[논문]고속도로 발생소음의 특성 분석

김철환; 장태순; 김득성

doi:10.5050/ksnve.2012.22.12.1191

고속도로 발생소음의 특성 분석
Characteristics Analysis of Highway Traffic Noise 원문보기

한국소음진동공학회논문집 = Transactions of the Korean society for noise and vibration engineering, v.22 no.12, 2012년, pp.1191 - 1198

김철환 (Korea Expressway Corporation Research Institute) , 장태순 (Korea Expressway Corporation Research Institute) , 김득성 (Korea Expressway Corporation Research Institute)

Abstract ▼ AI-Helper

Highway traffic noise is the one of the most frequent pollutant source of environmental claims in Korea for the last 10 years. For abating the noise from the highways, characteristics of highway noise source should be investigated and identified before performing the abatements. Highway noises are affected by traffic volume, vehicle types and speed, tyre and pavement types. In this study, highway noises which measured from different pavements have been analyzed and compared. Especially, the noise from the asphalt concrete pavement, cement concrete pavement and low-noise pavement have been measured simultaneously at the same traffic condition and compared each other. Hopefully, the data of the study may be used for abating highway noise and further studies.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

현재 우리나라 고속도로의 포장 종류는 콘크리트 포장이 약 55 %, 아스팔트 포장이 약 45 %이며, 최근에 저소음 아스팔트 포장의 본격적인 현장 적용을 위하여 내구성능 등을 검중 중에 있다. 이 연구에서는 이와 같이 종류가 다른 포장에서 발생하는 소음을 측정하고 특성을 분석하여 향후 도로소음 대책의 기초자료가 되도록 하고자 하였다.
이 연구의 목적은 장소와 시간, 그리고 교통량을 달리하는 조건에서 고속도로의 아스팔트, 콘크리트 및 저소음 포장에서 발생하는 소음의 특성 및 주파수 특성을 분석하고 비교하는 것에 있다. 발생소음의 파악을 위한 측정위치는 도로단으로 하였으며 이는 방음벽의 설치위치와 거의 동일한 지점이다.

제안 방법

Fig. 1과 같은 위치에서 고속도로 소음을 20분간 연속으로 측정하고, 측정된 소음의 5분간 등가레벨(L_Aeq,5min)에 대하여 1/3 옥타브밴드의 중심주파수로 분석하였다. 이때, 항공기 소음 등 정상적인 고속도로 발생소음 이외의 소음은 분석에서 제외하였다.
2에 아스팔트 포장의 발생소음 측정에 대한 개요를 나타내었다. Site1과 Site2의 측정일자는 각각 2010년 4월 14일과 2011년 3월 15일이며, 시간과 장소를 달리하는 2개 지점의 아스팔트 포장에 대하여 Fig. 1에 나타낸 방법으로 고속도로 갓길에서 20분간 소음을 측정하고 고속도로 발생소음 이외의 소음에 대한 영향이 없다고 판단되는 5분간 연속소음의 등가소음에 대한 스펙트럼을 1/3 옥타브 밴드의 중심주파수로 분석하였다.
Site5, Site6의 순서대로 각각 2010년 4월 15일, 2010년 8월 12일, 2011년 3월 15일, 2011년 3월 17일이다. 고속도로의 갓길에서 Fig. 1에 나타낸 방법으로 20분간 소음을 측정하고 고속도로에서 발생한 소음 이외에는 영향이 없다고 판단되는 5분간 연속소음의 등가소음에 대한 스펙트럼을 1/3 옥타브밴드의 중심주파수로 분석하였다. Fig.
결과에 나타낸 것과 같이, 교통량의 변동이 크지 않은 시간대의 정상적인 교통흐름에서의 고속도로 소음은 20분간의 측정시간에 따른 레벨 변동이 크지 않기 때문에 5분간의 등가소음도와 20분간의 등가소음도는 큰 차이가 없음을 알 수 있다. 따라서, 이 연구에서는 20분간 측정한 데이터 대신 항공기 소음 등 이상 소음을 제외한 5분간의 측정 데이터를 사용하기로 하였다.
시간과 장소를 달리하는 2개 지점의 저소음 포장고속도로 갓길에서 Fig. 1과 같은 방법으로 20분간 소음을 측정하고 아스팔트 및 콘크리트 포장의 발생소음 측정에서 설명한 분석방법과 마찬가지로 고속도로 발생소음 이외의 소음에 대한 영향이 없다고 판단되는 5분간 등가소음에 대한 스펙트럼을 1/3 옥타브밴드의 중심주파수로 분석하여 측정 높이별로 Fig. 9에 나타내었고, 각 지점에 대한 높이별 소음레벨을 Table 4에 나타내었다. 그림에서 알 수 있듯이 1 m 높이에서 측정한 스펙트럼을 제외하면 3 m, 5 m, 7 m 높이에서 측정한 스펙트럼은 유사한 형태를 나타내며 이 양상은 아스팔트 및 콘크리트 포장의 발생소음과 같은 결과이다.
아스팔트 포장의 경우와 마찬가지로 시간과 장소를 달리하여 콘크리트 포장에서 발생하는 소음을 측정하여 분석하였다. 4개 지점에서 소음을 측정하였으며, Fig.
이 연구의 측정에서 Site2와 Site5, Site4와 Site7, 그리고 Site6과 Site8은 동일한 시간에 동일한 고속도로 구간에서(I.C.와 I.C.사이) 동시에 측정하였으므로 포장의 종류를 제외한 교통량 및 주행속도는 거의 동일한 것으로 가정할 수 있어, 이 조건에서 포장 종류에 따른 발생소음의 차이를 비교분석하였다.
최근 도로소음의 대책방법으로 주목을 받고 있는 것 중의 하나가 저소음 포장이다. 콘크리트 포장에도 다이아몬드 그라인딩(diamond grinding) 등의 표면처리를 통한 저소음 공법이 시도되고 있지만 이 연구에서는 골재의 굵기와 포장재료 배합의 공극률 조절에 의한 아스팔트 저소음 포장에 대해서만 검토하였다. Fig.

