[논문]방음 터널 설치에 따른 소음 저감 효과 연구

김다래; 김태민; 김정태; 손정곤; 박광현; 류래언

방음 터널 설치에 따른 소음 저감 효과 연구
A Study on Noise Reduction of Railway Noise by Noise Barrier 원문보기

김다래 (홍익대학교 음향진동실험실) , 김태민 (홍익대학교 기계.시스템디자인공학과) , 김정태 (홍익대학교 기계.시스템디자인공학과) , 손정곤 ((주)유신) , 박광현 ((주)유신) , 류래언 ((주)유신)

High speed railroad car and high-rise apartment with development of railway technology cause different problems of noise contrary to the previous generation. It is the most efficient noise reduction countermeasure but we studied that is the way on noise propagation with sound proof wall or sound proof tunnel around railroad. But if it were railroad on bridge, additional cost which is more expensive than installing one on the ground is needed. So sound insulation material considering reducing weight of recent soundproof facilities must be selected. It is in this study that predicted and analyzed acoustical and structural effect for noise reduction by installing soundproof tunnel. If it were departmentalized into additional study, could be able to expect noise reduction effect of sound proof tunnel establishment on the bridge.

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문제 정의

본 연구는 주행하는 철도 소음이 미치는 철도변 소음 영향을 분석하기 위함이며 대상이 되는 소음원이 철도 소음으로서 중·고주파 대역이기 때문에 광음향기법의 사용이 적합하다.
따라서 소음피해를 줄이기 위해 철도변에 방음 시설이 설치되는데, 이때 주변 환경을 고려한 방음시설의 종류 및 재료의 선정이 중요하다. 본 연구에서는 철도 변 환경 및 주거 지역에 따른 효과적인 방음시설 설치를 위해 방음 시설의 종류 및 재료에 대해서 분석하였다.

제안 방법

Figure 4와 같이 방음터널의 구조를 크게 4개의 부위로 구분하여 각 부위의 구조 및 재질 변경을 통해 소음 저감 효과를 살펴보았다.
광음향기법을 이용한 철도변 지역 소음 해석을 위해 RAYNOISE에서 철도 차량 모델을 구축 하였다. 본 연구에서 대상이 되는 철도 차량의 소음원은 도시 철도 차량이며 도시 철도의 특성 상 속도가 빠르지 않기 때문에 크게 보기(Bogie) 부분과 열차 사이의 차간공간 부분에서 발생되는 공력기인 소음원과 차륜-레일 소음에 의한 구조기인소음원으로 분류하여 고려하였다.
본 연구는 주행하는 철도 소음이 미치는 철도변 소음 영향을 분석하기 위함이며 대상이 되는 소음원이 철도 소음으로서 중·고주파 대역이기 때문에 광음향기법의 사용이 적합하다. 따라서 광음향기법 상용 소프트웨어인 RAYNOISE를 사용하여 철도 소음에 의한 방음터널의 소음저감효과를 해석하였다.
이러한 방음대책의 방법으로 활용될 수 있는 수단으로, 본 연구에서는 풍압 영향은 감소시키면서 방음효과 및 차음효과를 기대할 수 있는 음향 루버(Louver), 타공판 구조를 검토하였다.
철도변에 위치하고 있는 아파트 단지에 실시된 방음벽 설치효과를 분석하기 위해 현장 소음측정사례를 분석하였다. 신도림~구로 구간에 위치한 아파트단지는 일반주거지역 내에 있으며, 선로에서 방음벽간 거리는 8 m, 공동주택에서 방음벽간 거리는 12 m, 방음벽 높이는 7.

대상 데이터

Figure 3과 같이 소음 해석 시 대상이 되는 철로 앞에 있는 공동주택 4 곳을 모델링하였다. 대상으로 선정한 논현역 인근 지역의 철도는 교량위에 위치하고 있으며 교량의 높이는 약 13 m로 공동주택의 5층 높이에 해당한다.
해석 대상이 되는 지역은 철도에서 발생되는 소음 전파를 저감하기 위해 방음터널이 설치되었다. 방음터널의 벽 높이는 총 7.5 m로 되어 있으며 지붕 상단에 약 1 m 개방되어 있는 구조로 구성되어 있다. 철로의 너비는 11.
광음향기법을 이용한 철도변 지역 소음 해석을 위해 RAYNOISE에서 철도 차량 모델을 구축 하였다. 본 연구에서 대상이 되는 철도 차량의 소음원은 도시 철도 차량이며 도시 철도의 특성 상 속도가 빠르지 않기 때문에 크게 보기(Bogie) 부분과 열차 사이의 차간공간 부분에서 발생되는 공력기인 소음원과 차륜-레일 소음에 의한 구조기인소음원으로 분류하여 고려하였다. 이는 기존 확보된 연구 결과를 토대로 각각의 음원에 대하여 대상 지역을 주행하는 철도 차량의 속도로 환산하여 사용하였다.
방음터널은 7 층 이상의 고층 공동주택에 효과적이나 도로교통소음에 비해 설치가 어렵고 설치비용이 완전덮개식의 경우 약 12 백만 원/m 으로 반 덮개식의 경우보다 고가인 것으로 나타났다. 철도변 방음터널은 현재 국내에 인천 논현택지구간, 전라남도 순천시 용당동 부근, 서울지하철 2호선 당산철교, 총 3개소에 설치된 것으로 조사되었다. 설치과정에서 철도교량을 보강해야 할 경우 방음터널 설비비용은 기하급수 적으로 늘어나게 되며, 구조물 보강비용은 방음터널 공사비의 2 ~ 3 배에 이르는 것으로 나타났다.
5 m로 되어 있으며 지붕 상단에 약 1 m 개방되어 있는 구조로 구성되어 있다. 철로의 너비는 11.2m ~ 34.9m, 해석 대상 철로의 길이는 약 689.5m, 지면으로부터의 철로의 높이는 13.18m이다.
해석 대상이 되는 지역은 철도에서 발생되는 소음 전파를 저감하기 위해 방음터널이 설치되었다. 방음터널의 벽 높이는 총 7.

