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문제 정의
- 본 연구에서는 도심지 내 저소음 포장도로 설치 시 발생하는 소음저감효과와 동일한 성능을 확보하기 위한 방음벽 높이를 일반 포장도로 조건에서 도로단-건물 이격거리, 도로단-방음벽 이격거리 등의 설계변수를 고려하여 예측하였다. 이와 더불어, 실제 도심지 여건을 고려하여 방음벽 6m 설치 시 저소음 포장도로, 일반 포장도로 조건에 따른 소음저감효과를 분석하였다.
- 이에 따라, 본 연구에서는 일반화된 현장조건에 대한 가정 하에 저소음 포장도로 설치 시 도로단-건물 이격거리, 도로단-방음벽 이격거리 등의 변화에 따른 아파트 외벽 소음저감효과 예측을 통해, 일반 포장도로 조건에서 이와 동일한 소음저감 효과를 확보하기 위한 방음벽 높이 등을 예측하여 저소음 포장도로의 유효성을 분석하고자 한다.
제안 방법
- 저소음 포장도로 설치에 따른 방음벽 높이 저감효과를 분석하기 위한 1단계로 방음벽 미설치 시 일반 포장 도로 및 저소음 포장도로 설치 조건에서 아파트 층별 소음레벨을 예측하였다. 2단계로 저소음 포장도로 조건에서의 최대 소음레벨을 분석한 후, 일반 포장도로 조건에서 이와 동일한 최대 소음레벨을 확보하기 위한 방음벽 높이를 예측하였다.
- 방음벽 길이는 양쪽 건물 끝단에서 145m를 연장한 지점까지 배치하여 우회전달음의 영향을 제어하였다. SoundPLAN에 적용된 반사차수는 3회로 설정하였으며, 건물의 흡음률은 0으로 설정하여 모델링하였다.
- 다양한 현장조건에 대한 일반화를 위해 Table 1과 같이 지면, 방음벽, 건물, 도로, 교통량에 대한 통제변수를 설정하여 예측 모델링을 진행하였다. 독립변수 조건은 Table 2와 같이 도로단-건물 이격거리, 도로단-방음벽 이격거리, 도로조건(일반, 저소음 포장도로)으로 설정하였으며, 다양한 저소음 포장도로 공법을 반영하기 위해 도로 소음저감 입력조건을 1, 3, 5dBA로 설정하여 예측을 진행하였다.
- 5m 지점에 설정하였다. 도로교통소음은 선음원으로 설정하였으며, 도로 길이는 800m로 설정하여 도로 길이 변화에 따른 소음레벨 변화의 영향을 제어하였다. 방음벽 길이는 양쪽 건물 끝단에서 145m를 연장한 지점까지 배치하여 우회전달음의 영향을 제어하였다.
- 다양한 현장조건에 대한 일반화를 위해 Table 1과 같이 지면, 방음벽, 건물, 도로, 교통량에 대한 통제변수를 설정하여 예측 모델링을 진행하였다. 독립변수 조건은 Table 2와 같이 도로단-건물 이격거리, 도로단-방음벽 이격거리, 도로조건(일반, 저소음 포장도로)으로 설정하였으며, 다양한 저소음 포장도로 공법을 반영하기 위해 도로 소음저감 입력조건을 1, 3, 5dBA로 설정하여 예측을 진행하였다.
- 도로교통소음은 선음원으로 설정하였으며, 도로 길이는 800m로 설정하여 도로 길이 변화에 따른 소음레벨 변화의 영향을 제어하였다. 방음벽 길이는 양쪽 건물 끝단에서 145m를 연장한 지점까지 배치하여 우회전달음의 영향을 제어하였다. SoundPLAN에 적용된 반사차수는 3회로 설정하였으며, 건물의 흡음률은 0으로 설정하여 모델링하였다.
- 5dBA의 소음저감효과를 보이는 저소음 포장도로 시공 시와 비교하여 일반 포장도로 조건에서 동일 소음저감효과를 확보하기 위한 방음벽 높이는 최대 55m인 것으로 분석되었으나, 도심지 내에 실제 설치되기에는 높이 등 여러 가지 제약조건이 발생할 것으로 예상된다. 이에 따라, 도심지 내에서 일반적으로 설치되고 있는 6m 높이(임유진 외, 2015)의 방음벽 설치 시 저소음 포장도로와 일반 포장도로 조건에 따른 층별 최대 소음레벨 저감효과를 추가적으로 예측하였다.
