[논문]고층아파트 로프식 승강기의 운행 소음 및 진동 특성과 실태에 관한 연구

강민우; 오양기

doi:10.7776/ask.2021.40.1.084

고층아파트 로프식 승강기의 운행 소음 및 진동 특성과 실태에 관한 연구
A study on the characteristics and actual conditions of operation noise and vibration of rope elevators in high-rise apartments 원문보기

한국음향학회지= The journal of the acoustical society of Korea, v.40 no.1, 2021년, pp.84 - 91

초록
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승강기는 고층아파트에서 매우 중요한 설비기기이다. 이러한 승강기가 운행할 때 발생하는 소음은 거주민에게 불편함을 주고 있다. 하지만 승강기 소음에 대한 법규 및 규정은 없는 실정이며, 승강기 소음을 측정하고 평가하는 방법 또한 명확하지 않다. 이러한 문제는 승강기 운행 시 발생하는 소음과 진동의 특성 파악이 우선 시 되어야 한다. 본 연구에서는 고층아파트 로프식 승강기 운행 시 발생하는 소음과 진동을 측정 층수와 측정 실의 종류에 따라 나누어 측정 하였다. 소음과 진동의 동시 측정을 진행하여 소음과 진동의 특성을 파악하고, 상관성 분석을 통해 각 실험 조건에 따른 상관계수를 파악 하였다. 그 결과 승강기 소음은 125 Hz ~ 500 Hz 대역의 성분이 주요하고, 125 Hz ~ 500Hz 대역에서 진동과의 상관성 또한 유의미한 것으로 파악 되었다. 최상층의 경우 상관계수가 0.8 수준으로 매우 높음을 확인 하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

An Elevator is a very important equipment in high-rise apartments. The noise generated by an elevator is causing inconvenience to residents. However, there are no laws and regulations on elevator noise, and moreover it is not clear how to measure and evaluate elevator noise. For these problems, the first priority should be given to grasping the characteristics of noise and vibration generated during elevator operation. In this study, noise and vibration generated when operating a rope-type elevator in a high-rise apartment are divided according to the number of floors and the type of room, and the noise and vibration are simultaneously measured to understand the characteristics of noise and vibration. The correlation coefficient according to the experimental conditions was determined. As a result, it was found that elevator noise was mainly composed of components in the 125 Hz to 500 Hz band, and the correlation with vibration in the 125 Hz to 500 Hz band was also significant. For the top layer, it was confirmed that the correlation coefficient was very high at 0.8 level.

주제어

표/그림 (15)

표 Table 1. Measurement information.
표 Table 2. Measurement system.
표 Table 3. Floor plans and measurement points.
그림 Fig. 1. Bed-room wall vibration transmission cha-racteristics 35 points.
그림 Fig. 2. Living-room wall vibration transmission cha-racteristics 35 points.
표 Table 4. Measured noise levels at 6 residences.
표 Table 5. 35 Point mea-surement result value of mea-sured VALs at 35 measurement points.
그림 Fig. 3. An example of a vibration measurement location.
그림 Fig. 4. Frequency band analysis of adjacent room type.
표 Table 6. Correlation analysis of adjacent room type.
그림 Fig. 5. Frequency analysis of noise and vibration for each floor (1F, 8F, 14F).
그림 Fig. 6. (Color available online) Regression curve of 1F noise analysis and vibration analysis.
그림 Fig. 7. (Color available online) Regression curve of 8F noise analysis and vibration analysis.
그림 Fig. 8. (Color available online) Regression curve of 14F noise analysis and vibration analysis.
표 Table 7. Correlation coefficient and regression analysis of noise and vibration for each floor (1F, 8F, 14F).

