단일 구조 및 진공층이 있는 이중 구조 폴리머 방음패널의 음향투과손실 비교 Comparison of Sound Transmission Loss Through Single and Double with Vacuum Layer Polymer Soundproof Panel원문보기
PURPOSES : This study is to compare sound transmission loss(STL) value depending on the four kinds of materials, PC(Polycarbonate), PMMA(Polymethyl mathacrylate), PE(Polyethlyene), PP(Polypropylene), and two types of structure, single layer and double with vacuum layer, of soundproof panel. METHODS ...
PURPOSES : This study is to compare sound transmission loss(STL) value depending on the four kinds of materials, PC(Polycarbonate), PMMA(Polymethyl mathacrylate), PE(Polyethlyene), PP(Polypropylene), and two types of structure, single layer and double with vacuum layer, of soundproof panel. METHODS : With four sorts of polymer material, the specimens were made as various structures, 4 mm and 8 mm of single soundpoof panel and vacuum layered 4 mm of one. The experimental condition and procedures were complied with authorized process test, KS F 2808. RESULTS : STL of single panel made of PC were the greatest followed by PMMA, PE, PP regardless of the thickness of panel, However, STL of PMMA panel began to decrease around 2500 Hz and reached the lowest value among others in 5000 Hz. Vacuum layer soundproof panel showed good performance in more than 2000 Hz. Only vacuum layer panel made of PC presented resonance frequency at 800 Hz while that of other vacuum ones at 1000 Hz. CONCLUSIONS : According to results of single layer, it was found that single panel functioned as the theorical way we expected in terms of surface density. That trends were blurred as the panel got thicker. And it was suggested also that vacuum layer panel performed well at high frequency, more than 2000 Hz.
PURPOSES : This study is to compare sound transmission loss(STL) value depending on the four kinds of materials, PC(Polycarbonate), PMMA(Polymethyl mathacrylate), PE(Polyethlyene), PP(Polypropylene), and two types of structure, single layer and double with vacuum layer, of soundproof panel. METHODS : With four sorts of polymer material, the specimens were made as various structures, 4 mm and 8 mm of single soundpoof panel and vacuum layered 4 mm of one. The experimental condition and procedures were complied with authorized process test, KS F 2808. RESULTS : STL of single panel made of PC were the greatest followed by PMMA, PE, PP regardless of the thickness of panel, However, STL of PMMA panel began to decrease around 2500 Hz and reached the lowest value among others in 5000 Hz. Vacuum layer soundproof panel showed good performance in more than 2000 Hz. Only vacuum layer panel made of PC presented resonance frequency at 800 Hz while that of other vacuum ones at 1000 Hz. CONCLUSIONS : According to results of single layer, it was found that single panel functioned as the theorical way we expected in terms of surface density. That trends were blurred as the panel got thicker. And it was suggested also that vacuum layer panel performed well at high frequency, more than 2000 Hz.
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제안 방법
PC, PMMA, PE, PP 소재별로 각각 두께가 4mm인 두 개의 방음패널 사이에 진공층 4mm을 조성하였다. 진공압이 일정하게 유지될 수 있도록 4개의 모서리부분을 실리콘마감하고 패널의 가로, 세로를 각각 1000 mm, 1000mm으로 하여 단일패널과 동일한 면적으로 제작하였다.
Table 1에 나타낸 바와 같이, 두께가 4mm와 8mm인 PC, PMMA, PE, PP로 제작된 8가지 폴리머계 방음패널을 대상으로 단일패널의 차음실험을 수행하였다. 각폴리머계 패널의 크기는 가로, 세로가 각각 1000mm, 1000mm이다.
본 연구에서는 두께를 달리한 폴리머 계열의 단일층 패널과 두께는 동일하지만 진공층이 있는 이중층 구조로 변경한 시험체를 제작하여 각각의 재질별·구조별 음향투과 성능을 비교하였다.
Wilkes, 1999). 본 연구에서는 양쪽 패널을 연결하는 요소를 최소화하여 진공층을 형성한 패널과 두께를 두 배로 한 패널, 단일겹 패널에 대하여 투과손실을 측정하여 그 결과를 비교하였다.
