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문제 정의
- 커튼은 일광을 조절하여 실내의 밝기를 변화시켜 주며, 외부로부터의 시선을 막아 주고 프라이버시를 보호해준다. 또, 열선을 차단하여 실내와 실외의 온도차를 줄여 줌으로써 방서 방한의 기능을 발휘하며, 실외의 소음이나 실내의 음을 흡수하는 방음효과와 칸막이 등의 실용적인 목적이 있다. 카펫은 열차단의 효과와 함께 층간 소음을 줄여주는 역할을 한다.
- 이에 본 연구에서는 실내장식에 일반적으로 사용되는 섬유소재와 벽지의 초배지로 사용되는 부직포와 커튼의 배후내장재로 사용되는 암막지와 융의 사용이 흡음률과 보온성에 어떤 영향을 주는지 실험을 통하여 분석하여 실내장식용 섬유소재들이 디자인에 의한 미적 요소로 뿐 아니라 생활 소음방지에 도움이 되는 기능적 성능을 효과적으로 사용할 수 있도록 하는데 도움이 되고자 한다.
제안 방법
- 본 연구에서는 흡음률을 측정하기 위하여 임피던스관에 의한 흡음계수와 임피던스의 결정방법 제 2부: 전달 함수법(KS F 2814-2, 2002)으로 측정하였다. 측정은 임피던스관내 한쪽에 시료를 설치하고, 그 반대쪽에서 음을 시료로 입사시키면 관 내부에서 입사파와 시료를 통과한 후 다시 뒷면에서 반사 되어 나오는 반사파의 중첩에 의해 관내 정재파가 형성되는데, 이를 두 개의 마이크로폰으로 수음하여 음압의 주파수 성분을 측정하여 흡음계수를 구 하였다. 측정은 3회 실시하여 평균값을 구하였다.
대상 데이터
- 본 실험에서는 실내장식에 사용되는 섬유소재 7종과 벽지 시공 시 초배지로 사용하는 부직포 1종, 커튼 제작 시 배후내장재로 사용되는 직물 2종 등을 선정하여 각 섬유소재와 초배지, 배후내장재를 겹쳐서 실험용 시료를 구성하였다. 섬유소재 7종의 시료는 시장 조사를 통하여 시판되고 있는 벽지와 커튼의 소재로 많이 사용되는 섬유소재를 선정하였으며, 섬유 종류에 따른 흡음률과 보온성을 측정 하기 위하여 표준백포를 사용하였으며, 부직포와 커튼의 배후내장재로 사용되는 직물 2종은 시장 조사를 통하여 상용되는 종류로 선정하였다.
- 본 실험에서는 실내장식에 사용되는 섬유소재 7종과 벽지 시공 시 초배지로 사용하는 부직포 1종, 커튼 제작 시 배후내장재로 사용되는 직물 2종 등을 선정하여 각 섬유소재와 초배지, 배후내장재를 겹쳐서 실험용 시료를 구성하였다. 섬유소재 7종의 시료는 시장 조사를 통하여 시판되고 있는 벽지와 커튼의 소재로 많이 사용되는 섬유소재를 선정하였으며, 섬유 종류에 따른 흡음률과 보온성을 측정 하기 위하여 표준백포를 사용하였으며, 부직포와 커튼의 배후내장재로 사용되는 직물 2종은 시장 조사를 통하여 상용되는 종류로 선정하였다.
데이터처리
- 본 연구에서 실험을 통하여 얻어진 자료의 분석은 Excel 2007을 사용하여 처리하였다.
- 측정된 흡음률은 보온성과 비교 분석을 위하여 단일 평가지수로 NRC를 구하였다. NRC는 Noise Reduction Coefficient의 약자로 측정중심주파수 중 250, 500, 1000, 2000Hz에 대한 흡음률만을 산술평균한 값으로 정의된다.
- 측정은 임피던스관내 한쪽에 시료를 설치하고, 그 반대쪽에서 음을 시료로 입사시키면 관 내부에서 입사파와 시료를 통과한 후 다시 뒷면에서 반사 되어 나오는 반사파의 중첩에 의해 관내 정재파가 형성되는데, 이를 두 개의 마이크로폰으로 수음하여 음압의 주파수 성분을 측정하여 흡음계수를 구 하였다. 측정은 3회 실시하여 평균값을 구하였다.
이론/모형
- 본 연구에서는 보온성을 측정하기 위하여 천의보온성 측정방법(KS K 0560, 2011)으로 측정하였다. 측정은 3회 실시하여 평균값을 구하였다.
