KR20230137197A - destructive interference soundproof panel - Google Patents
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Abstract
본 발명은 방음패널으로 유입되는 음파의 진행 방향을 다른 방향으로 바꾸는 제음구가 설치된 방음패널의 내부 공간에 가두고 반사판의 회절구와 제음구와 지속적인 충돌과 회절을 유도하여 음파가 가지고 있는 에너지를 감소시키거나 또는 음파의 위상에 변화를 발생시켜 유입되는 음파와의 상쇄 간섭을 일으켜 소음을 저감시키는 상쇄 간섭형 방음패널에 관한 것이다.The present invention reduces the energy of sound waves by trapping them in the internal space of a soundproofing panel where a soundproofing panel is installed that changes the direction of sound waves flowing into the soundproofing panel to another direction and induces continuous collision and diffraction with the diffraction and soundproofing holes of the reflector. It relates to a destructive interference type soundproofing panel that reduces noise by causing destructive interference with incoming sound waves by causing a change in the phase of sound waves.
Description
본 발명은 음파의 상쇄 간섭을 이용하여 층간 소음을 저감시키는 방음패널에 관한 것이다.The present invention relates to a soundproofing panel that reduces interfloor noise using destructive interference of sound waves.
또한, 본 발명은 바닥면 또는 벽면의 충격에 의해 발생한 진동에 의해 유발하는 층간 소음이라 부르는 음파의 진행 방향을 수음점이 아닌 다른 방향으로 바꾸고 방음패널의 내부 반사판과의 마찰과 충돌을 통해 소음을 저감시키는 방음패널에 관한 것이다.In addition, the present invention changes the direction of sound waves, called interfloor noise, caused by vibration caused by impact on the floor or wall to a direction other than the receiving point, and reduces noise through friction and collision with the internal reflector of the soundproof panel. It's about soundproofing panels.
또한, 본 발명은 벽이나 간막이 넘어 사람간의 대화 또는 전화벨 소리 또는 텔레비전의 소리처럼 공중으로 전파되는 음파의 진행 방향을 수음점이 아닌 다른 방향으로 바꾸고 방음패널의 내부 반사판과의 마찰과 충돌을 통해 소음을 저감시키는 방음패널에 관한 것이다.In addition, the present invention changes the direction of sound waves propagating through the air, such as a conversation between people across a wall or partition, or the sound of a telephone ring or television, to a direction other than the receiving point, and reduces noise through friction and collision with the internal reflector of the soundproof panel. It is about soundproofing panels that reduce sound.
각국마다 저주파의 기준이 다르지만 본발명은 500Hz의 주파수를 기준으로 그 이하는 저주파, 그 이상은 고주파로 나눈다. 따라서 앞으로 간단히 500Hz이하 주파수를 가지는 음파를 '저주파'라 부르고 500Hz 이상의 주파수를 가지는 음파는 '고주파'라 부르겠다. Although the standards for low frequencies are different in each country, the present invention divides frequencies below 500Hz into low frequencies and above that into high frequencies . Therefore, from now on, sound waves with a frequency below 500Hz will simply be called ' low frequency ', and sound waves with a frequency above 500Hz will be called ' high frequency '.
저주파에 의해 유발되는 소음(간단히 '저주파 소음'이라 하겠다.)은 해변의 파도소리, 천둥, 회오리바람과 같은 자연음에서도 존재하며, 지하철 객차, 송풍기, 디젤기관을 이용한 선박, 버스, 트럭, 냉/난방 시스템, 풍력발전기, 진공펌프, 변압기 등에서 발생한다. 이러한 저주파 소음은 졸림, 신경피로, 구토와 같은 현상을 일으키며, 순환기계, 호흡기계, 신경계, 내분비계, 수면에 영향을 주는 것으로 알려져 있다. 또한 많은 문제를 일으키는 층간소음의 70%는 저주파 소음이다.Noise caused by low frequencies (simply referred to as 'low frequency noise') exists in natural sounds such as waves on the beach, thunder, and whirlwinds, as well as in subway cars, blowers, ships using diesel engines, buses, trucks, and air conditioners. /Occurs in heating systems, wind turbines, vacuum pumps, transformers, etc. This low-frequency noise causes phenomena such as drowsiness, nervous fatigue, and vomiting, and is known to affect the circulatory system, respiratory system, nervous system, endocrine system, and sleep. Additionally, 70% of interfloor noise, which causes many problems, is low-frequency noise.