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

문제 정의

^[4] 이러한 점을 문제로 승강기 운행시의 거주 공간 진동레벨 측정에 의해 소음 환경을 평가하고자 하는 시도가 있었지만 그 가능성만을 확인하는 수준에 머무르고 있다.^{[5, 6]} 이에 본연구에서는 고층아파트 로프식 승강기의 운행 시 발생하는 소음과 진동의 특성 및 실태를 면밀히 파악하고자 하였다. 측정은 배경소음 및 외부소음 레벨을 고려하여 아파트 6세대를 선정하였으며, 승강기 운행 소음과 진동의 동시 측정 데이터를 확보하고 분석 하였다.
승강기 소음이 낮게는 25 dBA 수준에서 높게는 50 dBA 수준에 이르기까지 다양한 범위에 있지만 평균적으로 35 dBA를 나타내고 있는 점에서 판단 할 때, 생활환경에 따른 외부소음의 영향에 의해 신호 대비잡음 비 확보가 어렵다. 또한 진동 측정을 통해서 승강기 소음레벨을 평가 하는 방법에 대한 가능성을 확인하였다. 하지만 이 선행 연구는 중간층 1세대에서 측정한 데이터의 분석 결과로 경향파악과 논리의 검토 수준의 연구로 객관성이 많이 부족하였다.
진동측정 데이터를 통해서는 거실과 침실의 벽면 진동 전달 특성을 파악하고자 하였다. 소음측정 데이터를 통해서는 승강기 운행 소음의 주요 주파수대역을 파악하고, 진동측정 데이터와의 상관성 분석을 통해 고층아파트 로프식 승강기의 운행 소음과 진동의 상관관계를 검증하고자 하였다.
이러한 문제점을 근거로 승강기 운행 진동측정을 통해 소음 레벨을 평가하는 연구가 앞서 진행되었지만 객관성이 많이 부족하였다. 이에 본 연구에서는 승강기 운행 시 발생하는 소음과 진동의 면밀한 특성 분석과 실태 파악을 위해 다양한 조건에서 소음과 진동을 동시 측정하여 그 결과를 분석하였다. 먼저, 진동 전달 특성으로는 거실, 침실과 관계없이 중심부근에서 진동 전달이 가장 높게 나타남을 확인 하였다.
거실과 침실은 가장 많이 사용되는 공간과 가장 정온해야 하는 공간으로 구분되고, 최하, 중간, 최상층은 승강기 기계실과의 거리에 따른 소음과 진동의 영향을 파악하기 위해서 이다. 진동측정 데이터를 통해서는 거실과 침실의 벽면 진동 전달 특성을 파악하고자 하였다. 소음측정 데이터를 통해서는 승강기 운행 소음의 주요 주파수대역을 파악하고, 진동측정 데이터와의 상관성 분석을 통해 고층아파트 로프식 승강기의 운행 소음과 진동의 상관관계를 검증하고자 하였다.