대상 데이터

발생소음의 파악을 위한 측정위치는 도로단으로 하였으며 이는 방음벽의 설치위치와 거의 동일한 지점이다. 또한, 발생소음의 지향 특성을 고려하여 소음의 측정 지점을 도로면으로부터 1 m, 3 m, 5 m, 7 m 높이의 4개 지점으로 하여 모두 동시에 측정하였다. 6 m 높이에는 모니터링 마이크로폰을 설치하고 기록지형 레벨기록계와 연결하여 측정시에 발생하는 특이사항이나 고속도로 발생소음 이외의 소음이 측정될 경우 기록지에 메모하여 분석시에 참고하였다.

성능/효과

(1) 고속도로 갓길의 1 m, 3 m, 5 m, 7 m 높이에서 소음을 측정하고 분석한 결과, 1 m 높이에서 측정한 소음의 스펙트럼은 3 m, 5 m, 7 m 높이에서 측정한 소음의 스펙트럼과는 다른 형태를 보였으며 이는 측정지점과 가까운 주행차량의 영향을 크게 받은 결과로 판단된다. 따라서, 도로소음의 특성 분석을 목적으로 갓길에서 소음을 측정할 경우 1 m 정도의 낮은 높이에서 측정하는 것은 바람직하지 못한 것으로 생각한다.
(2) 교통량과 포장의 종류가 유사한 조건에서는 장소가 다르더라도 발생소음의 스펙트럼 형태도 유사하게 나타났으며 이 결과로부터 교통 특성과 포장 조건이 유사한 지점의 발생소음 특성은 거의 동일한 것으로 판단된다.
(3) 콘크리트 포장에서 교통량이 증가하면 고주파수 영역의 소음이 증가하는 반면 저소음 포장에서 교통량이 증가하면 630~800 Hz를 중심으로 한 중간 주파수 영역의 소음이 증가하였으며 동일한 교통량의 증가에서 상승하는 오버올 레벨은 같더라도 인간이 느끼는 청감적 효과는 다를 수 있음을 확인하였다.
(4) 동일한 조건을 가정하여 아스팔트 포장과 콘크리트 포장, 콘크리트 포장과 저소음 포장의 발생소음을 동시에 측정하여 비교한 결과 아스팔트 포장은 콘크리트 포장에 비해 약 3 dB, 저소음 포장은 콘크리트 포장에 비해 약 6 dB 저감됨을 알 수 있었고 이 결과로부터 아스팔트 포장은 콘크리트 포장에 비해 약 3 dB 소음이 저감됨을 유추할 수 있었다.
Table 1에 교통량과 포장의 종류가 다른 두 지점에서 20분간 측정한 데이터의 0~5분, 5~10분, 10~15분, 15~20분의 5분간 등가소음도를 비교한 사례를 나타내었다. 결과에 나타낸 것과 같이, 교통량의 변동이 크지 않은 시간대의 정상적인 교통흐름에서의 고속도로 소음은 20분간의 측정시간에 따른 레벨 변동이 크지 않기 때문에 5분간의 등가소음도와 20분간의 등가소음도는 큰 차이가 없음을 알 수 있다. 따라서, 이 연구에서는 20분간 측정한 데이터 대신 항공기 소음 등 이상 소음을 제외한 5분간의 측정 데이터를 사용하기로 하였다.
10에 나타내었다. 결과에서 알 수 있듯이 동일한 교통량 차이에서 콘크리트 포장과 저소음 포장 모두 8.7 dB의 오버올 레벨(overall level)차이를 보이고 있지만 차이를 보이는 주파수 영역대가 콘크리트 포장에서는 고주파수 영역대, 저소음 포장에서는 630~800 Hz를 중심으로한 중간주파수 영역대에서 큰 차이를 보이고 있음을 알 수 있다. 이 결과로부터 콘크리트 포장에서 교통량이 증가할 때에는 고주파수 영역의 소음이 커지는 반면 저소음 포장에서는 교통량이 증가할 때 중간주파수 영역의 소음이 커지는 것으로 판단할 수 있다.
7 dB의 오버올 레벨(overall level)차이를 보이고 있지만 차이를 보이는 주파수 영역대가 콘크리트 포장에서는 고주파수 영역대, 저소음 포장에서는 630~800 Hz를 중심으로한 중간주파수 영역대에서 큰 차이를 보이고 있음을 알 수 있다. 이 결과로부터 콘크리트 포장에서 교통량이 증가할 때에는 고주파수 영역의 소음이 커지는 반면 저소음 포장에서는 교통량이 증가할 때 중간주파수 영역의 소음이 커지는 것으로 판단할 수 있다.
