본 연구에서는 철도 교량 위를 주행하는 철도 소음에 의한 고층 공동주택 거주민들의 철도 소음 피해를 최소화할 뿐 아니라, 방음시설에 미치는 풍하중 및 자중을 동시에 감소시키는 방안으로 터널형 방음벽의 벽면부 개방을 검토하였다. 광음향기법, 전산 유체 역학 및 구조 역학을 이용하여 방음 효과, 유동 효과 및 구조 경량화가 고려된 터널형 방음벽 설계 및 효과를 예측하였다. 해석결과, 벽면부를 부분 개방하여 경량화 및 풍하중 감소 효과를 얻을 수 있었으며, 방음시설의 풍하중은 최대 30% 감소되었다. 부분 개방으로 인해 철도소음의 피해가 특정 높이에서 증가하기 때문에 이를 보완하기 위하여 개방된 부분에 소음기 형태의 음향 루우버 설치를 검토하였다. 음향 루우버의 경우 기존 방음재료의 차음성능과 유사한 성능이 존재하도록 개공율에 따른 유동 해석과 차음성능 해석을 수행하였다. 개공율 30~40% 개방 시, 차음성능 10dB를 만족하며 풍하중이 약 25% 저감되는 것으로 분석되었다. 결과적으로 터널형 방음벽의 벽면부 개방과 음향 루우버 설치는 경량화 및 풍하중에는 긍정적인 효과를 보여주며, 부분 개방과 함께 적절한 방음 재료와 방음설계가 동시에 적용될 경우, 거주민들이 요구하는 5-10dB 수준의 소음저감 효과가 나타나는 것으로 분석되었다.
본 연구에서는 철도 교량 위를 주행하는 철도 소음에 의한 고층 공동주택 거주민들의 철도 소음 피해를 최소화할 뿐 아니라, 방음시설에 미치는 풍하중 및 자중을 동시에 감소시키는 방안으로 터널형 방음벽의 벽면부 개방을 검토하였다. 광음향기법, 전산 유체 역학 및 구조 역학을 이용하여 방음 효과, 유동 효과 및 구조 경량화가 고려된 터널형 방음벽 설계 및 효과를 예측하였다. 해석결과, 벽면부를 부분 개방하여 경량화 및 풍하중 감소 효과를 얻을 수 있었으며, 방음시설의 풍하중은 최대 30% 감소되었다. 부분 개방으로 인해 철도소음의 피해가 특정 높이에서 증가하기 때문에 이를 보완하기 위하여 개방된 부분에 소음기 형태의 음향 루우버 설치를 검토하였다. 음향 루우버의 경우 기존 방음재료의 차음성능과 유사한 성능이 존재하도록 개공율에 따른 유동 해석과 차음성능 해석을 수행하였다. 개공율 30~40% 개방 시, 차음성능 10dB를 만족하며 풍하중이 약 25% 저감되는 것으로 분석되었다. 결과적으로 터널형 방음벽의 벽면부 개방과 음향 루우버 설치는 경량화 및 풍하중에는 긍정적인 효과를 보여주며, 부분 개방과 함께 적절한 방음 재료와 방음설계가 동시에 적용될 경우, 거주민들이 요구하는 5-10dB 수준의 소음저감 효과가 나타나는 것으로 분석되었다.
In the present study, a tunnel type soundproof wall with partial opening is proposed to reduce the environmental noise caused by railway vehicles traveling on bridges, which affects residents of high-rise apartment buildings; the study also attempts to minimize load due to wind and the weight of the...
In the present study, a tunnel type soundproof wall with partial opening is proposed to reduce the environmental noise caused by railway vehicles traveling on bridges, which affects residents of high-rise apartment buildings; the study also attempts to minimize load due to wind and the weight of the wall. Applying the principles of computational fluid dynamics and structural mechanics, and the ray tracing method, a reduction in noise as well as of the overall weight of the soundproof walls is estimated. Analysis results show that the proposed soundproof wall with a partial opening weighs less, while reducing the wind loading by up to 30%. To prevent direct propagation of sound through openings in the wall, an acoustic louver, which is a type of silencer, could be considered for the opening. In order to achieve a similar noise effect with existing insulation material, the fluid flow and the insulation effect of the acoustic louver are analyzed. As the considered opening is in the range of 30~40% of the total length of the soundproof wall, the noise effect and wind load are reduced by 10dB and 25% respectively. Consequently, opening some part of tunnel type soundproof walls and installing louvers on the wall openings can have the effects of weight-reduction and reduced wind load. If a partial opening is applied with proper sound material application, a gain of an additional 5~10dB of noise reduction can be achieved.