층간소음은 바닥면이나 벽면에 물리적인 충격을 줌으로써 발생하는 일종의 철근콘크리트의 진동에 의해 유발되는 소음으로 마치 북을 치는 원리와 같다. 즉, 층간소음은 사람이 걷거나 뛰어다닐 때 또는 물건을 떨어뜨릴 때 판의 진동에 의하여 발생하게 된다. 그로 인해 바닥면의 진동은 바닥면뿐만 아니라 미세하게나마 바닥면과 이어진 벽면을 통해 층간소음이 전달된다. 그 이외에 배수관을 통해 흐르는 물 소리 그리고 냉장고나 세탁기의 모터 회전에 의한 소음 역시 존재한다. Interfloor noise is a type of noise caused by the vibration of reinforced concrete caused by physical impact on the floor or wall, similar to the principle of beating a drum. In other words, interfloor noise is generated by the vibration of the plates when people walk, run, or drop objects. As a result, the vibration of the floor is transmitted not only to the floor, but also to a small amount of inter-floor noise through the walls connected to the floor. In addition, there is also the sound of water flowing through the drain pipe and the noise caused by the rotation of the motor of the refrigerator or washing machine.
그리고 위층이 아니더라도 옆집과 벽이나 간막이를 사이에 두고 위치하였다면, 텔레비전의 소리나 전화 대화 그리고 벽면에 못박는 소리가 벽면을 투과하여 전파하게 된다.And even if it is not upstairs, if it is located with a wall or partition between it and the next door, the sound of the television, phone conversations, and the sound of nails being hammered into the wall will propagate through the wall.
이러한 문제는 간단히 슬래브라 부르는 바닥면이나 벽의 부피와 무게를 증가시키거나 또는 강도를 높여 충격에 의해 유발되는 진동의 진폭을 줄이거나 또는 공중으로 발산된 음파가 바닥면이나 벽을 통과하지 못하도록 차단함으로써 어느정도 해결할 수 있다. 그러나 이러한 해결 방안은 철근콘크리트 구조로 이루어진 아파트의 시공 비용을 증가시키게 되고 이미 지어진 주택의 경우에 적용할 수 없다는 문제가 발생한다.These problems can be caused by increasing the volume and weight of the floor or wall, simply called the slab, or increasing its strength, thereby reducing the amplitude of vibrations caused by impacts or blocking sound waves emitted into the air from passing through the floor or wall. This can be solved to some extent by doing this. However, this solution increases the construction cost of apartments made of reinforced concrete structures and has the problem that it cannot be applied to already built houses.
◆ 소음의 감쇄 방법 ◆ How to reduce noise
음파가 음향 저항(acoustic impedance)이 서로 다른 물질 사이를 통과하는 과정에서 음파는 도 1과 같이 일정량의 흡수(absorption), 투과(transmission), 반사(reflection)가 발생한다.As sound waves pass through materials with different acoustic impedances, a certain amount of absorption , transmission , and reflection occurs as shown in Figure 1.
상기 음향 저항은 물질의 기본적인 특성을 나타내는 단위로 "음향 저항(Z) = ρ×C"처럼 물질을 구성하는 밀도(ρ)와 음파의 전파 속도(C)의 곱으로 표시된다. 물론 물질이 가지고 있는 온도에 따라 음향 저항의 차이가 존재하지만, 20℃ 실온을 기준으로 공기의 음향 저항은 0.0004이며, 순수한 물은 1.48, 유리는 12.5, 콘크리트는 8 그리고 철은 45.4로 표시한다. 각각의 단위는 생략하였다.The acoustic resistance is a unit representing the basic characteristics of a material and is expressed as the product of the density (ρ) constituting the material and the propagation speed (C) of the sound wave, such as “Acoustic resistance (Z) = ρ × C”. Of course, there is a difference in acoustic resistance depending on the temperature of the material, but based on a room temperature of 20℃, the acoustic resistance of air is 0.0004, pure water is 1.48, glass is 12.5, concrete is 8, and iron is 45.4. Each unit is omitted.
