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문제 정의
- 본 논문에서는 철도 노반신설 터널공사 현장을 대상으로 터널 내 무선통신 통합기술 적용 및 작업자 영향에 대한 기초 데이터 축적의 목적으로 투입장비에 대한 작업소음을 비롯한 거리별 발생소음도 및 발파소음을 측정, 평가하였다.
제안 방법
- 거리별로 10∼70 m 이격된 장소에서 10 m 간격으로 발생소음도를 측정하였다.
- 공당 간격은 800∼1,100 mm이며 점보드릴을 사용하여 천공작업을 진행하였다.
- 거리별로 10∼70 m 이격된 장소에서 10 m 간격으로 발생소음도를 측정하였다. 또한, 데이터의 신뢰도를 높이기 위하여 소음원 발생위치가 동일한 경우에 한정하여 분석을 수행하였다.
- 라이닝 작업에 대해서 상기와 동일한 방식으로 거리 별로 10∼70 m 이격된 장소에서 발생소음도를 측정하였으며 측정값은 Fig. 10과 같다.
- 발파 작업 시 주요부위인 확대공의 공수는 6∼10개, 장약량은 1.75 kg, 지발당 장약량은 7.0∼12.25 kg으로 계획하였다.
- 발파소음 측정은 발파 시 최단거리로 접근할 수 있는 막장 1,600 m 지점 및 터널 입구인 2,490m 2개 지점을 선정하였으며, 거리감쇠와 주파수대역 특성을 파악하기 위하여 동시 측정을 수행하였다.
- 백호를 이용한 버럭처리 작업에 대해서 거리별로 10 ∼70 m 이격된 장소에서 발생소음도를 측정하였으며 측정값은 Fig. 8과 같다.
- 점보드릴을 사용하여 발파 준비를 위한 천공작업에 대해서, Fig. 6과 같이 거리별로 10∼70 m 이격된 장소에서 발생소음도를 측정하였다.
- 주파수 범위는 25 Hz∼8 kHz까지 1/3 Octave Band 중심주파수대역별로 측정 후 1/1 Octave Band 중심주파수대역별로 변환하여 분석을 수행하였으며 전 대역 음압레벨도 dB(A) 값으로 측정 및 분석하였다.
- 철도 노반 신설공사 터널현장을 대상으로 발파소음을 비롯하여 천공소음, 버럭처리소음, 라이닝 작업소음에 대하여 거리별로 측정을 수행하였다. 거리별 소음에 대한 평가 결과는 다음과 같다.
- 환경부 소음진동 환경오염공정시험기준 발파소음 측정방법에 준하여 1/3 Octave Band 분석이 가능한 정밀 소음계를 사용하여 측정 후 1/1 Octave Band 대역별로 변환하여 분석하였다. 청감보정회로는 A특성에 고정 하였고 동특성은 Fast 모드로 하여 측정을 수행하였다. 측정점은 지면 위 1.
- 5 m로 하며 배경소음도를 측정점과 동일한 장소에서 측정함을 원칙으로 하고 있다. 측정소음도는 발파소음이 지속되는 시간 동안에 측정하였으며, 최고치인 Lmax 값을 측정소음도로 하였다.(3)
- 한편, 터널 내부 주요 소음원은 버럭처리 작업을 수행하는 굴삭기 소음과 덤프트럭에 의한 운반작업 소음과 숏크리트 및 방수처리가 완료된 지점에는 라이닝작업으로 파악되어 이에 대한 거리별 감쇠효과를 파악하기 위하여 측정, 평가를 수행하였다. 건설소음의 전달 특성과 측정거리에 따른 주파수별 소음레벨의 특성 파악을 목적으로 동시측정을 원칙으로 하였으며 소음진동공정시험방법에 준하여 측정하였다.
- 환경부 소음진동 환경오염공정시험기준 발파소음 측정방법에 준하여 1/3 Octave Band 분석이 가능한 정밀 소음계를 사용하여 측정 후 1/1 Octave Band 대역별로 변환하여 분석하였다. 청감보정회로는 A특성에 고정 하였고 동특성은 Fast 모드로 하여 측정을 수행하였다.