제안 방법

진동 측정의 경우 앞선 Figs. 1, 2와 Fig. 3을 참고하여 35 포인트 측정 데이터 중 해당되는 4지점의 최대진동레벨 측정 데이터를 선정하여 4지점에 대한 평균을 산출 하였다. 그 결과를 바탕으로 인접 실의 종류에 따른 소음과 진동의 상관성과 측정 세대의 층수에 따른 소음과 진동의 상관성을 각각 분석 하였다.
측정 할 수 있는 주파수 범위인 1/3oct. 25 Hz ~ 5000 Hz를 선정하여 측정 하였으며, 모두 소음과 진동의 동시측정으로 진행 되었다. 벽면의 35지점은 벽면을 정면으로 바라보았을 때 좌측 가장 위 점을 1 번으로 정하고, 1번을 기준으로 고정시켜놓은 상태에서 나머지 3지점만을 차례로 이동시키며 측정 하였다.
Table 7. Correlation coefficient and regression analysis of noise and vibration for each floor (1F, 8F, 14F).
거실과 침실과의 종류와는 상관없이 층수에 따라 소음과 진동의 관계를 분석하였다. 앞선 분석 결과를 바탕으로 125 Hz ~ 500 Hz 대역에 대해서 상관계수를 분석하였다.
3을 참고하여 35 포인트 측정 데이터 중 해당되는 4지점의 최대진동레벨 측정 데이터를 선정하여 4지점에 대한 평균을 산출 하였다. 그 결과를 바탕으로 인접 실의 종류에 따른 소음과 진동의 상관성과 측정 세대의 층수에 따른 소음과 진동의 상관성을 각각 분석 하였다.
상관성 분석은 1/3 oct. 로측정된 각 주파수대역별 소음과 진동의 최대레벨측정 값을 125 Hz ~ 500 Hz 주파수대역에 대해 상관성을 분석 하였다. 거실의 경우 0.
탑승인원은 승강기 이동에 필요한 최소 인원 1명이 탑승 하였다. 마이크로폰의 위치는 침실의 경우 출입문을 제외한 모서리 3지점과 중앙 1점 총 4지점을 측정 하였으며, 거실의 경우 승강로와 인접한 벽면과 발코니 창호 모서리 3지점과 중앙 1점 총 4지점을 측정하였다. 진동픽업의 위치는 벽면 진동전달 특성의 파악과 진동측정을 통한 소음 레벨 평가 방법의 정량적 분석을 위해 선행연구와 같은 측정 방법으로 폭 7지점, 높이 5지점으로 총 35지점을 측정하였다.
7 수준으로 유의미함을 확인 하였다. 세 번째 층수에 따른 실험은 인접실의 종류와는 상관없이 최하층, 중간층, 최상층으로 분류하여 분석하였다. 분석 결과, 최상층에서 0.
측정 실은 거실과 침실 이다. 승강기 가동 조건은 최하층의 경우 최상층에서 최하층에 정지 후 승강기 도어가 열고 닫히는 순간 까지 이며, 나머지 중간층과 최상층은 최하층에서 출발하여 해당 층에 정지하고 승강기 도어가 열고 닫히는 순간까지를 측정하였다. 탑승인원은 승강기 이동에 필요한 최소 인원 1명이 탑승 하였다.
진동의 관계를 분석하였다. 앞선 분석 결과를 바탕으로 125 Hz ~ 500 Hz 대역에 대해서 상관계수를 분석하였다. 분석 층은 최하층으로 1층과, 중간층인 8층 그리고 최상층인 14층 이다.
이 연구에서는 보다 객관적인 분석 및 실태 파악을 위해 측정 세대를 최하층, 중간층, 최상층으로 구분하였으며, 각 세대 내에서는 거실과 침실로 주요 공간을 구분하여 소음과 진동의 동시측정을 진행하였다. 거실과 침실은 가장 많이 사용되는 공간과 가장 정온해야 하는 공간으로 구분되고, 최하, 중간, 최상층은 승강기 기계실과의 거리에 따른 소음과 진동의 영향을 파악하기 위해서 이다.
Table 7은 각 층별 상관계수를 분석하여 나타낸 것이다. 진동과 소음 모두 1/3 Oct 기준 중심주파수 125 Hz ~ 500 Hz 대역의 최대레벨의 각 주파수대역별 평균값을 산출하여 분석을 진행 하였다. 최하층의 경우는 0.
마이크로폰의 위치는 침실의 경우 출입문을 제외한 모서리 3지점과 중앙 1점 총 4지점을 측정 하였으며, 거실의 경우 승강로와 인접한 벽면과 발코니 창호 모서리 3지점과 중앙 1점 총 4지점을 측정하였다. 진동픽업의 위치는 벽면 진동전달 특성의 파악과 진동측정을 통한 소음 레벨 평가 방법의 정량적 분석을 위해 선행연구와 같은 측정 방법으로 폭 7지점, 높이 5지점으로 총 35지점을 측정하였다. 측정 내용은 아래 Table 1과 같으며, 측정기기에 대한 정보는 Table 2와 같다.

