KR101136031B1 - 방음벽용 흡음 패널 및 이를 구비한 방음벽 - Google Patents

Abstract

본 발명은 방음벽용 흡음 패널 및 이를 구비한 방음벽에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 흡음재; 및 상기 흡음재 내에 소음 이동 방향으로 다수개 설치된 알루미늄 타공판이 구비된 방음벽용 흡음 패널 및 이를 구비한 방음벽에 관한 것이다.

상기 흡음 패널은 흡음 구멍의 배열을 엇갈리도록 배열하여 음파의 진행을 차단함에 따라 흡음 특성이 향상되어, 아파트의 층간소음을 방지할 수 있는 방음벽, 음향실의 흡음 패널, 고속도로 방음벽 등에 적용 가능하다.

흡음 패널, 차음성, 방음벽

Description

방음벽용 흡음 패널 및 이를 구비한 방음벽{SOUND-ABSORBING MATERIAL AND SOUND-PROOF WALL EMPLOYING IT}

본 발명은 음파의 진행을 차단함에 따라 흡음 특성이 향상되어, 아파트의 층간소음을 방지할 수 있는 방음벽, 음향실의 흡음 패널, 고속도로 방음벽 등에 적용 가능한 방음벽용 흡음 패널 및 이를 구비한 방음벽에 관한 것이다.

소음진동 공해는 일상생활에서 빈번히 접하는 오염중의 하나로 심리적, 정신적, 신체적으로 피로와 스트레스를 가중시켜 쾌적하고 조용한 환경을 조성하기 위해 방음벽을 설치하고 있다.

방음벽은 외부로부터 발생하는 소음을 차단하거나 줄이기 위해 설치되는 벽으로, 고속도로 주변이나 주택가, 학교 및 공공시설 등의 주위에 설치된다.

이러한 방음벽은 소음을 흡수하거나 차단할 수 있는 재료로 제조하며, 크게 콘크리트 방음벽, 투명 방음벽, 목재 방음벽, 금속 방음벽으로 구분된다.

콘크리트 방음벽은 현재까지도 널리 사용되고 있는 대표적인 방음벽의 하나로, 소음을 반사시켜 음이 전파되는 것을 막는 구조를 갖는다. 상기 콘크리트 방음벽은 내구성 및 내후성이 우수하나 흡음성이 낮은 단점이 있으며, 최근에는 시멘 트와 광물성 목질 섬유를 혼합하여 흡음성을 부여한 방음벽도 등장하고 있다

투명 방음벽은 플라스틱계 투명판을 프레임에 고정시킨 형태를 가지며 소음을 반사시켜 방음 효과를 나타낸다. 상기 투명 방음벽은 폴리프로필렌을 주로 사용하고 있으며, 흡음성 및 차음성이 우수하고, 미관을 다양하게 사용할 수 있고 재사용이 용이하다. 그러나 경제성 측면에서 다소 불리하고, 바람 및 하중에 대한 세심한 설계가 필요할 뿐만 아니라 설치 초기에 일조권 확보 등이 가능하나 시간이 지날수록 투명성능이 떨어지는 문제가 있다.

목재 방음벽은 원주 목재와 판 목재 사이에 흡음 패널이 내장된 형태로, 목재와 목재 사이의 흡음 패널이 음을 흡수하여 방음 효과가 매우 우수하다. 상기 목재 방음벽은 친환경적이며 우수한 흡음 특성이 있으나 유지보수가 어려운 단점 때문에 일본과 우리나라에서는 금속 방음벽을 선호하고 있다.

금속 방음벽은 철판 또는 알루미늄 판 내에 흡음 패널(흡음패널 또는 충진재)을 내장시킨 형태를 갖는다. 현재 국내에서 가장 많이 사용되는 방음벽으로 방음벽의 두께가 95～200mm정도이고 크기는 다양하게 제작이 가능하며 전면은 알루미늄 슬릿판(1.0t)을 사용하고 후면과 측면은 아연도금 강판(1.6t)을 대부분 사용하고 있다.

상기 흡음 패널로는 발포 알루미늄, 폴리에스터, 폴리에스터/폴리우레탄, 목질, 글라스울(Glass Wool), 락울(Rock Wool) 등이 사용되며 밀도와 두께에서 차이를 두고 있다.

그중 발포 알루미늄은 높은 제조 단가로 인해 넓은 지역에 사용하는데 제약 이 따르나 우수한 흡음 특성으로 인해 많은 연구가 진행되고 있다.

대한민국 특허공개 제1998-87558호는 발포 알루미늄을 압연하여 폐쇄된 기포를 오픈된 기포로 변환시킨 후, 표면에 각종 무늬를 형성하여 도장한 흡음 패널을 개시하고 있다.