- 본 연구에서는 흡음률을 측정하기 위하여 임피던스관에 의한 흡음계수와 임피던스의 결정방법 제 2부: 전달 함수법(KS F 2814-2, 2002)으로 측정하였다. 측정은 임피던스관내 한쪽에 시료를 설치하고, 그 반대쪽에서 음을 시료로 입사시키면 관 내부에서 입사파와 시료를 통과한 후 다시 뒷면에서 반사 되어 나오는 반사파의 중첩에 의해 관내 정재파가 형성되는데, 이를 두 개의 마이크로폰으로 수음하여 음압의 주파수 성분을 측정하여 흡음계수를 구 하였다.
- 실험 시료들의 보온성을 흡음성능과 비교하기 위하여 보온성을 항온법으로 측정하였다. 그 결과는[Table 4],[Fig.
성능/효과
- 16개 측정중심주파수 중 250, 500, 1000, 2000Hz 에 대한 흡음률만의 산술평균값인 NRC 값을 살펴보면 섬유소재 단독 시료는 섬유소재 간의 유의한 흡음률의 차이를 보이지 않았다.
- 면 섬유소재 시료들의 흡음성능과 유사하게 1000Hz 이하의 저주파수 대에서 모든 시료의 흡음성능이 매우 낮으나, 주파수가 증가함에 따라 흡음성능이 증가하는 것으로 나타났다. 각 시료별 흡음성의 차이는 최대값을 기준으로 0.06～0.34 범위로 나타났 으며, 부직포를 한 겹 조합한 시료, 부직포 두 겹 조합한 시료, 암막지를 조합한 시료, 융과 암막지를 겹쳐 조합한 시료 순으로 흡음성이 큰 것으로 나타났다.
- 면섬유 소재 단독시료의 흡음성은 전 주파수 대역에서 매우 낮았으며, 모든 시료들이 저주파대의 흡음성은 낮으나 주파수가 증가함에 따라 흡음 성능이 증가하는 것으로 나타났다. 각 시료별 흡음성의 차이는 최대값을 기준으로 0.07～0.36 범위로 나타났으며, 부직포를 한 겹 조합한 시료, 부직포 두 겹 조합한 시료, 암막지를 조합한 시료, 융과 암막지를 겹쳐 조합한 시료 순으로 흡음성이 큰 것으로 나타났다.
- 특히 암막지를 조합한 시료는 레이온 소재에 암막지를 조합한 시료와 유사하게 2000Hz 주파수에서 흡음성능이 급격히 증가하는 것으로 나타났다. 각 시료별 흡음성의 차이는 최대값을 기준으로 0.07～0.42 범위로 나타났으며, 암막지를 조합한 시료가 흡음성이 가장 크게 나타났다.
- 모든 시료들이 1600Hz 이하의 저, 중 주파수대에서는 매우 낮은 흡음성능을 보였으며, 특히 섬유소재에 암 막지를 조합한 시료의 흡음성능은 2000Hz 주파수에서부터 흡음성능이 크게 증가하는 것으로 나타났다. 각 시료별 흡음성의 차이는 최대값을 기준으로 0.11～0.66 범위로 나타났으며, 암막지를 조합한 시료가 흡음성이 가장 크게 나타났다.
- 특히 암막지를 조합한 시료는 2000Hz 주파수에서 흡음성능이 급격히 증가하는 것으로 나타났다. 각 시료별 흡음성의 차이는 최대값을 기준으로 0.1～0.54 범위로 나타났으며, 부직포를 한 겹 조합한 시료, 부직포 두 겹 조합한 시료, 융과 암막지를 겹쳐 조합한 시료, 암막지를 조합한 시료 순으로 흡음성이 큰 것으로 나타났다.
- 특히 섬유소재에 암막지를 조합한 시료의 흡음성능은 고주파수대에서 증가율이 크게 나타났다. 각 시료별 흡음성의 차이는 최대값을 기준으로 0.1～0.56 범위로 나타났으며, 부직포를 한 겹 조합한 시료, 부직포 두 겹 조합한 시료, 융과 암막지를 겹쳐 조합한 시료, 암막지를 조합한 시료 순으로 흡음성이 큰 것으로 나타났다.
- 섬유소재와 암막지를 조합한 시료들은 나일론이 가장 흡음성이 좋게 나타났으며, 레이온과 아크릴 시료가 두 번째로 흡음성이 좋은 것으로 나타났다. 그 다음으로 마 섬유소재의 흡음성이 레이온, 아크릴과 유사한 정도의 흡음성능을 보였다. 그러나 폴리에스테르 시료와 면, 실크 시료는 반대로 흡음성이 낮게 나타났다.
