KR20000060707A - 경량기포콘크리트를 사용한 흡음형 방음패널 - Google Patents

Abstract

본 발명은 다공성을 가진 경량기포 콘크리트를 흡음재로 하여 금속제 후면판과 조립하여 제조된 흡음형 방음패널에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 시멘트, 석회 및 규산질 미분말에 기포제를 첨가하여 증기양생 또는 고온고압 수증기로 양생하여 얻어지는 경량기포 콘크리트를 흡음재로 하고, 금속제 후면판과의 조립에 의해 제조된 경량기포 콘크리트 흡음형 방음패널에 관한 것이다. 상기 패널은 조립 및 시공이 단순하여 경제성이 있으며, 자연과의 일치를 위해 화분이나 덩쿨식물과의 조화를 이룰 수 있는 장점도 있다. 내부에 사용된 흡음재는 규산질재료이기 때문에 인체에 무해하며 파손시에는 그 자체가 규산질 비료이므로 인근 토지에 사용해도 효과적일 것으로 여겨진다.

Description

경량기포콘크리트를 사용한 흡음형 방음패널{Sound Absorbing Barrier Panel Using Lightweight Aerated Concrete}

본 발명은 다공성을 가진 경량기포 콘크리트를 흡음재로 하여 금속제 후면판과 조립하여 제조된 흡음형 방음패널에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 시멘트, 석회 및 규산질 미분말에 기포제를 첨가하여 증기양생 또는 고온고압 수증기로 양생하여 얻어지는 경량기포 콘크리트를 흡음재로 하고, 금속제 후면판과의 조립에 의해 제조된 경량기포 콘크리트 흡음형 방음패널에 관한 것이다.

일반적으로 국내의 흡음형 방음벽은 대부분이 알루미늄 방음패널로서 거의 획일적이며 전면의 알루미늄판과 금속제 후면판 사이에 유리면을 삽입하여 제조된다. 그러나 전면판의 경우 장기간에 걸쳐 나타나는 표면부식과 흡음재의 열화 즉, 유리면의 비산, 수분에 의한 침식 등으로 인하여 흡음성능 저하와 도시미관상의 문제를 야기시키고 있다. 이를 해결하기 위해 전면금속판을 불소도장하거나, 내부 유리면을 PVF 필름으로 포장하여 사용하는데 가격상승은 물론 장기간 태양열에 노출되었을 때 PVF 필름의 내구성을 보장받기가 어려운 단점을 가지고 있다.

도로는 전국 어디에나 사람들이 모여사는 곳이면 설치되어 있고 도시지역일수록 통과차량이 증가하게 되어 소음수준이 생활에 곤란을 일으킬 정도로 심각해짐으로 인하여 주민들의 민원을 유발하고 있다. 따라서 도로교통소음을 저감시키는 방안중 소음원 자체의 소음도를 줄이는 것은 현실상 한계가 있기 때문에 차선책으로서 소음의 전달경로를 차단하는 시설물을 설치하는 것이다. 이러한 방음시설물은 크게 나누어 흡음형, 차음형, 복합형으로 구분할 수 있으며, 도시구간에서는 반사음때문에 차음형 보다는 흡음형의 사용이 요구되고 있다. 흡음형 방음패널로 실용화 된것은 알루미늄 방음패널인데 표면부식과 장기내구성이 사용상의 큰 애로사항이다.

이를 해결하기 위해 국내외에서 여러가지 방음벽 재료와 형태가 고안되어 왔다. 국내 공개특허 제 97-43612호에서는 흡음, 차음, 흡차음의 세가지 기능을 간편하게 시공할 수 있도록 다공질체의 편면 또는 양면에 공명요소를 가진 판재를 선택적으로 부착배치한 방음벽에 대하여 기술하였다. 또한, 일본특개평 제 9-296534호에서는 페타이어를 파쇄한 고무칩과 우레탄 수지를 접착제로 혼합하고, 고무칩판과 강성판 사이에 중간공기층 또는 흡음재를 삽입하여 제조되는 흡음복합패널에 대하여 기술되어 있다. 한편, 일본특개소 제 51-30210호에서는 천연 또는 인공경량 유리질 모래와 저융점의 유리질을 결합하여 고음역에서 흡음율이 높은 흡음보드를 제조하는 방법에 대하여 기술되어 있다.

