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콘크리트교를 지나는 철도 차량의 환경 소음 예측 연구
Prediction of the Environmental Noise Level of Railway Cars Crossing a Concrete Bridge 원문보기

한국음향학회지= The journal of the acoustical society of Korea, v.34 no.1, 2015년, pp.52 - 59  

장승호 (한국철도기술연구원 교통환경연구팀)

초록
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국내 철도의 환경 소음 예측을 위해서 기존에는 총합 소음도의 거리별 경험식에 기초한 모델을 이용하였던 바, 교량 주변 소음도를 계산하는 데에도 거리만의 함수를 이용하였다. 그러나 콘크리트교에서는 수음점의 거리뿐만 아니라 위치에 따라서도 소음도가 변화한다. 본 논문에서는 철도 콘크리트교에서 교량 상판에 의한 회절 및 지면 효과를 고려한 소음전파 예측모델을 도출하였으며, 이때 ISO 9613-2의 소음 전파 모델을 이용하였다. 고속철도 콘크리트 교 주변 소음도에 대한 예측값을 실제 측정결과와 비교하였으며, 그 결과 본 예측 모델이 비교적 작은 오차를 냄을 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In the conventional model for the prediction of the railway environmental noise, one used an empirical formula of the total noise level at specific distances. Only a function of the distance to the source was also used to calculate the noise level near the railway bridges. However, the noise varies ...

주제어

#철도 소음   #교량 소음   #환경 소음 예측   #통과 소음도   #소음원 모델  

AI 본문요약
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* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

  • 본 논문에서는 철도 콘크리트교 주변의 환경소음 예측을 위해서 교량 상판 또는 교량에 설치된 방음벽에 의한 회절 및 지면 효과를 고려한 소음전파 예측모델을 도출하였다. 수음점의 위치에 따라서 소음원으로 부터 회절된 경로, 상판 또는 지면에 반사된 경로, 직접 전파된 경로들을 고려하였으며 ISO9613-2의 회절 계산식과 전파 모델을 이용하였다.

가설 설정

  • 기존 연구들에 의하면 환경 소음이 주요한 중고주파수 대역에서 차량과 궤도에서 발생한 소음 성분이 교량 진동에 의한 성분보다 10 dB 이상 크다고 알려져 있다.[9]본 논문에서는 콘크리트교의 소음에 대해서 다루므로 교량 자체의 진동 성분은 무시하였으며 차량 및 궤도에서 발생한 소음원만을 고려하였다.
  • 상판에서 회절되어 직접 전파되는 경로(1로 표기)와 지면에 반사된 경로(2로 표기)를 고려하여 수음점의 음압을 구하였다. 이때 수음점에서 먼 쪽의 교량 상판에서 회절되어 돌아오는 소음 성분은 앞의 성분들보다 비교적 적어서 무시할 수 있다고 가정하였다. 수음점 R의 음압은 두 경로에 의한 성분을 합하여 다음과 같다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
평지구간 거리별 측정값에 따른 경험식을 이용하는 방법의 단점은 무엇인가? 대신에 비교적 간단한 공학적 모델(engineering model)을 이용하여 수음점 소음도를 근사적으로 계산하는 방법이 이용되고 있으며 그 예로는 ISO 9613-2의 옥외소음전파모델 또는 소음지도 작성 프로그램들이 대표적이다.[1] 국내에서는 철도 소음에 대하여 기존에 평지구간 거리별 측정값에 따른 경험식을 이용하는 방법이 이용되었으나, 총합 소음도를 기반으로 하고 있으며 소음 발생 및 전파의 주파수 특성을 고려하지 않아 다소 큰 오차가 발생할 수 있다.[2,3] 독일철도와 스위스 철도에서는 주파수별 소음원 및 전파특성을 고려하는 Schall 03 2006[4,5] 과 sonRAIL[6,7] 모델을 각각 이용하여 개선한 바 있다.
수음점 소음도를 근사적으로 계산하는 방법의 대표적 예는 무엇이 있는가? 이때 모든 노선을 대상으로 하므로 철도 소음원과 수음점 사이의 모든 음장을 모델링하고 해석하는 것은 현실적으로 어렵다. 대신에 비교적 간단한 공학적 모델(engineering model)을 이용하여 수음점 소음도를 근사적으로 계산하는 방법이 이용되고 있으며 그 예로는 ISO 9613-2의 옥외소음전파모델 또는 소음지도 작성 프로그램들이 대표적이다.[1] 국내에서는 철도 소음에 대하여 기존에 평지구간 거리별 측정값에 따른 경험식을 이용하는 방법이 이용되었으나, 총합 소음도를 기반으로 하고 있으며 소음 발생 및 전파의 주파수 특성을 고려하지 않아 다소 큰 오차가 발생할 수 있다.
콘크리트 교량에서, 회절된 성분이 직접 전파되는 것과 지면에 반사되어 전파되는 것을 고려해야 하는 이유는? 플레이트 거더 또는 트러스 교량에서는 교량 상판이 음향학적으로 열려있어서 회절에 대한 고려 없이 궤도 및 차량의 소음원과 교량의 진동에 의한 추가적인 성분을 음향 파워로 하여 소음전파 특성을 계산할 수 있다. 그러나 콘크리트 교량에서는 상판이 소음 전파의 장애물이 되어 회절이 일어나고 교량하부로 전파된다. 따라서 회절된 성분이 직접 전파되는 것과 지면에 반사되어 전파되는 것을 고려하여야 한다.
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참고문헌 (12)