- 본 연구에서는 도심지 내 저소음 포장도로 설치 시 발생하는 소음저감효과와 동일한 성능을 확보하기 위한 방음벽 높이를 일반 포장도로 조건에서 도로단-건물 이격거리, 도로단-방음벽 이격거리 등의 설계변수를 고려하여 예측하였다. 이와 더불어, 실제 도심지 여건을 고려하여 방음벽 6m 설치 시 저소음 포장도로, 일반 포장도로 조건에 따른 소음저감효과를 분석하였다.
- 저소음 포장도로 설치에 따른 방음벽 높이 저감효과를 분석하기 위한 1단계로 방음벽 미설치 시 일반 포장 도로 및 저소음 포장도로 설치 조건에서 아파트 층별 소음레벨을 예측하였다. 2단계로 저소음 포장도로 조건에서의 최대 소음레벨을 분석한 후, 일반 포장도로 조건에서 이와 동일한 최대 소음레벨을 확보하기 위한 방음벽 높이를 예측하였다.
이론/모형
- 본 연구에서는 저소음 포장도로 및 방음벽 설치에 따른 아파트 층별 소음레벨 변화를 예측하기 위해 예측 정확도 등을 고려하여 RLS-90 예측모델 기반 상용 프로그램인 SoundPLAN(7.0 ver.)을 이용하였다(이장욱 외 2009).
성능/효과
- 1. 저소음 포장도로 설치 시 건물 전층에서 균등한 소음저감효과가 나타난 반면, 일반도로+방음벽 설치 시에는 음영지역에 해당되는 저층부에서 소음저감효과가 나타남. 이에 따라, 고층부에서 환경정책기본법 소음 기준 65dBA 초과 시 저소음 포장도로 적용을 통한 소음저감 대책수립 마련이 유리할 것으로 판단됨.
- 2. 음에너지 전파의 역자승법칙으로 인해 도로단-건물 이격거리가 가까울수록 저층부와 고층부의 소음레벨 차이가 크게 발생하여, 고층부에서 소음기준 만족 시 저층부 소음저감을 위해 방음벽을 설치하는 것이 유리할 것으로 판단됨.
- 4. 일반 포장도로 조건에서 방음벽 높이 6m 설치 시 소음저감량은 최대 0.2dBA로 소음저감효과 측면에서 미비한 것으로 분석되었으며, 소음저감효과를 높이기 위해서는 도로단에 근접한 방음벽 설치 및 방음벽 형상 조절 등의 대책이 필요할 것으로 판단됨.
- 5. 저소음 포장도로 1, 3, 5dBA 조건에서 방음벽 높이 6m 설치 시 최대 소음저감효과는 각각 1.2, 3.2, 5.2dBA로 분석됨. 이는 저소음 포장도로와 방음벽 설치의 결합효과인 것으로 분석됨.
- 5dBA의 소음저감효과를 보이는 저소음 포장도로 시공 시와 비교하여 일반 포장도로 조건에서 동일 소음저감효과를 확보하기 위한 방음벽 높이는 최대 55m인 것으로 분석되었으나, 도심지 내에 실제 설치되기에는 높이 등 여러 가지 제약조건이 발생할 것으로 예상된다. 이에 따라, 도심지 내에서 일반적으로 설치되고 있는 6m 높이(임유진 외, 2015)의 방음벽 설치 시 저소음 포장도로와 일반 포장도로 조건에 따른 층별 최대 소음레벨 저감효과를 추가적으로 예측하였다.
- 2dBA로 분석되었으며, 이는 저소음 포장도로와 방음벽의 결합된 소음저감효과인 것으로 판단된다. 그러나 저소음 포장도로 1, 3, 5dBA 조건에 대한 방음벽 미설치 시 층별 최대 소음레벨 저감효과가 1, 3, 5dBA인 점을 감안하면 방음벽 6m 설치에 의한 소음저감효과는 미비한 것으로 분석되었다.