따라서 음파가 공기중으로 퍼지면서 콘크리트 벽과 부딪힌다면, 공기와 콘크리트와의 음향 저항의 차이로 말미암아 도 1과 같이 경계면의 수직(일명 "법선 벡터"라 한다.)을 기준하여 θ 각도로 입사하는 음파는 콘크리트 내부로 거의 흡수 또는 투과되지 못하고 대부분 다시 θ 각도로 반사된다. 그러나 저주파는 일정량으로 콘크리트 벽을 투과한다. 물론 투과되는 음파의 량은 입사각과 함께 콘크리트의 벽을 구성하는 무게에 반비례한다. 따라서 무게를 높이기 위해 콘크리트 벽을 두껍게 만든다면, 저주파라 하더라도 투과되기 어렵다.Therefore, if a sound wave spreads through the air and hits a concrete wall, the sound wave incident at an angle of θ based on the vertical of the boundary (so-called " normal vector" ) as shown in Figure 1 due to the difference in acoustic resistance between air and concrete. is hardly absorbed or transmitted into the concrete and is mostly reflected back at an angle θ. However, low frequencies penetrate concrete walls to a certain extent. Of course , the amount of sound waves transmitted is inversely proportional to the angle of incidence and the weight that makes up the concrete wall. Therefore, if the concrete wall is made thick to increase weight, it is difficult for even low frequencies to pass through.
흡음재나 차단재와 같은 방음패널은 소음원(騷音源)으로부터 발생하는 소리의 에너지를 감소시키거나 또는 소리가 직진하는 방향을 다른 방향으로 반사시켜 수음점(受音點)이라 부르는 지점으로 유입되는 소음을 줄이거나 차단하는 목적으로 만들어진 건축 자재를 말한다.Soundproofing panels, such as sound absorbing materials or blocking materials, reduce the energy of sound generated from a noise source or reflect the direction in which the sound travels in a different direction, thereby reducing the noise flowing into a point called the sound collection point. It refers to building materials made for the purpose of blocking airflow.
흡음재를 사용하는 방음패널(간단히 '흡음패널'이라 부르겠다.)은 내부 구조가 다공형태이거나 복잡한 경로를 만들어 입사된 음파가 흡음재에 가능한 많은 충돌을 발생시키도록 디자인된 것이 특징이다. 이러한 구조는 음파가 다시 반사되거나 투과하는 과정에서 음파가 가지고 있는 에너지를 최대한 소진시켜서 소음의 세기를 약하게 만들기 위해서이다. 흡음패널의 대표적인 예가 스튜디오에서 많이 볼 수 있는 스폰지 재질로 제작된 계란판이나 파라미드 모양의 방음벽이다.Sound-absorbing panels using sound-absorbing materials (we will simply call them 'sound-absorbing panels') are characterized by having an internal structure that is porous or has a complex path, so that the incident sound waves collide with the sound-absorbing material as much as possible. This structure is designed to weaken the intensity of noise by dissipating as much of the energy of the sound wave as possible during the process of reflecting or transmitting the sound wave. A representative example of a sound-absorbing panel is an egg carton or pyramid-shaped soundproof wall made of sponge material, which is commonly seen in studios.
음파는 다공성 물질을 통과하는 과정에서 마찰에 의해 음파의 에너지를 일정량으로 감소시킨다. 그리고 폴리에스터로 제작된 흡음재는 섬유를 구성하는 실을 현악기의 줄처럼 사용하여 음파의 운동 에너지를 실의 진동 에너지로 바뀌게 되고 다시 실의 진동 에너지는 바람과의 마찰에 의해 발생되는 열로 바뀌어 소멸된다. 다시 이야기하여 종래 흡음패널은 음파의 에너지 감소에 초점이 맞추어져 있었다.As sound waves pass through porous materials, the energy of the sound waves is reduced to a certain amount by friction. And the sound-absorbing material made of polyester uses the threads that make up the fiber like the strings of a string instrument, converting the kinetic energy of sound waves into the vibration energy of the thread, and the vibration energy of the thread is then converted into heat generated by friction with the wind and dissipated. . In other words, conventional sound-absorbing panels were focused on reducing the energy of sound waves.