In the present study, a tunnel type soundproof wall with partial opening is proposed to reduce the environmental noise caused by railway vehicles traveling on bridges, which affects residents of high-rise apartment buildings; the study also attempts to minimize load due to wind and the weight of the wall. Applying the principles of computational fluid dynamics and structural mechanics, and the ray tracing method, a reduction in noise as well as of the overall weight of the soundproof walls is estimated. Analysis results show that the proposed soundproof wall with a partial opening weighs less, while reducing the wind loading by up to 30%. To prevent direct propagation of sound through openings in the wall, an acoustic louver, which is a type of silencer, could be considered for the opening. In order to achieve a similar noise effect with existing insulation material, the fluid flow and the insulation effect of the acoustic louver are analyzed. As the considered opening is in the range of 30~40% of the total length of the soundproof wall, the noise effect and wind load are reduced by 10dB and 25% respectively. Consequently, opening some part of tunnel type soundproof walls and installing louvers on the wall openings can have the effects of weight-reduction and reduced wind load. If a partial opening is applied with proper sound material application, a gain of an additional 5~10dB of noise reduction can be achieved.
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문제 정의
본 연구에서는 교량위에 설치되는 방음시설 설계에 있어 Fig. 1과 같이 3가지 조건을 만족하는 방음시설을 설계하고자 한다. 첫째로, 고층까지의 소음저감 효과가 가능하도록 한다.
본 연구에서는 방음벽 일부를 개방함으로서 증가하는 거주지역의 소음피해를 저감하기 위해 기존 방음시설의 재질과 유사한 차음성능을 갖는 소음기 형태의 음향 루우버를 설계하기 위해 설계 변수 중 개공율에 따른 방음재료의 차음성능을 전산해석을 이용 하여 검토하였다[8]. 풍하중 저감과 일정 크기 이상의 차음성능 설계에 있어 전체 면적에 대한 개방부의 면적의 비율, 즉 개공율이 중요 변수로 작용하며 개공율에 따른 방음재료의 차음성능 및 풍하중 저감량을 전산해석을 이용하여 예측하였다.
따라서 철도변에서 발생된 소음이 주변 지역으로 전달되는 소음 전파를 감소시키기 위한 방안으로 방음시설이 설치된다. 본 연구에서는 방음시설 설치에 있어 방음시설의 중량과 외부 유동에 의한 풍하중을 저감시키며, 고층까지 소음 피해를 저감 할 수 있는세 가지 목표를 달성 할 수 있는 설계방향을 제시하는 동시에 전산해석을 이용하여 효과를 예측하였다.
종합적으로 본 연구에서는 철도변 소음 저감을 위해 설치되는 방음시설 설계에 있어, 고층 건물의 방음효과, 경량화 및 풍하중 저감의 세 가지 목표를 고려한 방음시설의 설계 방향을 제시하였으며 제시되는 설계 방향에 대해 검토하였다[6]. 추가적으로 예상 되는 음향학적 문제를 고려하여 인근 건물의 높이 별 균형 있는 소음 저감 효과가 존재할 수 있도록 개선안을 검토하였다.
종합적으로 본 연구에서는 철도변 소음 저감을 위해 설치되는 방음시설 설계에 있어, 고층 건물의 방음효과, 경량화 및 풍하중 저감의 세 가지 목표를 고려한 방음시설의 설계 방향을 제시하였으며 제시되는 설계 방향에 대해 검토하였다[6]. 추가적으로 예상 되는 음향학적 문제를 고려하여 인근 건물의 높이 별 균형 있는 소음 저감 효과가 존재할 수 있도록 개선안을 검토하였다.
가설 설정
본 연구에서는 방음시설의 소음 저감 효과를 분석하기 위해 광음향기법 상용소프트웨어인 RAY NOISE를 사용하였다. 광음향기법은 기하음향학(geometrical acoustics)을 기본원리로 하며 광파(light wave)를 광선(light ray)으로 가정하는 것과 같이 음파(sound wave)를 음선(sound ray)으로 가정한다. Fig.