이론/모형
- 한편, 터널 내부 주요 소음원은 버럭처리 작업을 수행하는 굴삭기 소음과 덤프트럭에 의한 운반작업 소음과 숏크리트 및 방수처리가 완료된 지점에는 라이닝작업으로 파악되어 이에 대한 거리별 감쇠효과를 파악하기 위하여 측정, 평가를 수행하였다. 건설소음의 전달 특성과 측정거리에 따른 주파수별 소음레벨의 특성 파악을 목적으로 동시측정을 원칙으로 하였으며 소음진동공정시험방법에 준하여 측정하였다. 주파수 범위는 25 Hz∼8 kHz까지 1/3 Octave Band 중심주파수대역별로 측정 후 1/1 Octave Band 중심주파수대역별로 변환하여 분석을 수행하였으며 전 대역 음압레벨도 dB(A) 값으로 측정 및 분석하였다.
성능/효과
- 터널공사 현장은 접근성 등의 제약으로 인하여 투입장비 소음에 대한 연구는 많지 않다.(1) 그리고, 터널공사를 수행하는 대다수의 현장에서 적용되는 NATM(New Austrian Tunnel Method) 공법의 특성상 근로자는 작업시간 동안에만 소음에 노출되는 특성이 있으며 터널 현장에 투입되는 작업자의 수는 많지 않아 소음도 보다는 안전에 한정하여 관리하고 있는 것이 현실이다.(2)
- (1) 발파소음 측정결과 총합소음레벨(O.A.)은 막장 1,690 m 지점에서 87.3 dBA, 막장 2,490 m 지점에서 82.5 dBA로 나타났다. 특히, 1,000 Hz 이상의 고주파수대역에서 비교적 큰 차이를 보이는 특성을 보였다.
- (2) 발파를 위한 천공작업 및 백호를 이용한 버럭처리 작업은 거리별로 10∼70 m 이격된 지점에서 발생소음도를 측정한 결과, 거리감쇠 효과가 매우 잘 반영되는 특성을 보이고 있다.
- (3) 라이닝 작업소음은 버럭처리 작업은 거리별로 10∼70 m 이격된 지점에서 발생소음도를 측정한 결과, 측정거리가 2배됨에 따라 천공작업의 소음레벨은 3.8dB정도 감쇠되는 특성을 보여주고 있다.
- (4) 일반적인 건설소음과 달리, 터널 내부 작업소음은 거리별 저감량이 상대적으로 적게 나타나는데 이는 숏크리트 작업 및 방수처리로 인하여 표면 마감재가 반사재로 구성되어 반사에 의한 음의 중첩현상으로 인한 특성에 기인한 것으로 판단된다.
- 0 dB 정도 감쇠되는 특성을 보여주고 있다. 각각의 작업소음에 대한 주파수대역별 분석결과, 125 Hz 이상에서 거리별로 특성을 잘 반영하고 있는 것으로 나타났다.
- 라이닝 작업소음은 주파수 특성상 500 Hz 이상에서 거리별로 특성을 반영하고 있는 것으로 나타났다. 다른 작업에 비하여 음원이 다지점에서 발생하고 있는 특성에 기인하고 있음을 알 수 있다.
- 발파소음의 주파수별 소음레벨은 Fig. 5와 같이 막장 1,600 m 이격거리에서는 저주파수대역인 125 Hz에서 83.5 dBA로 가장 높게 나타났으며, 다음으로 125 Hz의 주변주파수대역인 63 Hz에서 83.0 dBA, 250 Hz에서 80.8 dBA로 나타났다. 터널입구인 막장 2,490 m 이격거리에서는 저주파수대역인 125 Hz에서 78.
- 버럭처리 작업소음의 주파수 특성 역시 125 Hz 이상에서 거리별로 특성을 잘 반영하고 있는 것으로 나타났다. 터널의 특성상 파장이 긴 저주파수대역인 31.
- 11은 라이닝 작업소음의 거리감쇠 특성을 파악하기 위하여 작업위치로부터 10 m, 20 m, 30 m, 40 m, 50 m, 60 m, 70 m의 7개 측정점에서 소음레벨을 측정하고 그 결과를 회귀 분석한 결과이다. 이 결과로부터 작업 시 발생하는 소음레벨은 현장여건 등에 따라 차이는 있으나 그림에서 같이 측정거리가 2배됨에 따라 소음레벨은 3.8 dB정도 감쇠하는 특성을 보여주고 있다. 또한, 라이닝작업의 특성상 소음원이 다지점에서 발생하고 있는 이유로 거리별 발생소음도는 버럭처리 작업 및 막장작업과 달리 회귀분석값이 상대적으로 낮게 나온 것으로 판단된다.