메타물질이나 나노섬유가 아닌 일반 흡음재는 주로 고주파 대역의 음파로부터 발생되는 소음을 흡수할 수 있지만 126Hz이하의 저주파 대역의 음파는 에너지의 감소 및 물질의 진동을 유발하지 못하고 그대로 통과시키는 문제를 가진다. 물론 저주파라 하더라도 음파의 입사각에 따라 다소 차이가 존재하는 데, 수직으로 입사한 저주파는 상당수 투과하게 된다. 반면에 차단재로 제작된 방음패널은 앞에서 언급한 음의 반사를 이용하는 건축 자재이다.General sound-absorbing materials, not metamaterials or nanofibers, can mainly absorb noise generated from sound waves in the high-frequency band, but have the problem of allowing sound waves in the low-frequency band below 126Hz to pass through without reducing energy or causing vibration of the material. Of course, even for low frequencies, there is some difference depending on the angle of incidence of the sound wave, and a significant amount of low frequencies incident perpendicularly are transmitted. On the other hand, soundproofing panels made of blocking materials are building materials that utilize the sound reflection mentioned above.
음파가 구멍을 통과하거나 모서리에 부딪히면 회절(回折, Diffraction)된다.일반적으로 고주파는 직진성이 강하고 회절성이 약하다. 반면에 저주파는 직진성보다 회절성이 강하다. 회절은 방음패널이 가지고 있는 틈의 크기와 방음패널의 구조 그리고 음파의 파장에 영향을 받는다. 틈의 크기에 비해 소리의 파장이 길수록 회절이 더 많이 발생한다. 즉, 소리의 파장이 일정하다고 가정할 때 틈의 크기가 작을수록 회절이 잘 발생하며, 또한 직진하던 음파가 좁은 틈을 지나면서 반원에 가까운 형태의 소음원(또는 점음원)으로 변경되어 퍼지게 된다. 이때 틈을 통과하는 과정에서 발생하는 회절각(θ)은 아래와 같이 음파의 파장(L)에 비례하고 틈의 크기(D)에 반비례한다. When sound waves pass through a hole or hit a corner, they are diffracted . In general, high frequency waves have strong propagation and weak diffraction. On the other hand, low frequencies have stronger diffraction than linearity. Diffraction is affected by the size of the gap in the soundproofing panel, the structure of the soundproofing panel, and the wavelength of the sound wave. The longer the wavelength of sound is compared to the size of the gap, the more diffraction occurs. In other words, assuming that the wavelength of the sound is constant, the smaller the gap, the more likely diffraction occurs, and as sound waves traveling straight through the narrow gap change into a noise source (or point sound source) in the shape of a semicircle and spread out. At this time , the diffraction angle (θ) generated in the process of passing through the gap is proportional to the wavelength (L) of the sound wave and inversely proportional to the size of the gap (D), as shown below.
그리고 점음원으로부터 거리가 2배로 멀어질 때마다 음압 레벨은 6dB(= 20 x log2)씩 감쇠되는데 이를 역자승 법칙(inverse square law)이라 한다.And whenever the distance from the point sound source doubles, the sound pressure level is attenuated by 6dB (= 20 x log2), which is called the inverse square law.
◆ 보강 간섭과 상쇄 간섭 ◆ Constructive interference and destructive interference
보강 간섭은 같은 위상을 가진 두 파동이 중첩될 때 일어나는 간섭이다. 즉, 보강 간섭은 주파수와 파장이 같은 음파가 서로 합하여 마루와 마루 또는 골과 골이 만나서 합성파의 진폭이 커짐을 나타낸다.여기서 위상(phase, 位相)은 반복되는 파형의 한 주기에서 첫 시작점의 각도 혹은 어느 한 순간의 위치를 말한다. Constructive interference is interference that occurs when two waves with the same phase overlap. In other words, constructive interference indicates that sound waves of the same frequency and wavelength combine with each other and meet crests and crests or troughs and the amplitude of the composite wave increases. Here, phase (位相) refers to the first starting point in one cycle of a repeating waveform. It refers to an angle or a position at a certain moment.