- 2는 저소음 포장도로 1, 3, 5dBA 설치 시 도로단-건물 이격거리 10, 20, 40m에 대한 아파트 층별 소음레벨 예측결과 및 일반 포장도로 설치 시 이와 동일한 소음레벨을 확보하기 위한 방음벽 높이 예측결과를 보여준다. 방음벽 미설치 시 일반 포장도로 조건에 대한 예측결과, 최대 소음레벨은 도로단-건물 이격거리가 멀어질수록 지면흡음 및 지면온도의 영향으로 고층 세대에서 발생하는 것을 알 수 있다. 예를 들어, 도로단-건물 이격거리가 10m인 경우 3층에서 최대 소음레벨을 나타내는 반면, 도로단-건물 이격거리 40m에서는 7층에서 최대 소음레벨이 나타나는 것으로 예측되었다.
- 이는 저소음 포장도로와 방음벽 설치의 결합효과인 것으로 분석됨. 방음벽 미설치 시 저소음 포장도로에 의한 소음저감효과와 비교하여 큰 차이가 없어 방음벽 설치에 의한 소음저감 효과는 미비한 것으로 분석됨.
- 4는 저소음 포장도로 시공 시 소음저감효과와 동일 성능을 확보하기 위한 일반 포장도로 조건에서의 도로단-건물 이격거리 및 도로단-방음벽 이격거리 별 방음벽 높이 예측결과를 나타낸다. 예측 결과, 도로단건물 이격거리 10, 20, 40m에서 모두 도로단-방음벽이격거리 증가 시 방음벽 높이가 점차 높아지는 것을 알 수 있다. 이는 동일 방음벽 높이 설치 시 도로단-방음벽이격거리 증가에 따른 도로-세대 입사각이 줄어들어 상대적으로 저층부에 음에너지가 도달하여 고층부 소음저감을 위해 높은 방음벽이 필요하기 때문이다.
- 5는 일반 포장도로 조건에서 방음벽 미설치 시 및 방음벽 6m 설치 시 층별 소음레벨 예측결과를 보여준다. 예측결과, 도로단-건물 이격거리가 10, 20, 40m인 경우, 6m 방음벽 설치 시 저층부 소음레벨은 20dBA까지 저감되었으나, 고층부에서의 소음저감효과가 낮아 Table 3에서와 같이 최대 소음레벨 저감효과는 0.2dBA로 미미한 것으로 분석되었다.
- 6은 저소음 포장도로 3dBA 설치 시 도로단-건물 이격거리 및 도로단-방음벽 이격거리 변화에 따른 층별 소음레벨을 보여준다. 예측결과, 저소음 포장도로 1, 3, 5dBA 설치 시 최대 소음레벨 저감효과는 Table 3과 같이 각각 1.2, 3.2, 5.2dBA로 분석되었으며, 이는 저소음 포장도로와 방음벽의 결합된 소음저감효과인 것으로 판단된다. 그러나 저소음 포장도로 1, 3, 5dBA 조건에 대한 방음벽 미설치 시 층별 최대 소음레벨 저감효과가 1, 3, 5dBA인 점을 감안하면 방음벽 6m 설치에 의한 소음저감효과는 미비한 것으로 분석되었다.
- 저소음 포장도로 설치 시 건물 전층에서 균등한 소음저감효과가 나타난 반면, 일반도로+방음벽 설치 시에는 음영지역에 해당되는 저층부에서 소음저감효과가 나타남. 이에 따라, 고층부에서 환경정책기본법 소음 기준 65dBA 초과 시 저소음 포장도로 적용을 통한 소음저감 대책수립 마련이 유리할 것으로 판단됨.
후속연구
- 위 결과를 토대로, 환경정책기본법상 소음기준 만족을 위한 일반 포장도로+방음벽 설치, 저소음 포장도로+ 방음벽 미설치, 저소음 포장도로+방음벽 설치 등의 대책 수립 시 주변 교통량, 도로단-건물 이격거리, 도로단-방음벽 이격거리 등을 고려하여 최적의 대응방안 마련이 필요할 것으로 판단된다.
- 추후, 최적의 소음저감 대책 수립을 위한 의사결정 가이드라인 개발 연구가 추가적으로 필요할 것으로 사료되며, 본 연구결과를 토대로 저소음 포장도로와 방음벽 설치 시 경제성 및 LCC(life cycle cost) 분석 연구를 추진할 계획이다.
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