  1. ISO 9613-2, Acoustics - Attenuation of sound during propagation outdoors - Part 2: General method of calculation, 1996. 

  2. Project Report, "Establishment of railroad noise monitoring network" (in Korean), National Institute of Environmental Research, 2002. 

  3. Project Report, "Study on the prediction of the environmental effects for planning the railway noise and vibration measures" (in Korean), Korea Railroad Research Institute, 2013. 

  4. U. Moehler, U. J. Kurze, M. Liepert, and H. Onnich, " The new German prediction model for railway noise "Schall 03 2006": an alternative method for the harmonized calculation method proposed in the EU directive on environmental noise," Acta Acustica 94, 48-552 (2008). 

    crossref

  5. Schall 03 2006, Richtlinie zur Berechnung der Schallimmissionen von Eisenbahnen und Straßenbahnen (in German), Entwurf, Stand: 22.11.2006. 

  6. M. Hecht, J. M. Wunderli, T. Thron, and D. Sehu, "sonRAILThe new Swiss calculation model for railway noise," Proc. of 10th International Workshop on Railway Noise, 559-566 (2010). 

  7. sonRAIL, Projektdokumentation, Band 1: Dokumentation, externer Anhang (in German), BAFU, EMPA, TU Berlin, PROSE AG, LCC, 29. Marz 2010. 

  8. S. Jang and E. Jang, "Study on the noise source modeling and the source strength estimation of Mugungwha trains running on the conventional railway" (in Korean), Trans. KSNVE, 23(11), 1020-1026 (2013). 

    원문보기 상세보기 crossref

  9. J. G. Walker, N. S. Ferguson, and M. G. Smith, "An investigation of noise from trains on bridges," J. Sound Vib. 193(1), 307-314 (1996). 

    상세보기 crossref

  10. K. Attenborough, K. M. Li, and K. Horoshenkov, Predicting outdoor sound (Taylor & Francis, New York, 2007), pp. 32-39. 

  11. S. Jang and J. Ryue, "A study on the rolling noise model using the analysis of wheel and rail vibration characteristics" (in Korean), J. Kr. Soc. for Railway 16, 175-182 (2013). 

    원문보기 상세보기 crossref

  12. S. Jang, W. Jeong, J. Ryue, and H. Koh, "Analysis of rolling noise using the measurement of acoustic roughness on the rail and wheel surfaces" (in Korean), Proc. of Acoust. Soc. Kr, 245-249 (2013). 

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