- 6]은 폴리에스테르 섬유소재와 배후 내장재를 조합한 시료에 대한 흡음성을 측정한 결과이다. 면 섬유소재 시료들의 흡음성능과 유사하게 1000Hz 이하의 저주파수 대에서 모든 시료의 흡음성능이 매우 낮으나, 주파수가 증가함에 따라 흡음성능이 증가하는 것으로 나타났다. 각 시료별 흡음성의 차이는 최대값을 기준으로 0.
- 7]은 실크 섬유소재와 배후 내장재를 조합한 시료에 대한 흡음성을 측정한 결과이다. 면 섬유소재 시료와 폴리에스테르 섬유소재 시료와 유사한 흡음특성을 보이며, 각 시료별 흡음성의 차이는 최대값을 기준으로 0.06～0.32 범위로 나타났다.
- 1]은 면 섬유소재에 배후 내장재를 조합한 시료에 대한 흡음성을 측정한 결과이다. 면섬유 소재 단독시료의 흡음성은 전 주파수 대역에서 매우 낮았으며, 모든 시료들이 저주파대의 흡음성은 낮으나 주파수가 증가함에 따라 흡음 성능이 증가하는 것으로 나타났다. 각 시료별 흡음성의 차이는 최대값을 기준으로 0.
- 10]은 섬유소재와 부직포 2매를 조합한 시료에 대한 흡음성능의 결과를 보여준다. 모든 시료들이 1000Hz 이상의 주파수 대역에서 흡음성이 점차적으로 증가되는 것으로 나타났으며, 각 시료별 흡음성의 차이는 최대값을 기준으로 0.12～0.3 범위로 나타났다.
- 9]는 섬유소재와 부직포를 조합한 시료에 대한 흡음성능의 결과를 보여준다. 모든 시료들이 1250Hz 이상의 주파수 대역에서 흡음성이 점차적으로 증가되는 것으로 나타났으며, 각 시료별 흡음성의 차이는 최대값을 기준으로 0.08～0.23 범위로 나타났다.
- 4]는 아크릴 소재에 배후 내장재를 조합한 시료에 대한 흡음성 결과이다. 모든 시료들이 1600 Hz 이하의 저, 중 주파수대에서는 매우 낮은 흡음 성능을 보였으며, 부직포 한 겹 조합한 시료와 부직포 두 겹 조합한 시료는 거의 유사한 흡음성능이 나타났다. 특히 암막지를 조합한 시료는 레이온 소재에 암막지를 조합한 시료와 유사하게 2000Hz 주파수에서 흡음성능이 급격히 증가하는 것으로 나타났다.
- 11]은 섬유소재와 암막지를 조합한 시료에 대한 흡음성능의 결과를 보여준다. 모든 시료들이 1600Hz 이상의 고주파수 대역에서 흡음성이 점차적으로 증가되는 것으로 나타났으며, 특히 나일론, 마, 레이온, 아크릴 섬유소재와 조합한 시료들은 현저히 증가하는 것으로 나타났다. 각 시료별 흡음성의 차이는 최대값을 기준으로 0.
- 2]는 마 섬유소재에 배후 내장재를 조합한 시료에 대한 흡음성 측정 결과이다. 모든 시료들이 1600Hz 이하의 저, 중 주파수대에서는 매우 낮은 흡음성능을 보였으나, 주파수가 1600Hz 이상 증가 함에 따라 흡음성능이 증가하는 것으로 나타났다. 특히 섬유소재에 암막지를 조합한 시료의 흡음성능은 고주파수대에서 증가율이 크게 나타났다.
- 5]는 나일론 섬유소재와 배후 내장재를 조합한 시료에 대한 흡음성을 측정한 결과이다. 모든 시료들이 1600Hz 이하의 저, 중 주파수대에서는 매우 낮은 흡음성능을 보였으며, 특히 섬유소재에 암 막지를 조합한 시료의 흡음성능은 2000Hz 주파수에서부터 흡음성능이 크게 증가하는 것으로 나타났다. 각 시료별 흡음성의 차이는 최대값을 기준으로 0.
- 모든 실험 시료들은 주로 고주파수 대역에서 흡음성능이 증가하는 것으로 나타났으며, 서로 다른 조직과 다른 밀도의 소재들을 조합한 시료들이 흡음성능에 정적인 영향을 주는 것으로 나타났다.