상쇄 간섭은 서로 반대 위상을 가지는 두 파동이 중첩될 때 일어나는 간섭을 말한다. 특히 마루와 골이 만나서 합성파의 진폭이 0이 되는 현상으로 일명 소멸 간섭이라고도 한다. 즉, 같은 진폭과 진동수를 가진 두 파동의 위상이 180°로 어긋나 있을 때 마루와 골이 중첩되는 순간에 파동은 완전히 상쇄되는 현상을 말한다. Destructive interference refers to interference that occurs when two waves with opposite phases overlap. In particular, it is also called destructive interference, a phenomenon in which the amplitude of the composite wave becomes 0 when crests and troughs meet. In other words, when the phases of two waves with the same amplitude and frequency are shifted by 180°, the waves are completely canceled out at the moment when the crest and trough overlap.
일반적인 저주파는 파장이 길고 진동 횟수가 적어서 상대적으로 원음과 180°위상 차이를 가지는 음파(이하 '상쇄파'라 하겠다.)을 만들기 쉽다. 반면에 지속 시간이 일정하지 않은 고주파는 파장의 길이가 짧아 서로 다른 위상의 차이를 갖는 상쇄파를 생성하기 어려운 문제를 가지고 있다.General low frequencies have a long wavelength and a low number of vibrations, so it is easy to create sound waves that are relatively 180° out of phase with the original sound (hereinafter referred to as ' offset waves '). On the other hand, high frequencies whose duration is not constant have a short wavelength, making it difficult to generate offset waves with different phase differences.
본 발명은 방음패널의 내부 공간을 하나의 공명 튜브(tube)(또는 기주 공명 장치로 한쪽 공간이 막혀있고 다른 공간은 열린 튜브를 말한다.)로 사용한다. 공명 튜브는 도 3과 같이 소리 굽쇠로부터 발생하는 지속적인 음파가 열린 통로를 통해 보내면, 음파는 아래 막힌 면과 부딪혀 되돌아오는 음파에 의해 상쇄되거나 보강되는 높이를 측정하여 음파의 파장을 계산한다.The present invention uses the internal space of the soundproofing panel as a resonance tube (or a tube with one space closed and the other space open as a host resonance device). The resonance tube calculates the wavelength of the sound wave by measuring the height at which continuous sound waves generated from the tuning fork are sent through an open passage as shown in Figure 3, and the sound waves hit the closed surface below and are canceled out or reinforced by the returning sound waves.
공명 튜브의 보강 간섭과 상쇄 간섭 그리고 음파의 속도에 관한 공식은 아래와 같다.The formulas for the constructive interference and destructive interference of the resonant tube and the speed of sound waves are as follows.
● 상쇄 간섭의 공식 △r = (n/2)×λ 이다. ● The formula for destructive interference is △r = (n/2)×λ.
● 보강 간섭의 공식 △r = n ×λ이다. ● The formula for constructive interference is △r = n × λ.
● 음파의 속도는 v = λ×f 이다. ● The speed of sound waves is v = λ×f.
여기서 n은 1, 2, 3과 같은 양수를 가리킨다. f의 주파수이다. λ는 음파의 파장을 말한다. 그리고 △r은 열린 공간과 닫힌 공간과의 거리를 나타낸다.Here, n refers to a positive number such as 1, 2, or 3. is the frequency of f. λ refers to the wavelength of the sound wave. And △r represents the distance between open space and closed space.