소음원은 보기에서 발생하는 공력소음만을 고려하였으며, 소음원 위치는 차륜의 중앙으로 가정하였다. 본 연구에서는 120km/h로 주행하는 철도로 가정하고 있으며 터널형 방음벽 설치에 따른 환경 소음 예측 시 사용된 철도 차량의 소음원은 Fig. 3과 같다.
소음원의 음향파워 증가량은 식 (1)과 같이 열차 속도 증가분에 상용로그 취하여 증가하였다. 소음원은 보기에서 발생하는 공력소음만을 고려하였으며, 소음원 위치는 차륜의 중앙으로 가정하였다. 본 연구에서는 120km/h로 주행하는 철도로 가정하고 있으며 터널형 방음벽 설치에 따른 환경 소음 예측 시 사용된 철도 차량의 소음원은 Fig.
해석 시 유속은 서울·경기 지역에 해당하는 기본풍속 30m/s, 모델의 좌측으로부터 유입되는 것으로 가정하였다[11,12].
제안 방법
철도에서 발생되는 소음 전파를 차단하기 위한 방음시설로서, 일반적으로 방음벽 및 방음터널이 설치되고 있으며, 벽면부 개방에 따른 소음 저감 효과를 예측하기 위해 방음시설의 해석 모델은 다음과 같이 4가지로 구성하였다. Fig. 5와 같이 일반적인 방음벽과 방음터널을 구성하였으며, 추가적으로 본 연구에서 고려하고 있는 방음터널의 벽면부를 일부 개방한 개방형 터널형 방음벽을 고려 하였다. 방음터널의 벽면부 높이는 6m로, 방음벽의 높이와 동일하게 하여 방음벽과 방음터널의 소음 저감 특성을 비교 분석할 수있도록 구성하였다.
결과적으로 고층까지의 소음피해를 저감하기 위해 터널형 방음벽을 선정하였으며, 경량화 및 풍하중 저감을 위해 방음시설 벽면의 일부를 개방하였다. 벽면의 개방된 개구부에 의해 소음 피해 지역이 발생하게 되었으며 이를 보완하기 위해 해당 위치에 소음기 형태의 음향 루우버를 부착하였다.
해석 대상 인근 지역의 지형지물은 해당 철도 구간과 약 30m 이격거리를 두고 공동주택을 구현했으며 철도와 가장 가까운 공동주택 한 곳을 소음레벨 해석 대상으로 선정하였다[8]. 공동주택 높이에 따른 소음 저감 효과를 분석하기 위해 1 층부터 30 층까지 5 층 단위로 높이 별 소음도를 예측할 수 있도록 수음점을 구성하였다.
6은 광음향기법을 이용한 인근 건물에서의 예측된 높이 별 소음도를 나타낸다. 그림에서 볼 수 있듯이 방음시설 미설치 조건, 방음벽 또는 방음터널 설치 조건에 따른 높이별 소음도를 예측하였다.
결과적으로 방음시설의 벽면부를 2m 개방 시 풍하중 측면에서는 약 35%가 저감되는 반면 직접음 형태의 소음 노출로 인하여 인근 공동주택의 특정층에서 소음도가 다시 증가하는 문제가 발생하였다. 따라서 벽면부에서 노출되는 소음을 저감하기 위해 개방된 벽면부에 소음기 형태의 음향 루우버 삽입을 검토하였다.
풍하중 저감과 일정 크기 이상의 차음성능 설계에 있어 전체 면적에 대한 개방부의 면적의 비율, 즉 개공율이 중요 변수로 작용하며 개공율에 따른 방음재료의 차음성능 및 풍하중 저감량을 전산해석을 이용하여 예측하였다. 목표로 하는 음향 루우버의 차음성능은 기존 방음시설의 재질과 유사할 수 있도록 10dB로 선정하였다. Fig.
방음터널의 벽면부 개방이 풍하중에 미치는 효과를 알아보기 위해, 전산 유체해석(CFD) 상용 소프트웨어인 ADINA를 사용하였다.
