.
- . 시험결과, PMMA의 연필경도는 3H~5H 정도로 나타났다.
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