한편, 방음패널을 옥외에서 사용하기 위해서는 내수성, 내구성, 내후성 등이 우수하고 자외선에 강한 흡음재를 선택해야 한다. 이에, 본 발명자들은 적합한 재료로서 경량기포콘크리트를 검토하였고, 또한 시공성, 미관 및 경제성을 갖추기위해 일반적으로 사용하는 전면슬릿판으로 사용하는 알루미늄 강판의 사용을 배제하면서도 흡음성능이 알루미늄 방음패널과 동등수준을 발휘할 수 있는 설치구조를 개발하게 되어 본 발명에 이르게 되었다.

따라서, 본 발명의 목적은 알루미늄 방음패널과 비교하여 흡음성능이 동등수준으로 환경부(고시 제 96-85호) 방음시설의 성능 및 설치기준을 만족하면서, 내구성이 우수하며, 인체에 무해한 재료로 구성되었고, 구조가 간편하여 경제성이 있는 방음패널을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 방음패널은 도로측벽에 설치되는 흡음형 방음패널에 있어서, 길이방향 상,하측단이 소정폭으로 직각되게 절곡 형성하여 상,하측사이에 요입부를 가지며, 도로측벽에 소정간격으로 설치된 I 형빔내에 설치되는 블럭본체와, 상기 요입부의 내측에 위치하는 전면 상하측 길이방향에 소정 간격의 공간을 두고 부착 설치되는 소정 두께의 러버 플레이트와, 상기 요입부의 상,하측 내면에 다수개로 삽입 설치되어 도로측으로부터 발생되는 소음을 흡음시키는 다공성의 경량기포 콘크리트로 제조된 소정 두께의 흡음부재로 구성된다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또다른 방음패널은 도로측벽에 설치되는 흡음형 방음패널에 있어서, 길이방향 상,하측단이 소정폭으로 상호 경사지게 형성하여 상,하측사이에 요입부를 가지며, 도로측벽에 소정간격으로 설치된 I 형빔내에 설치되는 블럭본체와, 상기 요입부의 내측 전면에 길이방향으로 형성되어 요입부로부터 흡음부재를 지지하는 돌출부와, 상기 요입부의 상,하측 내면에 다수개로 삽입 설치되어 도로측으로부터 발생되는 소음을 흡음시키는 다공성의 경량기포 콘크리트로 제조된 소정 두께의 흡음부재로 구성된다.

상기 흡음부재는 칼슘질 원료와 규산질 원료를 혼합하여 규산 칼슘질을 제조하고, 식물성 기포제를 물에 희석하여 만든 기포군에 응결 조절제를 첨가한 후, 규산 칼슘질 원료와 기포군을 혼합한 다음, 몰드에 주입하여 자연 양생, 고온 고압증기 양생 및 건조 과정을 거쳐 일정한 크기로 절단하여 제조되며, 비중은 0.3이고, 압축강도는 10㎏/㎠이상이 바람직하다.

도 1a은 본 발명의 실시예 1에서 시험한 단위복합체의 단면도이고,

도 1b는 본 발명의 실시예 1에서 시험한 단위복합체의 단면도이며,

도 2는 본 발명에 따른 방음패널 조합물의 개략도이다.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명※

1: 흡음부재 2: 금속제 후면판

3: 러버 플레이트 4: I형빔

5: 블럭본체

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 좀 더 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.

본 발명은 연결기포로 구성된 다공체의 경량기포 콘크리트를 흡음부재(1)로 사용하여 금속제 후면판(2)과의 조합에 의해 제조된 흡음형 방음패널에 관한 것이다.