5와 같이 일반적인 방음벽과 방음터널을 구성하였으며, 추가적으로 본 연구에서 고려하고 있는 방음터널의 벽면부를 일부 개방한 개방형 터널형 방음벽을 고려 하였다. 방음터널의 벽면부 높이는 6m로, 방음벽의 높이와 동일하게 하여 방음벽과 방음터널의 소음 저감 특성을 비교 분석할 수있도록 구성하였다.
결과적으로 고층까지의 소음피해를 저감하기 위해 터널형 방음벽을 선정하였으며, 경량화 및 풍하중 저감을 위해 방음시설 벽면의 일부를 개방하였다. 벽면의 개방된 개구부에 의해 소음 피해 지역이 발생하게 되었으며 이를 보완하기 위해 해당 위치에 소음기 형태의 음향 루우버를 부착하였다. 소음기 부착 후 모든 높이에 대해 5-10dB 수준의 소음저감 효과가 존재하는 것으로 분석되었다.
8과 같다. 이는 방음터널의 벽면을 단순화한 형상으로, 방음벽의 높이를 h로 하였을 때, 해석모델의 크기를 5h, 이격거리를 4h로 하여 해석 시 방음시설의 의해 발생되는 압력장의 영향을 고려할 수 있도록 하였다. 본 해석에서는 방음벽의 높이를 6m, 유속이 유입되는 좌측(inlet)으로부터 방음벽까지의 이격거리는 24m, 방음벽과 우측변의 이격거리는 24m, 해석 영역의 높이는 30m으로 모델링 하였다[11].
벽면 개방에 따라 풍하중은 최대 30% 저감이 가능하였으나 개방된 부분을 통해 직접음 형태의 소음 피해 지역이 발생하였다. 직접음 형태의 소음피해 지역을 보완하기 위해 개방된 벽면부에 소음기 설치를 검토하였다. 검토된 소음기 형태는 음향 루우버이며 기존 방음재료의 차음성능과 유사할 수 있도록 전산해석을 이용하여 차음성능 10dB를 만족하는 개공율을 분석하였다.
차음성능 10dB이상을 유지하면서 풍하중 약 20% 저감 가능한 개공율 36%의 음향루우버를 설계하였다. Fig.
본 연구에서는 방음벽 일부를 개방함으로서 증가하는 거주지역의 소음피해를 저감하기 위해 기존 방음시설의 재질과 유사한 차음성능을 갖는 소음기 형태의 음향 루우버를 설계하기 위해 설계 변수 중 개공율에 따른 방음재료의 차음성능을 전산해석을 이용 하여 검토하였다[8]. 풍하중 저감과 일정 크기 이상의 차음성능 설계에 있어 전체 면적에 대한 개방부의 면적의 비율, 즉 개공율이 중요 변수로 작용하며 개공율에 따른 방음재료의 차음성능 및 풍하중 저감량을 전산해석을 이용하여 예측하였다. 목표로 하는 음향 루우버의 차음성능은 기존 방음시설의 재질과 유사할 수 있도록 10dB로 선정하였다.
하지만 방음터널 설치에 따른 비용 및 유지 보수 문제가 존재하기 때문에 이를 고려하여 방음터널 벽면의 일부를 개방하는 방법을 고려하였다. 벽면 개방에 따라 풍하중은 최대 30% 저감이 가능하였으나 개방된 부분을 통해 직접음 형태의 소음 피해 지역이 발생하였다.
본 해석에서는 방음벽의 높이를 6m, 유속이 유입되는 좌측(inlet)으로부터 방음벽까지의 이격거리는 24m, 방음벽과 우측변의 이격거리는 24m, 해석 영역의 높이는 30m으로 모델링 하였다[11]. 해석 시 방음시설의 벽면부는 환경소음 예측 시 사용한 2m 개방 모델과 추가적으로 1m 개방 모델을 구성하여 유동해석을 수행하였다.
13은 VA ONE에서 구축된 차음성능 해석 모델을 나타낸다. 해석 시 시편의 상/하부를 반무한평면(Semi-Infinite Fluid)조건을 설정하였으며, 하부에 확산음장(Diffuse Field) 조건을 입력하여 해석 하였다[14].
환경 소음 예측 모델은 개구부 영향 분석 시 사용된 모델을 대상 지역에 맞도록 교량의 위치만 수정하여 사용하였으며 방음재료의 흡음율(KS F 2805) 및 차음성능(KS F 2808)은 시편을 제작하여 측정된 결과를 활용하였다. 방음재료의 음향특성은 Fig.