각 지점별로 평균한 소음의 주파수 특성에 대한 오버올 레벨을 Table 6에 나타내었다. 이 결과로부터 콘크리트 포장은 아스팔트 포장에 비해 약 3 dB, 그리고 아스팔트 포장은 저소음 아스팔트 포장에 비해 약 3 dB의 높은 소음을 발생시킴을 알 수 있다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	고속도로 소음 대책으로는 어떠한 방법들이 시도되고 있는가?	특히 도시확장, 신도시 건설 등에 의해 고속도로 주변에 대규모의 공동주택 단지가 건설되면서 고속도로 소음은 환경소음 문제의 큰 원인이 되어 왔다. 고속도로 소음 대책으로 방음벽이 일반적으로 사용되어 왔지만 최근에는 상단 소음저감장치, 방음터널 등 다양한 방법들이 시도되고 있다.
	도로 상황이 아닌 일반적인 상황에서 소음을 측정하고 그때의 상황들을 기록하여 데이터베이스화하는 작업들이 필요한 이유는 무엇인가?	도로에서 발행하는 소음은 포장의 종류와 사용연수, 주행차량의 종류와 주행속도, 차량의 연식, 타이어의 종류와 마모정도 등 많은 인자들의 영향을 받으므로 세밀하게 그 정도를 분석하기란 매우 어렵다. 따라서 일반적인 상황에서 소음을 측정하고 그때의 상황들을 기록하여 데이터베이스화 하는 작업들이 필요하다.
	고속도로 소음이 환경소음 문제의 큰 원인이 된 배경은 무엇인가?	도로교통소음은 최근 10년 동안 우리나라에서 소음민원의 많은 부분을 차지하고 있다. 특히 도시확장, 신도시 건설 등에 의해 고속도로 주변에 대규모의 공동주택 단지가 건설되면서 고속도로 소음은 환경소음 문제의 큰 원인이 되어 왔다. 고속도로 소음 대책으로 방음벽이 일반적으로 사용되어 왔지만 최근에는 상단 소음저감장치, 방음터널 등 다양한 방법들이 시도되고 있다.

참고문헌 (4)

Kim, C. H., et al., 2010, A Study on the Test Method for Noise Reduction Devices Installed on the Noise Barriers, Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering, Vol. 20, No. 9, pp. 791-796.

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Hur, D. J., et al., 2007, Study of the Annoyance Sensitivity for the Frequency Band of Road Traffic Noise, Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering, Vol. 17, No. 5, pp. 398-404.

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Kim, D. S., et al., 2005, A Study on the Computation and Application of Sound Power Level for Road Traffic Noise of Renewal Area, Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering, Vol. 15, No. 6, pp. 635-644.

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Bhaskar, et al., 2006, Study of Vehicle Noise under Different Operating Conditions, 6th Swiss Transport Research Conference.

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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