상기 경량기포 콘크리트(이하 "흡음부재"와 동일한 의미로 사용함)는 연결기포를 생성시키기 위해 시멘트, 석회, 규산질 미분말에 기포제와 물을 첨가하여 혼합한 슬러리를 자연양생시킨후 증기양생 또는 고온고압 수증기 양생을 거쳐 제조된다. 이러한 경량기포 콘크리트의 제조공정은 본 출원인이 1996년 11월 8일자에 "강체형 경량기포 흡음블럭의 제조방법"이란 명칭으로 출원(특허출원 제 96-52774호)하였고, 상기 특허의 내용은 본 발명에 모두 포함된다. 상기 특허에 따르면, 상기 흡음부재는 칼슘 원료와 규산질 원료를 사용하여 규산 칼슘질을 제조하고, 음이온 지방산계 식물성 기포제를 희석하여 만든 기포군에 응결 조절제를 첨가한 후, 규산 칼슘질과 기포군을 선발포 혼합 믹서에서 혼합한 다음, 몰드에 주입하여 자연 양생, 고온 고압증기 양생 및 건조 과정을 거쳐 일정한 크기로 절단하여 제조된다.

본 발명에 있어서, 방음패널은 절건비중이 0.2∼0.5를 갖는 경량기포 콘크리트를 표면 흡음판으로 하고, 금속제의 후면판과 조합하여 제조된다. 고온고압 수증기양생을 거쳐 제조되는 경량기포 콘크리트는 통상 ALC(Autoclaved Lightweight Concrete)라고 하는데 절건비중이 0.5이며, 압축강도가 약 50㎏/㎠ 수준으로 블럭형태와 패널형태로 제조된다. 그러나, ALC의 평균흡음율은 0.1로서 흡음률이 매우 낮아 흡음재로 사용할 수 없다. 그 이유는 표면에 기공이 많으나 서로 연결되어 있지 않기 때문에 외부소음이 재료 내부로의 흡수가 어렵기 때문으로 여겨진다. 따라서 연결기포량을 증가시키기 위해 ALC의 원료로 사용되는 규산칼슘질의 원료에 기포제를 첨가하여 비중을 더욱 낮추고 기포율을 증가시키면 흡음성능이 향상된다. 그러나 비중이 낮아지면 상대적으로 기계적 특성은 취약해지므로 강도와 비중을 고려한 적절한 조건을 가져야 한다. 경량기포 콘크리트를 흡음부재로 사용하기 위한 비중은 0.3, 압축강도는 10㎏/㎠이상이 요구되며, 이보다 높은 강도를 필요로 할 경우에는 비중을 0.4로 올리면서 슬릿을 인위적으로 만들어 흡음력을 높일 수 있는데 이경우 슬릿의 형태와 크기에 따라 각 주파수별 흡음특성이 달라지므로 적용되는 소음원의 조건에 따라 형태 및 크기를 달리 할 필요가 있다.

방음시설의 음향성능 및 재질에 대한 기준으로서 환경부고시 제96-85호에서는 흡음형 방음판의 흡음율이 시공직전 완제품 상태에서 250, 500, 1000, 및 2000㎐음에 대한 흡음율 평균이 70%이상을 표준으로 하고, 흡음율 측정방법은 KS F 2805(잔향실법 흡음율 측정방법)에 준한다고 고시되었다.

경량기포 콘크리트를 두께 50㎜로 제조하여 KS F 2805에 준하여 평균흡음율을 측정한 결과 80%의 흡음률을 보임으로서 방음벽용 흡음부재로서 충분히 사용 할 수 있다고 여겨졌다.