대상 데이터
방음시설 설치에 따른 소음 저감 효과를 예측하기 위한 해석 대상의 선정은 철도 선로가 지반이 아닌 교량 위에 위치하고 있는 지역으로 선정하였다. RAY NOISE에서 구성된 철도 소음 예측 모델은 Fig.
방음재료 적용에 따른 환경소음 영향을 분석하기 위해 산본역 인근지역을 해석 대상으로 선정하였다. 이 지역은 약 6m 높이의 교량에 철로가 설치되어 있으며 가장 근접해 있는 주거지역은 약 48m 이격거리를 두고 있다.
이는 방음터널의 벽면을 단순화한 형상으로, 방음벽의 높이를 h로 하였을 때, 해석모델의 크기를 5h, 이격거리를 4h로 하여 해석 시 방음시설의 의해 발생되는 압력장의 영향을 고려할 수 있도록 하였다. 본 해석에서는 방음벽의 높이를 6m, 유속이 유입되는 좌측(inlet)으로부터 방음벽까지의 이격거리는 24m, 방음벽과 우측변의 이격거리는 24m, 해석 영역의 높이는 30m으로 모델링 하였다[11]. 해석 시 방음시설의 벽면부는 환경소음 예측 시 사용한 2m 개방 모델과 추가적으로 1m 개방 모델을 구성하여 유동해석을 수행하였다.
15는 본 연구에서 검토한 음향 루우버를 나타낸다. 음향 루우버의 두께는 300mm로 선정하였으며 개구부 외의 공간을 흡음재의 종류인 polyethylene foam으로 내부를 구성하였다.
3과 같이 벽면부와 천장부는 기존 방음벽의 음향특성을 활용하였다. 해석 대상 인근 지역의 지형지물은 해당 철도 구간과 약 30m 이격거리를 두고 공동주택을 구현했으며 철도와 가장 가까운 공동주택 한 곳을 소음레벨 해석 대상으로 선정하였다[8]. 공동주택 높이에 따른 소음 저감 효과를 분석하기 위해 1 층부터 30 층까지 5 층 단위로 높이 별 소음도를 예측할 수 있도록 수음점을 구성하였다.
데이터처리
개공율에 따른 방음재료의 차음성능을 예측하기 위해 음향해석 상용소프트웨어인 VA ONE을 사용하였다. Fig.
직접음 형태의 소음피해 지역을 보완하기 위해 개방된 벽면부에 소음기 설치를 검토하였다. 검토된 소음기 형태는 음향 루우버이며 기존 방음재료의 차음성능과 유사할 수 있도록 전산해석을 이용하여 차음성능 10dB를 만족하는 개공율을 분석하였다. 해석 결과 개공율 38% 개방 시 차음성능을 유지할 수 있었으며 풍하중은 약 24% 저감되는 것으로 분석되었다.
이론/모형
본 연구에서는 방음시설의 소음 저감 효과를 분석하기 위해 광음향기법 상용소프트웨어인 RAY NOISE를 사용하였다. 광음향기법은 기하음향학(geometrical acoustics)을 기본원리로 하며 광파(light wave)를 광선(light ray)으로 가정하는 것과 같이 음파(sound wave)를 음선(sound ray)으로 가정한다.
식 (3)와 같이 난류 모델로 비선형 K-ε 모델을 사용하였으며, 여기서 k, ε, v, I와 L은 순서대로 난류운동에너지, 난류 운동에너지 소멸률, 속도 스케일, 길이 스케일과 난류 강도이다[10].
성능/효과
10은 전산해석을 이용한 방음터널 벽면의 압력분포 해석 결과와 압력 결과를 통해 계산된 풍하중비를 나타낸다. 개구부가 없는 밀폐형 모델 대비 개구부가 각각 1m, 2m인 모델의 풍하중비가 0.82, 0.65로 최대 35% 풍하중이 저감되는 것으로 예측되었다. 따라서 벽면의 부분개방은 유동 흐름을 원활하게 하여 풍하중 저감 효과가 확인되며, 재료 절감에 따른 경량화가 가능한 것으로 판단된다.