성능/효과

방음터널은 7 층 이상의 고층 공동주택에 효과적이나 도로교통소음에 비해 설치가 어렵고 설치비용이 완전덮개식의 경우 약 12 백만 원/m 으로 반 덮개식의 경우보다 고가인 것으로 나타났다. 철도변 방음터널은 현재 국내에 인천 논현택지구간, 전라남도 순천시 용당동 부근, 서울지하철 2호선 당산철교, 총 3개소에 설치된 것으로 조사되었다.
철도변 방음터널은 현재 국내에 인천 논현택지구간, 전라남도 순천시 용당동 부근, 서울지하철 2호선 당산철교, 총 3개소에 설치된 것으로 조사되었다. 설치과정에서 철도교량을 보강해야 할 경우 방음터널 설비비용은 기하급수 적으로 늘어나게 되며, 구조물 보강비용은 방음터널 공사비의 2 ~ 3 배에 이르는 것으로 나타났다. 국내에 설치된 방음터널의 특징과 장단점은 Table 3과 같다.
철도소음한도를 초과한 지점 수는 Table 1과 같이 35개 중 지면 위 측정지점에서 낮과 밤 시간대에 전년도와 증감이 없이 비슷하며, 최고 예상 층의 낮 시간대는 전년과 같으나 밤 시간대에는 18개 지점으로, 12년도에 비해 3개 지점이 낮다. 소음도가 가장 높은 지점은 지면 위는 영등포(낮: 67 dB)이고 완주(밤: 69 dB), 최고 예상층은 열차운행대수가 많은 영등포(밤, 낮: 75 dB)으로 조사되었다.
방음 터널의 경우 집전계 설치를 위해 상부를 개방하는 경우가 존재하는데, 이 경우 터널 내부의 반사음이 터널 상부 공간을 통해 고층에 직접음 형태로 전파되는 것을 확인 할 수 있다. 즉, 방음 터널의 경우 직접음 형태의 소음 전파를 차단하여 효율적인 소음 전파를 차단하지만 일부 열린 공간이 존재 하는 경우 해당 영역 층에서 소음이 증가하는 것을 확인 할 수 있다.
초과정도는 낮과 밤 모두 지면위보다 방음벽효과가 미치지 못하는 예상 층에서 소음도가 약 4 dB 정도 높고, 차량통행량이 많은 낮 시간대가 밤 시간대 보다 1 dB 정도 높은 것으로 조사되었다.

후속연구

방음터널의 경우 경량화를 위해 루버 및 타공판 타입의 재료 등을 선정한다. 루버 및 타공판의 경우 소음 차단에는 기존 흡음형 패널보다 취약하기 때문에 소음 저감 효과가 취약해 지는 높이를 예측할 수 있으며 이에 따른 효과적인 방음터널 설계가 가능할 것으로 판단된다.

핵심어

질문

논문에서 추출한 답변

철도운행에 의해 발생되는 소음피해를 줄이기 위한 방안에는 무엇이 있는가?

철도운행에 의해 발생되는 소음피해를 줄이기 위해서는 소음발생원의 저감 방안부터 수음자 대책까지 여러 가지 공학수단이 있으나, 소음원을 저감시키는 대책은 방법론의 한계로 인해, 소음피해인구를 줄이려는 노력은 수음자 대책에 집중하고 있다.

주변 환경을 고려한 방음시설의 종류 및 재료의 선정이 중요한 이유는 무엇인가?

국내 열차의 운행이 활발해짐에 따라 철도 소음 피해 인구가 증가 하고 있다. 따라서 소음피해를 줄이기 위해 철도변에 방음 시설이 설치되는데, 이때 주변 환경을 고려한 방음시설의 종류 및 재료의 선정이 중요하다.

철도 소음문제가 사회적 이슈로 등장하는 뱁경은 무엇인가?

도시민의 거주 지역 개발확대가 지속적으로 증가함에 따라, 철로주변에도 고층아파트 등 공동주택을 건설하려는 수요가 점차 증가하고 있다. 수도권을 포함해 철도변 거주 인구은 500 만 명으로 집계되고 있으며, 이 중 철도운행으로부터 발생되는 소음피해노출 인구 수는 170 만 명에 이르고 있어 철도 소음문제가 사회적 이슈로 등장하고 있다.

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