대한민국 특허공개 제1998-87553호는 알루미늄 박판을 6각의 벌집 형상으로 접착하여 알루미늄 허니콤을 제조한 다음, 다수의 기포를 가지는 발포 알루미늄과 접착하여 구조적인 복합화를 이루는 흡음 패널을 제시하고 있다.

대한민국 특허공개 제2007-20963호는 발포 알루미늄을 포함하는 발포공을 구비하여 흡음률과 차음률이 뛰어나고, 재료의 낭비가 거의 없어 생산원가가 절감되는 흡음형 방음 패널의 제조를 제시하고 있다.

흡음 패널로서 글라스울 같은 경우 주로 사용되는 유리 섬유나 석면의 비산 먼지로 인해 환경오염이 초래되고 있으며, 목질의 경우 유지 보수가 어려운 단점이 있다. 따라서 흡음율은 타 충진재에 비해 높지 않지만 저렴하고 우수한 단열성 및 적은 분진으로 인해 폴리에스터/폴리우레탄계 충진재가 주로 사용되고 있다.

폴리에스터/폴리우레탄계 충진재의 경우는 폴리에스터 섬유를 배합(fiber mixing)한 후 흡파기를 통해 카딩(carding) 공정을 수행한 후 이를 다시 성형하여 니들 펀칭한 후 바인더와 혼합하여 열융착하는 공정을 통해서 제조되고 있다.

대한민국 특허공개 제2002-39070호에서는 저융점 폴리에스터 섬유가 함유된 섬유웹을 표면층으로 하고, 고융점 및 저융점 폴리에스터 섬유로 이루어진 3차원 구조의 섬유웹을 내부층으로 하고, 고융점 폴리에스터 섬유가 함유된 섬유웹을 최 하층으로 하는 복합적층 구조의 흡음 패널을 언급하고 있다.

이외에도 다양한 재질로 이루어진 흡음 패널 및 방음벽에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.

대한민국 특허공개 제2003-32618호는 자동차 내부의 소음을 흡입하기 위해, 흡입공이 천공된 포일이 흡음재를 둘러싼 구조의 흡음 패널을 제안하고 있다. 상기 특허에서 천공된 포일의 흡음공은 흡음성을 증대시키기 위해 좌우 및 상하로 조밀하여 정렬되어 형성된다고 언급하고 있다.

종래의 기술은 방음벽의 흡음특성 향상을 위해서 흡음 패널을 제조함에 있어서 재료 자체적인 측면에서의 개발이라기보다는 서로 다른 흡음 특성을 가지는 충진재 간의 단순한 접합 등을 통해 구조적으로 변화시키거나 표면에 요철 등을 주는 제품 표면의 디자인의 다각화를 통해서 흡음특성을 향상하고자 시도하였다.

그러나 이러한 구조적이거나 표면 디자인의 변화를 통한 흡음 패널의 흡음 특성의 향상에는 한계가 있으며 실제로 넓게 적용되지 못하고 있는 실정이다.

상기 문제를 해소하기 위한 본 발명의 목적은 음파의 진행을 차단함에 따라 흡음 특성이 향상된 흡음 패널을 제공하는 것이다.

또한 본 발명은 상기 흡음 패널이 구비된 방음벽을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명은

흡음재; 및

상기 흡음재 내에 소음 이동 방향으로 다수개 설치된 알루미늄 타공판

이 구비된 방음벽용 흡음 패널을 제공한다.

또한 본 발명은 상기 흡음 패널을 구비한 방음벽을 제공한다.

본 발명에 따른 흡음 패널은 흡음 구멍을 서로 엇갈리도록 배열하여 음파의 진행을 차단함에 따라 흡음 특성이 향상되어, 아파트의 층간소음을 방지할 수 있는 방음벽, 음향실의 흡음 패널, 고속도로 방음벽 등에 적용 가능하다.

이하 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

방음벽은 소음을 가장 많이 받는 위치인 수음점을 고려해서 제작하게 되며, 제작시에는 음을 얼마나 흡수할 수 있느냐 하는 흡음률, 벽을 통과한 소음이 얼마나 줄어드느냐 하는 삽입손실 등을 고려해서 제작한다. 이에 본 발명에서는 우수 한 흡음 특성 및 차음성을 확보할 뿐만 아니라 경제적으로도 잇점이 있도록 흡음 패널과 이를 구비한 방음벽을 제시하고자 한다.