그림과 같이 개구부 간격에 따른 압력 분포 해석 결과는 간격에 따라 상이한 것을 확인 할 수 있다. 개구부가 존재 하지 않는 경우 벽면의 왼쪽에 높은 압력 분포가 존재하는 반면, 개구부가 존재하는 경우 압력이 크게 감소하며 방음시설 기준 좌우의 압력차가 줄어드는 것을 확인할 수 있다.
해석 결과 개공율 38% 개방 시 차음성능을 유지할 수 있었으며 풍하중은 약 24% 저감되는 것으로 분석되었다. 결과적으로 개구부의 소음기 설치 시 직접음에 의한 소음피해 지역의 소음도를 저감하여 모든 높이에서 소음저감이 가능한 것으로 분석되었다.
결과적으로 방음시설의 벽면부를 2m 개방 시 풍하중 측면에서는 약 35%가 저감되는 반면 직접음 형태의 소음 노출로 인하여 인근 공동주택의 특정층에서 소음도가 다시 증가하는 문제가 발생하였다. 따라서 벽면부에서 노출되는 소음을 저감하기 위해 개방된 벽면부에 소음기 형태의 음향 루우버 삽입을 검토하였다.
터널형 방음벽 설치시 직접음 영향이 적은 하부층은 약 10dB, 직접음 영향이 많은 15 층 높이는 약 15dB 소음 저감 효과가 있는 것으로 예측되었다. 결과적으로 터널형 방음벽의 소음기 설치에 따른 소음저감 효과는 기존 방음벽 대비 긍정적인 효과가 있는 것으로 판단된다.
음향 루우버의 개공율을 40% 개방시 차음성능은 약 9dB 가능한 것으로 예측되었으며, 풍하중은 24% 감소하고 있는 것으로 예측되었다. 따라서 차음성능 10dB 이상을 위해서는 개공율 30~40%가 적정할 것으로 판단되며 흡음재 부착을 통해 개선된 차음성능을 기대할 수 있을 것으로 판단된다.
벽면의 개방된 개구부에 의해 소음 피해 지역이 발생하게 되었으며 이를 보완하기 위해 해당 위치에 소음기 형태의 음향 루우버를 부착하였다. 소음기 부착 후 모든 높이에 대해 5-10dB 수준의 소음저감 효과가 존재하는 것으로 분석되었다.
예측 결과 방음시설이 존재 하지 않는 경우 순간 소음도가 80dB 이상으로 예측되었으며, 방음벽 설치 시 일부 높이까지 소음저감 효과가 크게 존재하나 고층으로 갈수록 소음저감 효과가 줄어드는 것을 확인할 수 있다. 이는 가시선 이하의 높이에서는 직접음 차단에 따른 소음 저감 효과가 크지만 가시선 이상의 높이에서는 방음벽 설치에 대한 소음저감 효과가 상대적으로 줄어드는 것을 확인할 수 있다.
차음성능 10dB 이상을 위해서는 음향 루우버의 개공율이 30% 이하에서 가능한 것으로 예측되었으며, 이때 풍하중은 약 20% 저감되는 것으로 예측된다. 음향 루우버의 개공율을 40% 개방시 차음성능은 약 9dB 가능한 것으로 예측되었으며, 풍하중은 24% 감소하고 있는 것으로 예측되었다. 따라서 차음성능 10dB 이상을 위해서는 개공율 30~40%가 적정할 것으로 판단되며 흡음재 부착을 통해 개선된 차음성능을 기대할 수 있을 것으로 판단된다.
전산해석을 이용한 방음터널과 방음벽 설치에 따른 소음 저감 특성을 분석한 결과 방음터널이 방음벽에 비해 고층까지의 소음저감이 가능하였다. 철도 소음 피해 지역은 소음원에서 가시선을 그려 예측할 수 있는데 방음터널의 경우 직접음형태의 소음 전파를 모든 방향으로 차단하기 때문에 방음벽에 비해 상부층 소음 저감에 유리한 것으로 판단된다.
14는 개공율에 따른 풍하중 및 차음성능 해석 결과를 나타낸다. 차음성능 10dB 이상을 위해서는 음향 루우버의 개공율이 30% 이하에서 가능한 것으로 예측되었으며, 이때 풍하중은 약 20% 저감되는 것으로 예측된다. 음향 루우버의 개공율을 40% 개방시 차음성능은 약 9dB 가능한 것으로 예측되었으며, 풍하중은 24% 감소하고 있는 것으로 예측되었다.