파장과 공명 튜브의 높이가 (△r = n x λ)이면, 보강 간섭이 발생하고 파장의 길이에 비해 공명 튜브의 높이가 (△r = n x λ/2 )이면, 상쇄 간섭이 발생한다. 다시 이야기하여 서로 마주보고 달려오는 차량이 정면으로 충돌하는 것처럼 같은 주파수와 파장을 가지는 음파에 대해 180°로 위상의 변화를 일으켜 서로 충돌시킨다면, 음파는 자연스럽게 소멸된다.If the wavelength and the height of the resonance tube are (△r = n In other words, if sound waves with the same frequency and wavelength collide with each other by causing a phase change of 180°, just as vehicles running facing each other collide head-on, the sound waves are naturally extinguished.
예를 들어 만약 100Hz의 주파수를 갖는 음파의 속도가 340 m/sec이라고 가정하였을 때, 파장은 3.4 m/cycle가 되고, 주기는 1/100초가 된다. 즉, 100 Hz의 음파의 파장은 3.4 m가 되므로 1.7 m의 높이를 가지는 공명 튜브를 사용한다면, 100Hz의 저주파는 상쇄파에 의해 상쇄 간섭이 발생하게 된다. 그러나 만약 3.4 m 높이의 공명 튜브를 사용한다면, 보강 간섭이 발생한다. 아이러니하게 50Hz 또는 500Hz 등의 음파는 3.4 m 높이에서 상쇄 간섭이 발생한다.For example, if it is assumed that the speed of a sound wave with a frequency of 100Hz is 340 m/sec, the wavelength is 3.4 m/cycle and the period is 1/100 second. In other words, the wavelength of a 100 Hz sound wave is 3.4 m, so if a resonance tube with a height of 1.7 m is used, the low frequency of 100 Hz will cause destructive interference due to a canceling wave. However, if a 3.4 m high resonant tube is used, constructive interference occurs. Ironically, sound waves such as 50Hz or 500Hz cause destructive interference at a height of 3.4 m.
결론을 이야기하여 가청 주파수대의 모든 소리에 대해 상쇄파를 만드는 것은 현실적으로 불가능하다. 따라서 보다 현실적으로 소음을 줄이는 방법으로 도3과 같이 헬름홀츠(Helmholtz)의 공명기를 사용한다. 헬름홀츠 공명기의 원리를 사용하여 소리를 감쇄하고 자 한다면, 상쇄하고 자 하는 음파의 주파수를 맞추기 위해 다음 식과 같이 패널의 내부 공간(V)과 병목의 길이(l) 그리고 병목의 단면적(S)을 확보해 주어야 한다.In conclusion, it is realistically impossible to create offset waves for all sounds in the audible frequency range. Therefore, as a more realistic way to reduce noise , a Helmholtz resonator is used as shown in Figure 3. If you want to attenuate sound using the principle of the Helmholtz resonator, secure the internal space of the panel (V), the length of the bottleneck (l), and the cross-sectional area of the bottleneck (S) as shown in the following equation in order to match the frequency of the sound wave to be canceled. It must be done.
여기서 f는 공진 주파수이며, v 는 음파의 속도이다. l은 병목의 길이를 나타낸다. S는 병목의 단면적이다. V는 병목을 제외한 병의 체적이다.Here f is the resonant frequency and v is the speed of the sound wave. l represents the length of the bottleneck. S is the cross-sectional area of the bottleneck. V is the volume of the bottle excluding the bottle neck.
벽면이나 바닥면의 물리적인 충격에 의해 발생하는 소음을 줄이는 방음패널을 제공하는 데 그 목적이 있다.The purpose is to provide a soundproof panel that reduces noise caused by physical impact on walls or floors.
또는 벽면을 사이에 두고 들리는 전화 벨소리 또는 대화와 같은 공중으로 분산되는 소음을 줄이는 방음패널을 제공하는 데 그 목적이 있다.The purpose is to provide a soundproof panel that reduces noise dispersed into the air, such as a phone ringtone or conversation heard through a wall.
종래 흡음재 또는 차단재의 방음패널이 감쇄하지 못하는 저주파 소음을 줄이는 방음패널을 제공하는 데 그 목적이 있다.The purpose is to provide a soundproofing panel that reduces low-frequency noise that conventional soundproofing panels of sound absorbing or blocking materials cannot attenuate.