- 배후내장재의 조합에 따른 흡음성능을 살펴보면 섬유소재에 암막지를 조합한 시료의 흡음성능이 가장 우수한 것으로 나타났으며, 섬유소재에 융과 암막지를 조합한 시료가 그 다음으로 흡음성능이 좋은 것으로 나타났다. 부직포를 조합한 시료는 한 겹을 조합한 시료보다 두 겹을 조합한 시료가 약간 흡음성능이 증가한 것으로 나타났다.
- 배후내장재의 조합에 따른 흡음성능을 살펴보면 섬유소재에 암막지를 조합한 시료의 흡음성능이 가장 우수한 것으로 나타났으며, 섬유소재에 융과 암막지를 조합한 시료가 그 다음으로 흡음성능이 좋은 것으로 나타났다. 부직포를 조합한 시료는 한 겹을 조합한 시료보다 두 겹을 조합한 시료가 약간 흡음성능이 증가한 것으로 나타났다.
- 섬유 소재별 배후내장재를 조합한 시료들의 흡음 특성을 살펴보면 면, 폴리에스테르, 실크 섬유소재 시료들의 흡음특성이 유사하게 나타났으며, 마, 레이온, 아크릴, 나일론 섬유소재 시료들의 흡음특성이 유사하게 나타났다.
- 섬유 소재별 배후내장재를 조합한 시료들의 흡음특성을 살펴보면 면, 폴리에스테르, 실크 섬유소재 시료들의 흡음특성이 유사하게 나타났으며, 마, 레이온, 아크릴, 나일론 섬유소재 시료의 흡음특성이 유사하게 나타났다.
- 섬유소재 단독 시료의 보온성은 아크릴 소재가 20%로 가장 보온성이 높고, 실크가 8%로 가장 낮게 나타났다. 이는 아크릴 섬유가 양모 섬유와 유사한 성질을 가지고 있으며, 실험에 사용된 섬유소재 중 직물에 두께가 가장 두꺼운 것이 그 원인이라고 생각된다.
- 섬유소재별 흡음성능은 모든 시료들에서 저주파수에서는 흡음성능이 낮았으나, 고주파수 대역에서 흡음성능이 증가하였으나, 소재 자체의 흡음성은 매우 낮은 것을 알 수 있었다.
- 섬유소재에 부직포 한 겹을 조합시킨 시료의 보온성은 폴리에스테르가 41%로 가장 높았고, 마, 면, 아크릴, 나일론, 레이온, 실크 순으로 나타났다.
- 섬유소재에 부직포를 2겹 조합한 시료는 마 소재의 보온성이 61%로 가장 높게 나타났으며, 나일론과 폴리에스테르가 42%, 아크릴 소재는 41%로 나타났다. 레이온이 39%, 실크 37%로 나타났으며, 면 소재가 36%로 가장 낮게 나타났다.
- 섬유소재에 암막지를 조합한 시료는 모든 섬유 소재가 부직포 두 겹을 조합한 시료에 비하여 보온성이 전반적으로 모두 낮게 나타났다. 섬유소재별로 살펴보면 마 소재의 시료가 52%로 가장 높게나타났으며, 실크 소재 시료가 16%로 가장 낮게 나타났다.
- 섬유소재에 융과 암막지를 조합한 시료의 보온 성은 레이온, 아크릴, 폴리에스테르 시료를 제외한 시료들에서 다섯 가지 종류의 조합 시료들 중 가장 큰 것으로 나타났다. 섬유소재의 종류에 따른 보온성을 살펴보면 마 섬유소재 시료가 65%로 가장 컸으며, 그 다음으로 나일론, 면 그리고 실크의 순으로 보온성이 낮아지는 것으로 나타났다.
- 섬유소재와 부직포 2매의 조합 시료들은 레이온, 마 섬유소재와 부직포의 조합 시료가 가장 흡음성이 좋은 것으로 나타났으며, 면, 폴리에스테르, 아 크릴, 나일론, 실크 소재와 부직포의 조합 시료 순으로 흡음성이 낮게 나타났다.
- 섬유소재와 부직포의 조합 시료들은 마 섬유소재와 부직포의 조합 시료가 가장 흡음성이 좋은 것으로 나타났으며, 면, 아크릴과 나일론 소재와 부직포의 조합 시료가 같은 수치로 중간 정도의 흡음성을 보였다. 다음으로는 근소한 차이이나, 실크, 레이온, 폴리에스테르 순으로 흡음성이 낮게 나타났다.