음향투과손실 시험은 KS F 2808:2011(건물부재의 공기 전달음 차단성능 실험실 측정방법)에 따라 실시하였다. 제작된 시험체를 설치하고 인접한 두 개의 잔향실을 음원실과 수음실로 구분하여 음향감쇠계수를 측정한다.
PC, PMMA, PE, PP 소재별로 각각 두께가 4mm인 두 개의 방음패널 사이에 진공층 4mm을 조성하였다. 진공압이 일정하게 유지될 수 있도록 4개의 모서리부분을 실리콘마감하고 패널의 가로, 세로를 각각 1000 mm, 1000mm으로 하여 단일패널과 동일한 면적으로 제작하였다.
대상 데이터
Table 1에 나타낸 바와 같이, 두께가 4mm와 8mm인 PC, PMMA, PE, PP로 제작된 8가지 폴리머계 방음패널을 대상으로 단일패널의 차음실험을 수행하였다. 각폴리머계 패널의 크기는 가로, 세로가 각각 1000mm, 1000mm이다.
H를 유지하였다. 음향투과손실 측정용 잔향실의 체적은 107m 2 이며 음원용 잔향실과 수음용 잔향실의 체적은 각각 57m3, 52m3 이다. 주파수 분석 장치인 SA-01, RION을 사용하였고 Microphone은 G.
본 연구에서는 두께를 달리한 폴리머 계열의 단일층 패널과 두께는 동일하지만 진공층이 있는 이중층 구조로 변경한 시험체를 제작하여 각각의 재질별·구조별 음향투과 성능을 비교하였다. 재질별 비교를 위해서는 기존 투명형 방음벽의 소재로 많이 사용되고 있는 PC(Polycarbonate), PMMA(Polymethyl mathacrylate)외에 범용 플라스틱으로서 경제적이며 가공성이 좋은 PE(Polyethlyene), PP(Polypropylene)를 사용한 시험체를 제작하여 시험했다. 진공층은 이론적으로 양쪽 패널을 완전하게 격리하여 차음성능향상에 긍정적인 요인이 될 것으로 기대되지만(이동훈, 2006), 진공층에 의한 음향학적 성능을 실험을 통해 비교한 연구사례는 많지 않다(W.
음향투과손실 측정용 잔향실의 체적은 107m 2 이며 음원용 잔향실과 수음용 잔향실의 체적은 각각 57m3, 52m3 이다. 주파수 분석 장치인 SA-01, RION을 사용하였고 Microphone은 G.R.A.S.사의 Type 40AE와 RION의 UC 53A를 각각 이용하였다. 음향투과손실 시험은 KS F 2808:2011(건물부재의 공기 전달음 차단성능 실험실 측정방법)에 따라 실시하였다.
이론/모형
사의 Type 40AE와 RION의 UC 53A를 각각 이용하였다. 음향투과손실 시험은 KS F 2808:2011(건물부재의 공기 전달음 차단성능 실험실 측정방법)에 따라 실시하였다. 제작된 시험체를 설치하고 인접한 두 개의 잔향실을 음원실과 수음실로 구분하여 음향감쇠계수를 측정한다.
성능/효과
모든 소재로 구성된 패널에 대해서, 632Hz 이하의 주파수 영역대에서 진공이중패널과 두께가 8mm인 단일패널의 투과손실이 거의 비슷하였으며 630~2000Hz의 주파수 영역은 진공이중패널의 투과손실이 8mm 단일패널에 비해 낮았으며 이는 진공이중패널의 공명에 의한 투과 손실 저하로 판단되었다. 2000Hz 이상 고주파수에서는 두께가 8mm인 단일패널보다 진공이중패널의 투과 손실이 더 큰 것으로 측정되었다.
두께가 8mm인 단일패널의 차음량이 또한 PC, PMMA, PE, PP 순으로 크게 나타났다. 2500Hz 이상에서 PMMA의 투과손실이 감소하며 역전되는 경향을 보였으며 특히 5000Hz에서는 다른 소재들에 비하여 투과손실이 가장 낮게 측정되었다. 주파 수별 투과손실의 차이는 두께가 4mm인 패널에 비하여 작았으나, 투과손실량은 4mm보다 컸다.