도 1은 본 발명에 따른 흡음 패널의 구조를 보여주는 단면도이고,

도 1을 참조하면, 상기 흡음 패널(10)은 흡음재(1); 및 상기 흡음재(1) 내에 소음 이동 방향으로 다수개 설치된 알루미늄 타공판(3)이 구비된다.

상기 흡음재는 이 분야에서 통상적으로 사용되는 흡음 재질의 재료면 어느 것이든 사용 가능하며, 대표적으로, 폴리에스터, 폴리에틸렌, 폴리우레탄, 이들의 공중합체, 미네랄 울, 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택된 1종이 가능하다. 바람직하기로 폴리에스터를 사용한다. 이러한 폴리에스터는 섬유웹 형태로 이루어진 것으로, 흡음성능 뿐 아니라 인체에 무해하고 환경 친화적이며 자기소화성, 재활용 등 우수한 성능을 지닌 재료로서, 장시간 노출되어도 풍화되지 않은 잇점이 있다.

특히 본 발명에서는 흡음 패널(10)의 흡음 특성을 향상시키고 차음성을 높이기 위해 알루미늄 타공판(3)을 흡음재 내부에 배치한다.

도 2는 타공판의 배열을 보여주는 모식도이다.

상기 도 2에서 나타낸 바와 같이, 알루미늄 타공판(3)은 얇은 플레이트에 소정 크기로 흡음 구멍이 형성된 형태를 갖는다. 상기 알루미늄 타공판들(3a,3b,3c)은 흡음재(1) 내부에 적어도 2개 이상의 복수개로 배치되며, 특히 타공판들(3a,3b,3c) 간의 흡음 구멍의 배열에 있어, 1차 타공판(3a)의 흡음 구멍이 2차 타공판(3b)의 흡음 구멍과는 음파의 진행 방향에서 볼 때 일치하지 않는 배열을 한 다.

도 3은 본 발명에 따른 흡음 패널의 방음 메카니즘을 보여주는 모식도이다. 도 3을 참조하면, 다수개 설치된 알루미늄 타공판(3a,3b,3c)에 음파가 입사하는 경우, 도 2에서와 같이 흡음 구멍 간의 일치하지 않는 배열을 통해 1차 타공판(3a)의 흡음 구멍을 통과한 음파가 2차 타공판(3b)에서는 타공된 지점이 아닌 것을 닿도록 유도하고, 이로 인해 음파의 진행을 차단하여 난반사를 유도한다. 그 결과 흡음 패널(10)의 흡음 특성이 향상되고, 이러한 1차적인 흡음뿐만 아니라 흡음재(1) 내에서 2차,3차에 이르는 흡음이 이루어진다.

상기 알루미늄 타공판(3)에 형성된 흡음 구멍의 크기, 개수, 배열, 형성방법 등은 적용하고자 하는 분야에 따라 변형 및 변경이 가능하며, 이는 이 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 적절히 선택 및 선정될 수 있다.

일예로, 본 발명의 실시예에서는 50 mm 두께의 폴리에스터 흡음재에 알루미늄 타공판(두께 0.3 mm)을 25 mm 간격으로 설치하였고, 이때 상기 알루미늄 타공판의 흡음 구멍의 크기는 6 mm인 것을 사용하였다.

본 발명에서 제시하는 알루미늄 타공판(3)은 종래 발포를 통해 제조되는 고가의 발포 알루미늄과 동등 이상의 흡음 효과를 나타냄과 동시에 오히려 생산비용이 낮아지는 잇점이 있다.

본 발명에 따른 흡음 패널은 250, 500, 1000 및 2000 Hz에서의 흡수비의 평균흡수비로 정의되는 소음감쇄계수(noise reduction coefficient: NRC)가 0.600 이 상 내지 0.680을 가진다.

바람직한 실험예 1을 참조하면, 알루미늄 타공판이 삽입된 흡음 패널의 경우 그렇지 않은 흡음 패널에 비해 우수한 흡음 및 효과를 나타내고, 소음 저감 효과 면에서 우수함을 확인하였다.

이러한 구조의 흡음 패널의 제조방법은 본 발명에서 특별히 한정하지 않으며, 일예로 다수개의 흡음재와 알루미늄 타공판을 각각 준비한 후, 상기 알루미늄 타공판의 흡음 구멍의 위치를 조절하면서 흡음재/알루미늄 타공판을 적층하여 제작이 가능하다.

이때 흡음재와 알루미늄 타공판 간의 접착력을 높이기 위해 아크릴계 수지, 실리콘계 수지 또는 에폭시계 수지 등의 접착제를 사용하고, 필요한 경우 가압하여 제작한다.