- 처리 작업소음의 거리감쇠 특성을 파악하기 위하여 백호작업 위치로부터 10 m, 20 m, 30 m, 40 m, 50 m, 60 m, 70 m의 7개 측정점에서 소음레벨을 측정하고 회귀 분석한 결과이다. 이 결과로부터 작업 시 발생하는 소음레벨은 현장여건 등에 따라 차이는 있으나 그림에서와 같이 측정거리가 2배됨에 따라 소음레벨은 2.0 dB 정도 감쇠하는 특성을 보여주고 있다.
- 7은 점보드릴을 이용한 천공작업 소음의 거리감쇠 특성을 파악하기 위하여 천공위치로부터 10 m, 20 m, 30 m, 40 m, 50 m, 60 m, 70 m의 7개 측정점에서 소음레벨을 측정하고 회귀분석한 결과이다. 이 결과로부터 천공 시 발생하는 소음레벨은 천공조건, 현장여건 등에 따라 차이는 있으나 그림에서와 같이 측정거리가 2배됨에 따라 소음레벨은 3.0 dB정도 감쇠하는 특성을 보여주고 있다.
- 8dB정도 감쇠되는 특성을 보여주고 있다. 주파수대역별로는 500 Hz 이상에서 거리별로 특성을 잘 반영하고 있는 것으로 나타났다. 이는 천공 및 버럭처리 작업에 비하여 음원이 다지점에서 동시 발생하고 있는 작업 특성에 기인하는 것으로 파악된다.
- 전 주파수대역에서 거리감쇠에 의한 효과가 나타났다. 주파수대역별로는 500 Hz에서도 0.6 dB의 최소차이를 보였으며 4,000 Hz에서 11.1 dB의 최 대차이를 보였다. 주파수대역별로 1,000 Hz 이상의 고주파수대역에서 비교적 큰 차이를 보이는 특성을 보이고 있다.
- 9는 백호를 이용한 버럭 noise. 처리 작업소음의 거리감쇠 특성을 파악하기 위하여 백호작업 위치로부터 10 m, 20 m, 30 m, 40 m, 50 m, 60 m, 70 m의 7개 측정점에서 소음레벨을 측정하고 회귀 분석한 결과이다. 이 결과로부터 작업 시 발생하는 소음레벨은 현장여건 등에 따라 차이는 있으나 그림에서와 같이 측정거리가 2배됨에 따라 소음레벨은 2.
- 천공작업 소음의 주파수 특성은 125 Hz 이상에서 거리별로 특성을 잘 반영하고 있는 것으로 나타났다. 63 Hz 이하에서는 파장이 긴 저주파수대역에서 반사에 의한 에너지에 의해 거리별 감쇠효과가 상쇄되어 나타나는데, 이는 일반적인 건설소음은 자유공간에서 점음원으로 거리가 두배로 될 때마다 6 dB 감쇠하는데 반하여(4-6) 터널 내부의 표면재질이 숏크리트 및 방수처리에 의한 반사재의 특성을 보여 거리별 음 전달 특성에 반사음의 중첩에 의한 영향이 반영되어 나타나는 현상으로 판단된다.
- (2) 발파를 위한 천공작업 및 백호를 이용한 버럭처리 작업은 거리별로 10∼70 m 이격된 지점에서 발생소음도를 측정한 결과, 거리감쇠 효과가 매우 잘 반영되는 특성을 보이고 있다. 측정거리가 2배됨에 따라 천공작업의 소음레벨은 3.0 dB, 버럭처리작업의 소음레벨은 2.0 dB 정도 감쇠되는 특성을 보여주고 있다. 각각의 작업소음에 대한 주파수대역별 분석결과, 125 Hz 이상에서 거리별로 특성을 잘 반영하고 있는 것으로 나타났다.
- 5 dBA로 나타났다. 특히, 1,000 Hz 이상의 고주파수대역에서 비교적 큰 차이를 보이는 특성을 보였다.
후속연구
- 향후, 도로현장 등을 대상으로 다양한 작업소음에 대하여 터널 내부의 투입장비의 거리별 음전달 감쇠량과 음원특성의 주파수대역별 평가를 거쳐 터널 내부의 작업환경 소음 데이터베이스 구축을 수행할 예정이다.
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