본 발명은 차음향상을 위해 경량기포콘크리트 흡음부재(1)와 금속제 후면판(2)과의 복합화를 통해 제조되는데 후면판으로 사용하는 재질과 두께 및 복합화 방법에 따라 흡음율과 투과손실량값에서 차이가 난다. 본 발명의 일실시예에 따르면, 방음패널은 길이방향 상,하측단이 소정폭으로 직각되게 절곡 형성하여 상,하측사이에 요입부를 가지며, 도로측벽에 소정간격으로 설치된 I 형빔(4)내에 설치되는 블럭본체(5)와, 상기 요입부의 내측에 위치하는 전면 상하측 길이방향에 소정 간격의 공간을 두고 부착 설치되는 소정 두께의 러버 플레이트(3)와, 상기 요입부의 상,하측 내면에 다수개로 삽입 설치되어 도로측으로부터 발생되는 소음을 흡음시키는 다공성의 경량기포 콘크리트로 제조된 소정 두께의 흡음부재(1)로 구성된다. 본 발명의 또다른 실시예에 따르면, 길이방향 상,하측단이 소정폭으로 상호 경사지게 형성하여 상,하측사이에 요입부를 가지며, 도로측벽에 소정간격으로 설치된 I 형빔(4)내에 설치되는 블럭본체(5)와, 상기 요입부의 내측 전면에 길이방향으로 형성되어 요입부로부터 흡음부재(1)를 지지하는 돌출부와, 상기 요입부의 상,하측 내면에 다수개로 삽입 설치되어 도로측으로부터 발생되는 소음을 흡음시키는 다공성의 경량기포 콘크리트로 제조된 소정 두께의 흡음부재(1)로 구성된다. 이러한 복합화에 사용되는 금속제로는 아연도 강판이 가장 일반적이며 두께 1.6㎜를 기본으로 하고 그 이상으로 하면 차음성능이 개선된다.

전술한 바와 같이, 복합화시키는 방법으로서는 공기층 없이 러버(rubber) 플레이트(3) 완충재를 넣고 흡음부재(1)를 삽입(실시예 1)하거나 약 33㎜의 공기층을 두고 흡음부재(1)를 삽입(실시예 2)할 수 있는데, 흡음성능에서는 큰 차이가 없으나 운반중 파손을 고려할때에는 공기층을 두는 방법(실시예 2)이 보다 효과적이라 여겨진다. 크기는 가로 2,020×세로 500㎜를 단위구조체로 기본으로 하지만 비규격의 주문제작도 가능하다. 전면은 알루미늄 슬릿강판 없이 경량기포 콘크리트의 표면을 직접노출시키는 것이 기본형이나, 또한 자연과의 조화를 통한 방음벽의 미관향상이 고려될 수 있다.

본 발명에서는 경량기포 콘크리트가 수분조절능력은 물론 단열성이 우수하므로 식물생장에 유리하다. 그러므로 방음패널 하단부에 지피식물과 덩쿨식물을 식재하면 경량기포콘크리트에 시멘트 독성이 없어 성장이 잘되어 1-2년내에 방음벽 2m 높이까지 성장이 가능하다. 또한 패널사이에 받침판의 설치가 용이하므로 패널 층간에 받침대를 설치하고 화분을 놓을 수도 있다. 그밖으로는 수성의 흡음형 페인트로 표면도장을 하여 흡음력을 저하시키지 않는 한도내에서 미관을 향상 시키는 방법도 고려 할 수 있다.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 좀 더 구체적으로 설명하지만, 하기 예에 본 발명의 범주가 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

시멘트 110중량부, 알루미노 시멘트 18중량부, 석회 6중량부, 규산질 슬러리 100중량부에 식물성 기포제 0.66중량부와 물 170중량부를 첨가하여 발포, 혼합한 슬러리를 자연양생시킨후 고온고압 수증기 양생을 하여 절건비중 0.3, 압축강도 11㎏/㎠을 가진 경량기포 콘크리트를 제조하여 두께 50㎜, 가로 500×세로 500㎜로 절단하여 KS F 2805로 측정한 결과, 흡음율이 250㎐에서 0.63, 500㎐에서 0.91, 1000㎐에서 0.82, 2000㎐에서는 0.82로 평균흡음율(250, 500, 1000, 2000㎐ 흡음율의 산술평균값)은 0.8 이었다. 이재료를 흠음재로 하여 2.3㎜ 아연도 강판을 후면판으로 하고 흡음재와 후면판사이에 완충재로서 5㎜ 러버 플레이트를 넣어 가로 2020×세로 500× 두께 58㎜을 단위시험체로 제작하여 KS F 2805규격으로 흡음율 시험을 하고 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

실시예 2

실시예 1과 같이 평균흡음율 0.8로 제조된 경량기포 콘크리트를 흡음재로 하여 1.6㎜ 아연도 강판을 후면판으로하고 흡음재와 후면판사이에 완충재 대신 33㎜의 배후공기층을 두어, 가로 2020×세로 500×두께 85㎜을 단위시험체로 제작하여 KS F 2805규격으로 흡음율 시험을 하고 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

비교예 1

국내에서 일반적으로 사용하고 있는 알루미늄 방음패널을 비교예로서 실험하였다.