대상 데이터

앞선 분석 결과를 바탕으로 125 Hz ~ 500 Hz 대역에 대해서 상관계수를 분석하였다. 분석 층은 최하층으로 1층과, 중간층인 8층 그리고 최상층인 14층 이다. Fig.
실험 현장은 서울시에 위치한 W아파트이다. 총 6 개 세대에서 측정을 진행 하였다.
총 6 개 세대에서 측정을 진행 하였다. 재건축 대상 아파트로 거주민이 모두 이주한 상태에서 실험을 진행하였다. 수명이 약 25년 수준의 오래된 기존 아파트로 승강기는 기계실이 있는 Machine Room(MR) 타입의 로프식 승강기이다.
실험 현장은 서울시에 위치한 W아파트이다. 총 6 개 세대에서 측정을 진행 하였다. 재건축 대상 아파트로 거주민이 모두 이주한 상태에서 실험을 진행하였다.
^{[5, 6]} 이에 본연구에서는 고층아파트 로프식 승강기의 운행 시 발생하는 소음과 진동의 특성 및 실태를 면밀히 파악하고자 하였다. 측정은 배경소음 및 외부소음 레벨을 고려하여 아파트 6세대를 선정하였으며, 승강기 운행 소음과 진동의 동시 측정 데이터를 확보하고 분석 하였다.

데이터처리

가장 높게 나타난 1/3 oct. 중심주파수 125 Hz ~ 500 Hz까지 측정한 결과의 상관성 분석을 하였다. 소음의 경우 1 ~ 4 ch의 최대음압레벨 측정 값의 평균을 산출 하였다.
상관성이 있음을 확인 하였다. 추가로 회귀분석을 진행 하였다. 회귀분석은 등간 혹은 비율척도로 측정된 하나 이상의 독립변수와 하나의 종속변수 사이의 관계를 밝혀주는 대표적인 인과관계 분석기법이다.

성능/효과

즉, 벽면의 모서리에서의 측정은 진동 모드의 중첩에 의해 편차가 크기 때문에 측정 지점으로 선정하기 어렵다.^[9] 이러한 승강기 진동 전달 특성 분포분석 결과 승강기 운행 시 전달되는 진동은 침실 또는 거실에 상관없이 벽면 각 모서리에서 300 mm 이상 이격하고 중심점에서 상, 하, 좌, 우 300 mm 이상 이격된 공간 내 임의 4지점에서 측정하는 것이 가장 타당할 것으로 사료 된다. 아래 Fig.
먼저, 진동 전달 특성으로는 거실, 침실과 관계없이 중심부근에서 진동 전달이 가장 높게 나타남을 확인 하였다. 두 번째로 인접실 종류에 따른 소음과 진동의 상관성 분석 결과 인접실 종류와는 상관없이 승강기 소음의 주요 영향 요인으로 판단되는 125 Hz ~ 500 Hz 대역에 대해서는 상관계수가 0.6 ~ 0.7 수준으로 유의미함을 확인 하였다. 세 번째 층수에 따른 실험은 인접실의 종류와는 상관없이 최하층, 중간층, 최상층으로 분류하여 분석하였다.
이에 본 연구에서는 승강기 운행 시 발생하는 소음과 진동의 면밀한 특성 분석과 실태 파악을 위해 다양한 조건에서 소음과 진동을 동시 측정하여 그 결과를 분석하였다. 먼저, 진동 전달 특성으로는 거실, 침실과 관계없이 중심부근에서 진동 전달이 가장 높게 나타남을 확인 하였다. 두 번째로 인접실 종류에 따른 소음과 진동의 상관성 분석 결과 인접실 종류와는 상관없이 승강기 소음의 주요 영향 요인으로 판단되는 125 Hz ~ 500 Hz 대역에 대해서는 상관계수가 0.
반면 기계실에서 멀어질수록 진동 전달이 감쇠되어 최하층의 경우 매우 낮은 값을 나타낸 것으로 판단 할 수 있다. 위와 같은 상관성 분석과 회귀분석을 통해 인접 실의 종류와는 상관없이 최상층에서는 125 Hz ~ 500 Hz 주요 주파수대역의 상관성이 높음을 검증 하였다.
5 수준의 상관계수를 보인다. 이러한 분석 결과로 판단 할 때 실내 공간의 종류에 큰 관계없이 영향력이 높은 125 Hz ~ 500 Hz대역에 대해서는 승강기 승강로와 인접한 벽면의 진동 측정 결과는 소음측정 결과와 어느 정도 상관관계가 있음을 확인하였다.
8 수준의 높은 상관계수를 나타냈다. 인접실 종류에 관한 분석 결과와 층수에 따른 분석 결과를 모두 종합해 판단해 볼 때 인접실 종류와는 상관없이 최상층에서 승강기 승강로와 가장 인접한 실 벽면의 진동 측정 결과는 소음측정 결과와 주요 주파수대역인 125 Hz ~ 500 Hz에서 매우 밀접한 관계가 있음을 검증 하였다. 이후 연구에서는 이 연구결과를 바탕으로 신호 대잡음비 확보가 어려운 현장에서 승강기 운행 진동측정을 통해 소음레벨을 평가하는 하나의 측정 방법에 대한 연구가 진행 되어야 할 것이다.
즉, 이러한 결과로 미루어 볼 때 승강기 소음과 진동은 거실 및 침실과는 상관없이 최상층의 경우 높은 상관성이 있음을 확인 하였다. 추가로 회귀분석을 진행 하였다.
이를 통하여 독립변수와 종속변수 사이의 상호관련성 여부를 알 수 있으며, 상관관계가 있다면 이러한 관계는 양의 관계인지 혹은 어느 정도인지 등에 대하여 관계의 크기와 유의도를 알 수 있다. 회귀 분석 결과 1층(최하층)과, 8층(중간층)은 유 의도가 낮으나 14층(최상층)의 경우 유의도 5.7 수준으로 나타났다. Figs.