음향학적으로 모든 물체는 저마다의 '고유 진동수'를 가지고 있다. 일반 아파트의 경우, 철근콘크리트 구조의 슬래브(400)가 보통 210mm의 두께를 가지고 있다고 가정할 때 아이들이 '쿵쿵'거리며 뛰는 등의 충격은 북을 타격하는 것처럼 벽이 잡고 있는 슬래브의 진동을 유발하고 대략 63 Hz의 진동수를 가지는 정상파를 발생시킨다. 63 Hz 슬래브의 진동은 다시 2 ~ 4차 배수가 되는 126hz, 189hz, 252hz의 옥타브음을 갖는 정상파를 만들어 아랫층으로 전달하게 된다.Acoustically, every object has its own ‘ natural frequency ’. In the case of a general apartment, assuming that the slab 400 of the reinforced concrete structure usually has a thickness of 210 mm, impacts such as children jumping and pounding cause vibration of the slab held by the wall, like hitting a drum. It generates a standing wave with a frequency of approximately 63 Hz. The vibration of the 63 Hz slab creates a standing wave with octave sounds of 126hz, 189hz, and 252hz, which are 2nd to 4th order multiples, and is transmitted to the lower floor.
동시에 아파트 구조를 분석하면, 아파트의 바닥면으로부터 천장까지의 높이가 2.3m이고 천장 내부의 높이가 0.2m 그리고 슬래브의 두께가 0.21m이므로 전체 층간 높이는 2.71m가 되어 만약 슬래브가 진동에 의해 흔들린다고 가정한다면, 125Hz 주파수 대역의 음파에서 보강 간섭이 발생하게 된다. 따라서 작은 음이라 하더라도 아래 층은 엄청난 음파의 세기를 느끼게 된다. At the same time, analyzing the apartment structure, the height from the floor to the ceiling of the apartment is 2.3m, the interior height of the ceiling is 0.2m, and the thickness of the slab is 0.21m, so the total height between floors is 2.71m, which means that if the slab shakes due to vibration, Assuming this, constructive interference will occur in sound waves in the 125Hz frequency band. Therefore, even if the sound is small, the layer below feels the tremendous intensity of the sound wave.
본 발명에서 사용하는 핵심 기술은 다음과 같다. The core technologies used in the present invention are as follows.
1. 다공판을 부착한 헬름홀츠 공명기1. Helmholtz resonator with perforated plate attached
다공판을 부착한 헬름홀츠 공명기는 다공판 공극의 수가 많아질수록 기본 공명 주파수의 흡음계수의 값이 증가하고,공명 주파수가 저주파수 대역으로 이동하면서 흡음대역의 폭이 점차 확장되는 특징을 가진다. 본 발명은 도 3을 기준으로 같은 체적(V)을 공유하더라도 병목의 단면적(S)과 병목의 길이(L) 그리고 병목으로 유입되는 음파의 입사각을 달리한다면, 공명 주파수(f)를 다르게 만들 수 있어 주파수 대역을 확장시킬 수 있다.A Helmholtz resonator with a perforated plate has the characteristic that as the number of pores in the perforated plate increases, the value of the sound absorption coefficient at the basic resonance frequency increases, and as the resonance frequency moves to a low frequency band, the width of the sound absorption band gradually expands. According to the present invention, even if the same volume (V) is shared based on FIG. 3, the resonance frequency (f) can be made different by varying the cross-sectional area (S) of the bottleneck, the length (L) of the bottleneck, and the angle of incidence of the sound wave flowing into the bottleneck. This allows the frequency band to be expanded.