구성재료는 전면슬릿판으로 알루미늄강판 두께 1㎜, 내부흡음재는 유리면 32K, 50㎜, 흡음재보호대로서 PVF 필름, 후면 및 측면판은 아연도강판 1.6㎜이며, 크기는 가로 1,960×세로 520×두께 95㎜를 단위시험체로 하여 KS F 2805규격으로 흡음율 시험을 하고 그 결과는 하기 표 1에 나타내었다.

구분	중심주파수(㎐)	NRC
	120		250	500	1K	2K	4K
실시예	1	0.42	0.78	0.82	0.73	0.68	0.76	0.75
	2	0.30	0.74	0.80	0.76	0.74	0.75	0.75
비교예	알루미늄방음패널	0.29	0.88	0.84	0.71	0.63	0.67	0.75

본 발명은 다공성을 가진 경량기포 콘크리트를 흡음부재로 하여 배후 금속제 강판과 복합화하여 제조되는 흡음형 방음패널로서 기존의 알루미늄 방음패널이 가지는 매연 및 분진에 의한 금속판의 표면부식과 같은 문제점을 해소하였고, 삽입된 흡음재로서 유리면의 문제점인 인체유해성, 내수성, 내후성 등의 장기내구성에 대한 근원적 문제점을 해결한 제품으로 증명되었다. 특히 조립 및 시공이 단순하여 경제성이 있으며, 자연과의 일치를 위해 화분이나 덩쿨식물과의 조화를 이룰 수 있는 장점도 있다. 내부에 사용된 흡음재는 규산질재료이기 때문에 인체에 무해하며 파손시에는 그 자체가 규산질 비료이므로 인근 토지에 사용해도 효과적일 것으로 여겨진다.

Claims (3)

1. 도로측벽에 설치되는 흡음형 방음패널에 있어서,

   길이방향 상,하측단이 소정폭으로 상호 경사지게 형성하여 상,하측사이에 요입부를 가지며, 도로측벽에 소정간격으로 설치된 I 형빔내에 설치되는 블럭본체와,

   상기 요입부의 내측 전면에 길이방향으로 형성되어 요입부로부터 흡음부재를 지지하는 돌출부, 또는 상기 요입부의 내측에 위치하는 전면 상하측 길이방향에 소정 간격의 공간을 두고 부착 설치되는 소정 두께의 러버 플레이트와,

   상기 요입부의 상,하측 내면에 다수개로 삽입 설치되어 도로측으로부터 발생되는 소음을 흡음시키는 다공성의 경량기포 콘크리트로 제조된 소정 두께의 흡음부재로 구성되며, 상기 흡음부재는 칼슘질 원료와 규산질 원료를 혼합하여 규산 칼슘질을 제조하고, 식물성 기포제를 물에 희석하여 만든 기포군에 응결 조절제를 첨가한 후, 규산 칼슘질 원료와 기포군을 혼합한 다음, 몰드에 주입하여 자연 양생, 고온 고압증기 양생 및 건조 과정을 거쳐 일정한 크기로 절단하여 제조되며, 비중은 0.3이고, 압축강도는 10㎏/㎠이상임을 특징으로 하는 경량기포콘크리트를 사용한 흡음형 방음패널.
2. 제 1항에 있어서, 상기 방음패널은 특정주파수대역(125∼2000㎐)에서의 흡음력을 높이기 위해 흡음부재 내부에 원형 또는 슬릿형의 구멍의 형성, 방음패널 전면부를 수성타입의 흡음도료로 도장, 또는 유공판과 복합화시킨 것을 특징으로 하는 경량기포콘크리트를 사용한 흡음형 방음패널.
3. 제 1항에 있어서, 상기 패널하단부 전면에 지피식물 및 덩쿨류식물의 식재가 가능하고, 패널 층간에 받침대를 설치하여 화분설치를 가능한 것을 특징으로 하는 경량기포콘크리트를 사용한 흡음형 방음패널.