상부층에서는 직접음에 의해 하부층에 비해 높은 소음도로 예측되었다. 터널형 방음벽 설치시 직접음 영향이 적은 하부층은 약 10dB, 직접음 영향이 많은 15 층 높이는 약 15dB 소음 저감 효과가 있는 것으로 예측되었다. 결과적으로 터널형 방음벽의 소음기 설치에 따른 소음저감 효과는 기존 방음벽 대비 긍정적인 효과가 있는 것으로 판단된다.
해석 결과는 터널형 방음벽 설치 전과 설치 후에 따른 가장 인접한 공동 주택의 높이 별 최대 소음도를 나타낸다. 터널형 방음벽의 설치 시 기존 방음벽에 비해 약 10dB 소음 저감 효과가 있는 것을 확인할 수 있다. 현재 4m 방음벽이 설치되어 있으며, 15층 이하의 높이에서는 기존 방음벽에 의해 소음 저감이 존재하는 것을 확인 할 수 있다.
검토된 소음기 형태는 음향 루우버이며 기존 방음재료의 차음성능과 유사할 수 있도록 전산해석을 이용하여 차음성능 10dB를 만족하는 개공율을 분석하였다. 해석 결과 개공율 38% 개방 시 차음성능을 유지할 수 있었으며 풍하중은 약 24% 저감되는 것으로 분석되었다. 결과적으로 개구부의 소음기 설치 시 직접음에 의한 소음피해 지역의 소음도를 저감하여 모든 높이에서 소음저감이 가능한 것으로 분석되었다.
질의응답
핵심어
질문
논문에서 추출한 답변
국내에서 철도 변 거주 인구는 몇명으로 추산되나?
철도기술 발전에 따른 철도 주행 속도 증가와 급속한 도시화로 인해 철도 소음피해 인구는 증가하고 있다. 국내에서 철도 변 거주 인구는 약 450만 명으로 추산되고 있으며, 60dB(A) 이상의 철도 소음 노출로 인한 피해 인구는 약 170만 명에 이르고 있다. 이는 전 인구수 대비 3% 수준이며, 철도 변 거주인구의 1/3 수준으로 알려져 있다[1].
철도 소음 저감 대책 중 가장 이상적인 것은?
이에 따라 철도 소음 노출 피해에 대한 문제가 심각해지고 있으며, 철도 소음 저감 대책의 수립이 시급한 실정이다[2]. 철도 소음 저감 대책에 대한 가장 이상적이고 효과적인 대책은 소음원 자체를 저감시키는 기술을 개발하는 것이지만 이는 설계단계에서 수행되어야 하는 실직적인 제약이 존재하기 때문에 소음 전달 경로를 차단하거나 방해하는 대안인 방음시설이 설치된다. 방음시설이란 교통소음을 저감하기 위하여 충분한 소리의 흡음 또는 차단효과를 얻을 수 있도록 설치하는 시설을 말하며, 방음시설은 방음벽, 방음터널, 방음둑 등으로 구분된다[3].
교통소음을 저감하기 위한 시설 중 방음벽은 무엇인가?
방음시설이란 교통소음을 저감하기 위하여 충분한 소리의 흡음 또는 차단효과를 얻을 수 있도록 설치하는 시설을 말하며, 방음시설은 방음벽, 방음터널, 방음둑 등으로 구분된다[3]. 대표적인 방음시설인 방음벽은 철로 변에 흡음 효과가 뛰어난 재료로 벽을 구성하여 소음 방사를 차단하는 방음시설로서, 일반적으로 평단 구간의 방음벽 설치 시 약 7 층까지 효과가 있다. 방음터널은 공동주택 고층화에 따른 방음벽 설치 높이의 한계에 대한 대안 중 하나로, 방음벽의 구조에 지붕 형태가 추가된 구조로서 소음 차단 범위가 증가하는 이점이 있으나, 교량과 같이 지반이 아닌 장소에 설치되는 경우 방음벽에 비해 추가적인 비용이 든다는 단점이 있다.
참고문헌 (14)
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