5에 나타난 바와 같이 두께가 8mm인 단일패널 As(8), Bs(8), Cs(8), Ds(8)은 두께가 4mm인 패널과 달리 200Hz 외에 4000~5000Hz의 고주파수영역에서 투과손실이 감소했으며 이는 패널의 두께가 2배가 됨에 따라 일치효과 주파수가 반비례하여 감소했기 때문에 나타나는 것으로 보인다. 단일패널의 재질별 투과손실치를 서로 비교하면 투과손실이 감소하는 특정 주파수영역을 제외한 전 주파수에서 4mm와 8mm 모두 As Bs Cs Ds 순으로 차음성능이 높았으며 이는 재질의 밀도와 비례함을 알 수 있었다. 4mm보다는 8mm 두께 단일패널의 재질별 투과손실 차이가 크며 이는 4mm보 다는 8mm 단일패널의 재질별 면밀도 차이가 크기 때문인 것으로 보인다(Table 3).
이는 각 소재의 면밀도와 부합하는 결과로 판단된 다. 대상소음이 고주파일수록 투과손실의 크기가 큰 것으로 측정되었다. 두께가 8mm인 단일패널의 차음량이 또한 PC, PMMA, PE, PP 순으로 크게 나타났다.
또한 진공층에 대한 공진주파 수의 영향으로 PC로 제작된 패널은 800Hz, 나머지 패널은 1000Hz에서 투과손실 감소가 관찰되었다. 모든 소재로 구성된 패널에 대해서, 632Hz 이하의 주파수 영역대에서 진공이중패널과 두께가 8mm인 단일패널의 투과손실이 거의 비슷하였으며 630~2000Hz의 주파수 영역은 진공이중패널의 투과손실이 8mm 단일패널에 비해 낮았으며 이는 진공이중패널의 공명에 의한 투과 손실 저하로 판단되었다. 2000Hz 이상 고주파수에서는 두께가 8mm인 단일패널보다 진공이중패널의 투과 손실이 더 큰 것으로 측정되었다.
특히 패널의 폴리머 소재에 따라 투과손실이 감소하는 주파수영역이 달라지는 것으로 분석된 다. 모든 패널이 800Hz에서 투과손실이 소폭 감소하였고 Av(44) 패널의 투과손실은 다시 증가하였으나 나머지 패널은 1000Hz까지 투과손실 감소가 나타났다. 이는 진공층에 대한 공명주파수가 발생했기 때문으로 판단된다(정일록, 2003).
4에 나타내었다. 재질별 단일 패널의 투과손실은 서로 유사한 패턴을 보였으며, 200 Hz를 제외한 전 주파수영역에서 주파수가 증가할수록 투과손실이 증가하였다.
7에 나타내었다. 진공층이 있는 Av(44)와 단일겹 8mm인 패널로 구성된 As(8)를 비교하였을 때, 630 Hz 이하의 저주파영역에서는 두 패널의 투과손실이 비슷한 것을 알 수 있으나, 630에서 2000Hz의 소음에서는 As(8)의 투과손실이 더 높고 2000Hz 이상의 고주파 영역에서는 Av(44)의 투과손실이 더 높은 것으로 나타 났다. 또한 이와 같은 경향은 Fig.
후속연구
따라서 폴리머 계열 시험체의 재질별로 진공층을 도입한 이중층 패널의 차음성능을 실험을 통해 비교·분석했으며 이 결과는 차후 방음패널의 성능향상을 위한 자료로 사용될 수 있을 것으로 기대된다.
반면, Bs(8) 패널의 경우 2000Hz 이상의 고주파영역에서 투과손실량이 급격하게 감소하였다. 이는 실험과정 상 데이터 오류로 판단되나 차후 더 면밀한 연구가 진행되어야 할 것이다. PE 소재의 패널은 630에서 2000Hz 사이의 진공층이 있는 경우와 두께가 8mm인 경우의 투과손실 차이가 상대적으로 낮게 측정되었다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
투명형 방음 패널은 보통 어떻게 만들어지는가?