후속연구

인접실 종류에 관한 분석 결과와 층수에 따른 분석 결과를 모두 종합해 판단해 볼 때 인접실 종류와는 상관없이 최상층에서 승강기 승강로와 가장 인접한 실 벽면의 진동 측정 결과는 소음측정 결과와 주요 주파수대역인 125 Hz ~ 500 Hz에서 매우 밀접한 관계가 있음을 검증 하였다. 이후 연구에서는 이 연구결과를 바탕으로 신호 대잡음비 확보가 어려운 현장에서 승강기 운행 진동측정을 통해 소음레벨을 평가하는 하나의 측정 방법에 대한 연구가 진행 되어야 할 것이다.

참고문헌 (9)

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M. W. Kang and Y. K. Oh, "A survey on the response of apartment house resident on elevator noise" (in Korean), The Regional Association of Architectural Institute of Korea, 19, 181-188 (2017).
J. H. Jeong and S. C. Lee, "A study on the annoyance and disturbance of floor impact noise according to noise sensitivity based on questionnaire survey" (in Korean), J. Acoust. Soc. Kr. 37, 428-436 (2018).
Y. K. OH, J. K. Ryu, and H.S. Song, "Effect of noise and reverberation on subjective measure of speech transmission performance for elderly person with hearing loss in residential space" (in Korean), J. Acoust. Soc. Kr. 37, 369-377 (2018).
M. W. Kang, M. J. Song, and Y. K. Oh, "Evaluation of elevator noise level of apartment houses through vibration measurement" (in Korean), JKIAEBS. 12, 641-6483 (2018).
M. W. Kang, Y. K. Jang, and Y. K. Oh, "Analysis of noise level and measurement method for elevator in apartment houses" (in Korean), JKIAEBS. 13, 491-502 (2019).
ISO 16032, "Acoustics - Measurement of sound pressure level from service equipment in buildings - Engineering method," 2004.
KS F ISO 16032, "Measurement of sound pressure level from service equipment in buildings - Engineering method," 2016.
Y. K. Oh, M. W. Kang, K. C. Lee, and S. K. Kim, "Construction management solutions to mitigate elevator noise and vibration of high-rise residential buildings," J. Sustainability, 12, 08924 (2020).

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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