이렇게 제조된 본 발명에 따른 흡음 패널은 방음벽의 흡음패널(또는 차음재)로서 바람직하게 사용된다.

도 4는 본 발명에 따른 방음벽의 구조를 보여주는 단면도이다.

도 4를 참조하면, 상기 방음벽은 전면 플레이트(20)와 배면 플레이트(30) 사이에 흡음패널(10)이 위치한다.

상기 전면 및 배면 플레이트(20, 30)는 금속, 플라스틱, 타일, 목재 등이 가능하며, 일예로 전면 플레이트로(20)는 알루미늄이, 배면 플레이트(30)로는 아연 강판이 사용된다. 또한 필요에 따라 플라스틱, 바람직하기로 폐플라스틱을 사용하 여 환경 친화적으로 제조가 가능하다.

이러한 방음벽은 본 발명에서 특별히 한정하지 않으며 흡음 패널이 구비된 방음벽에 대한 공지의 방법에 따라 제조가 가능하다. 구체적으로, 상기 얻어진 흡음 패널을 전면 플레이트와 배면 플레이트 사이에 삽입 후 고정하는 단계를 거쳐 제조된다.

이렇게 제조된 방음벽은 아파트의 층간소음을 방지할 수 있는 방음벽, 음향실의 흡음 패널, 고속도로 방음벽 등에 적용 가능하다.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.

(실시예 1)

Φ10cmX5cm(두께)의 폴리에스터 흡음재(아트론)을 준비하고, 상기 흡음재 사이에 양면에 접착제가 도포된 알루미늄 타공판(0.3 mm 두께)을 적층하였다. 다시 알루미늄 타공판 상에 흡음재와 알루미늄 타공판을 적층하여 흡음재 사이에 알루미늄 타공판을 25 mm 간격으로 3개 적층하였다. 상기 적층 후 압력을 가하여 흡음 패널을 제작하였다.

(비교예 1)

상기 실시예 1의 폴리에스터 흡음재만으로 흡음 패널을 제조하였다.

(실험예 1)

상기 실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 흡음 패널의 흡음특성 변화를 임피던스 튜브방법을 통해 측정하였다.

흡음특성 변화 측정

도 5를 참조하면, 기존 상용으로 사용되고 있는 비교예 1의 흡음 패널과 비교하여, 실시예 1의 흡음 패널이 250 내지 2000 Hz에 이르는 저주파 및 고주파 영역에서 약 13% 정도의 흡음특성이 향상됨을 알 수 있다.

소음감쇄계수 측정

실시예 1과 비교예 1에 따른 흡음 패널의 소음감쇄계수(noise reduction coefficient: NRC)의 변화를 나타낸 표이다. 이때 상기 소음감쇄계수는 250, 500, 1000 및 2000 Hz에서의 흡수비의 평균으로 정의된다.

	실시예 1	비교예 1
소음감쇄계수	0.677	0.600

상기 표 1을 참조하면, 알루미늄 타공판이 적층된 흡음 패널(실시예 1)의 경우 이를 사용하지 않은 흡음 패널(비교예 1) 보다 우수한 소음감쇄 효과를 나타내었다.

본 발명에 따른 흡음 패널은 흡음 구멍의 배열을 엇갈리도록 배열하여 음파의 진행을 차단함에 따라 흡음 특성이 향상되어, 아파트의 층간소음을 방지할 수 있는 방음벽, 음향실의 흡음 패널, 고속도로 방음벽 등에 적용 가능하다.

도 1은 본 발명에 따른 흡음 패널의 구조를 보여주는 단면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 알루미늄 타공판의 배치를 보여주는 모식도이다.

도 3은 본 발명에 따른 흡음 패널의 방음 메카니즘을 보여주는 단면도이다.

도 4는 본 발명에 따른 방음벽의 구조를 보여주는 단면도이다.

도 5는 실시예 1과 비교예 1의 흡음 패널의 주파수에 따른 흡수비의 변화를 보여주는 그래프이다.

Claims (5)

1. 폴리에스터 재질의 섬유웹이 여러 층으로 겹쳐진 구조를 가지며,

   상기 섬유웹의 층 사이에 소음 이동 방향으로 복수 개의 알루미늄 타공판을 설치하고,

   상기 복수 개의 알루미늄 타공판은 타공판 내 흡음 구멍의 위치가 서로 엇갈리도록 배치하는 것인 방음벽용 흡음 패널.
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,

   상기 방음벽용 흡음 패널은 소음감쇄계수(noise reduction coefficient: NRC)가 0.600 이상 내지 0.680인 것인 방음벽용 흡음 패널.
5. 제1항에 따른 흡음 패널을 구비한 방음벽.

Images