최근에는 다 양한 형상과 소재의 방음패널이 적용되고 있으며, 특히 투명형 방음벽은 운전자의 시야를 확보할 수 있고 투광성을 가지기 때문에 겨울철 도로면의 결빙을 방지할 수 있는 장점이 있어 많이 보급되고 있다. 이러한 투명형 방음 패널은 폴리카보네이트(PC, Polycarbonate)나 아크릴, 접합유리 등을 사용하여 대부분 단일층 구조로 시공된다. 방음패널은 일반적으로 소재의 두께 및 밀도가 증가하면그 차음성능이 우수해지는 것으로 알려져 있어(Beranek, L.
폴리머계 소재 PC, PMMA, PE, PP를 사용한 패널의 투과손실은 패널의 두께에 따라 어떤 결과를 보였는가?
네 가지 종류의 폴리머계 소재로 이루어진 패널의 투과손실을 측정한 결과, 다음과 같은 결과가 도출되었다. 두께가 4mm 단일패널의 경우, PC, PMMA, PE, PP 순으로 투과손실이 높았으며 PC와 PMMA, PE와 PP 가 각각 주파수에 따른 투과손실경향이 비슷하게 나타 났다. 이는 각 소재의 면밀도와 부합하는 결과로 판단된 다. 대상소음이 고주파일수록 투과손실의 크기가 큰 것으로 측정되었다. 두께가 8mm인 단일패널의 차음량이 또한 PC, PMMA, PE, PP 순으로 크게 나타났다. 2500Hz 이상에서 PMMA의 투과손실이 감소하며 역전되는 경향을 보였으며 특히 5000Hz에서는 다른 소재들에 비하여 투과손실이 가장 낮게 측정되었다. 주파 수별 투과손실의 차이는 두께가 4mm인 패널에 비하여 작았으나, 투과손실량은 4mm보다 컸다. 이 역시 면밀 도에서 기인한 결과로 판단되나, 면밀도가 미치는 영향의 크기는 4mm의 패널보다 두드러지지 않았다.
투명형 방음벽 사용 시 장점은?
교통소음의 피해를 경감시킬 수 있는 방법 중 방음벽의 설치는 가장 일반적이며 합리적인 방법이다. 최근에는 다 양한 형상과 소재의 방음패널이 적용되고 있으며, 특히 투명형 방음벽은 운전자의 시야를 확보할 수 있고 투광성을 가지기 때문에 겨울철 도로면의 결빙을 방지할 수 있는 장점이 있어 많이 보급되고 있다. 이러한 투명형 방음 패널은 폴리카보네이트(PC, Polycarbonate)나 아크릴, 접합유리 등을 사용하여 대부분 단일층 구조로 시공된다.
참고문헌 (9)
Dong Hoon Lee, Noise Engineering for engineer, A-Jin, 2006
W. Maysenholder, Sound transmission loss of vacuum insulation panels, Acoustics'08 proceeding, 5399-5404, 2008.
William J. Cavanaugh, Joseph A. Wikes, Architectual Acoustics:Principles and Practice, John Wiley & Sons, 1999
Beranek, L.L. and Ver, Istvan L., "Noise and vibration control engineering,"John Wiley, New York, pp. 281-304(1992).
Laboratory measurements of airborne sound insulation of building elements, Korean Industrial Standard, KS F 2808. 2011. Korea Industrial Standards Commission.
Mehta, M., Johnson, J., and Rocafort, J., "Architectural acoustics: Principles and design,"Prentice-Hall, New Jersey, pp. 90-99(1992).
Antonio J.B. Tadeu, Diogo M.R. Mateus, Sound transmission through single, double and triple glazing. Experimental evaluation, Applied Acoustics 62, 307-325, (2001)
Il-lok Jeong, Jae yong Kim, Se chul Yoon, Tae ho Lee, Noise vibration theory and practice, Dong Hwa, 2003.
Massimo Garal and Paolo Guidorzi, European methodology for the airborne sound insulation characteristics of noise barriers in situ:Experimental verfication and comparison with laboratory data, Journal of Acoustical Society of America. 108(3), 1054-1067, 2000.
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