- 섬유소재와 암막지를 조합한 시료들은 나일론이 가장 흡음성이 좋게 나타났으며, 레이온과 아크릴 시료가 두 번째로 흡음성이 좋은 것으로 나타났다. 그 다음으로 마 섬유소재의 흡음성이 레이온, 아크릴과 유사한 정도의 흡음성능을 보였다.
- 섬유소재와 융과 암막지를 조합한 시료들은 면 시료가 흡음성이 가장 크게 나타났으며, 마, 폴리에스테르, 실크 시료가 같은 흡음성능을 나타냈으며, 레이온, 아크릴, 나일론 시료들이 가장 낮은 흡음성능을 보였다.
- 섬유소재에 융과 암막지를 조합한 시료의 보온 성은 레이온, 아크릴, 폴리에스테르 시료를 제외한 시료들에서 다섯 가지 종류의 조합 시료들 중 가장 큰 것으로 나타났다. 섬유소재의 종류에 따른 보온성을 살펴보면 마 섬유소재 시료가 65%로 가장 컸으며, 그 다음으로 나일론, 면 그리고 실크의 순으로 보온성이 낮아지는 것으로 나타났다. 레이온 섬유소재의 시료는 36%로 보온성이 가장 낮았다.
- 시료의 보온성과 흡음성능 사이에는 유의한 정량적 상관관계를 찾지는 못하였으나, 두 성질 모두 시료의 두께와 밀도, 공기층의 영향을 받는 것으로 나타났다.
- 모든 시료들이 1600Hz 이하의 저, 중 주파수대에서는 매우 낮은 흡음성능을 보였으나, 주파수가 1600Hz 이상 증가 함에 따라 흡음성능이 증가하는 것으로 나타났다. 특히 섬유소재에 암막지를 조합한 시료의 흡음성능은 고주파수대에서 증가율이 크게 나타났다. 각 시료별 흡음성의 차이는 최대값을 기준으로 0.
- 모든 시료들이 1600Hz 이하의 저, 중 주파수대에서는 매우 낮은 흡음성능을 보였으나, 주파수가 1600Hz 이상 증가 함에 따라 흡음성능이 증가하는 것으로 나타났다. 특히 암막지를 조합한 시료는 2000Hz 주파수에서 흡음성능이 급격히 증가하는 것으로 나타났다. 각 시료별 흡음성의 차이는 최대값을 기준으로 0.
- 모든 시료들이 1600 Hz 이하의 저, 중 주파수대에서는 매우 낮은 흡음 성능을 보였으며, 부직포 한 겹 조합한 시료와 부직포 두 겹 조합한 시료는 거의 유사한 흡음성능이 나타났다. 특히 암막지를 조합한 시료는 레이온 소재에 암막지를 조합한 시료와 유사하게 2000Hz 주파수에서 흡음성능이 급격히 증가하는 것으로 나타났다. 각 시료별 흡음성의 차이는 최대값을 기준으로 0.
- 흡음성과 보온성을 비교하여 살펴보면 흡음성은 섬유소재에 암막지를 조합한 시료들이 좋은 편으로 나타났는데, 이는 암막지의 특성이 두께도 두껍고 직물의 조직도 능직이며, 섬유소재와 조합을 하여 제작한 시료가 섬유 소재와 암막지 사이의 유효 공기층이 발생하여 흡음성이 좋게 나타난 것으로 생각된다. 또한 융과 암막지를 같이 조합한 시료들의 보온성이 가장 좋게 나타난 것에 비하여 흡음성능이 있어서 우수하지 못한 이유는 세 가지의 조합 시료 제작 시 암막지의 중량으로 인하여 시료들 사이에 유효 공기층이 형성되지 못하여 흡음성능이 제대로 발현되지 못한 것으로 생각된다.
후속연구
- 또한 커튼에 암막지를 사용하는 것은 현재는 일광의 차단의 목적과 커튼에 어느 정도의 무게를 부여하여 드레이프성이 향상되게 하는 미적인 목적으로 사용되고 있으나, 낮 시간용 얇은 1차 커튼과 암막지를 배후내장재로 사용한 커튼을 두 겹으로 사용하여주는 등 다양하게 배합하여 사용하는 것이 생활 소음의 흡음과 보온성 향상에 효과적일 것으로 생각된다. 그러나 실험에 사용한 시료들은 벽지 배후 내장재로 사용되는 경우의 장력의 영향과 커튼에 사용되는 경우 발생하는 커튼 주름과 같은 조건들이 고려되지 않은 단순 조합 시료이므로 본 실험의 결과를 확대 해석하는 것에는 신중을 기하여야 할 것으로 생각된다.
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