일반적으로 층간소음을 유발하는 음파의 주파수와 파장은 사람이 걷거나 뛰어 다니는 행동을 할 때 발생하므로 125Hz와 유사한 주파수와 파장(아파트의 층 높이에 보강 간섭의 주파수 대역)에 맞추기 위해 필요에 따라 2개이상의 방음패널을 부착시켜서 비어있는 공간을 최대로 확보시키거나 또는 격벽을 형성하여 방음패널의 내부 부피(V) 또는 병목의 길이(l)를 변화시키고 음파가 유입되는 입구의 단면적(S)을 조절하여 층간소음을 제거한다.In general, the frequency and wavelength of the sound waves that cause interfloor noise occur when people walk or run, so two as necessary to match the frequency and wavelength similar to 125Hz (the frequency band of constructive interference at the floor height of an apartment). Attach the above soundproofing panels to maximize empty space or form a partition to change the internal volume (V) of the soundproofing panel or the length of the bottleneck (l) and adjust the cross-sectional area (S) of the inlet through which sound waves enter. This eliminates inter-floor noise.
2. 음파의 진행 방향을 다른 방향으로 바꾼다.2. Change the direction of sound waves to another direction.
본발명에서 헬름홀츠 공명기나 공명 튜브는 주로 200Hz 미만의 음파를 잡을 때 사용한다. 그 밖에 상쇄되지 않는 음파는 "법선 벡터를 기준으로 입사각과 반사각은 같다."는 음파의 가장 기본적인 속성을 이용하여 어느 각도에서라도 입사하는 모든 음파에 대해 음파의 진행 방향을 수음점이 아닌 건물의 벽면(또는 차단면)이 있는 방향으로 바꾼다. 아파트의 천장은 도 2와 같이 경량 천장 철골 구조로 이루어져 있다. 이와 같은 구조는 천장에 조명등을 설치하거나 또는 음식을 조리할 때 발생하는 미세먼지와 연기를 배출하는 환기구의 설치하는 목적 또는 화장실에서 사용한 물이 내려가는 배수관의 설치 목적을 위해 오픈되어 있는 공간이 존재한다.In the present invention, the Helmholtz resonator or resonance tube is mainly used to capture sound waves below 200Hz. In addition, for sound waves that are not canceled, the most basic property of sound waves is that " the angle of incidence and the angle of reflection are the same based on the normal vector. " For all sound waves incident at any angle, the direction of travel of the sound wave is determined not at the point of collection but at the wall of the building ( or change to the direction where the blocking surface is located. The ceiling of the apartment is made of a lightweight ceiling steel structure as shown in Figure 2. In this structure, there is an open space for the purpose of installing lights on the ceiling, installing ventilation holes to discharge fine dust and smoke generated when cooking food, or installing drain pipes for water used in the bathroom. .
따라서 위층의 슬래브(400)의 진동을 통해 바닥면의 아래로 전파되는 음파는 ① 방음패널의 방향판(201)과 반사판(202) 모두를 투과하는 음파와 ② 방음패널의 방향판(201)에 부딪혀 다시 반사되는 음파 그리고 ③ 방음패널의 내부로 들어와 음파의 진행 방향이 벽면을 향해 이동하는 음파와 같이 세 방향으로 나누어지게 된다. 그리고 ① 반사되는 음파는 다시 위쪽 방향으로 이동하다가 슬래브(400)와 충돌함으로써 재차 반사되는 음파와 슬래브의 진동에 의해 발생되는 음파와 합하여 방음 패널을 향해 이동하게 된다. 따라서 방음패널에 의해 반사되는 음파가 난반사가 일어나도록 오목하고 볼록한 요철을 장착하여 음파의 에너지를 소멸시킨다.Therefore, the sound waves propagating down the floor through the vibration of the slab 400 on the upper floor are ① a sound wave that penetrates both the direction plate 201 and the reflector 202 of the soundproofing panel, and ② the sound wave passing through the direction plate 201 of the soundproofing panel. The sound waves that hit and reflect back, and ③ the direction of sound waves that enter the inside of the soundproof panel, are divided into three directions, such as the sound waves moving toward the wall. And ① the reflected sound wave moves upward again and collides with the slab 400, combining with the sound wave reflected again and the sound wave generated by the vibration of the slab to move toward the soundproof panel. Therefore, concave and convex irregularities are installed so that the sound waves reflected by the soundproof panel are diffusely reflected, thereby dissipating the energy of the sound waves.
3. 음파를 공간에 가두고 음파의 에너지를 감소시킨다.3. Confines sound waves in space and reduces the energy of sound waves.
소음을 방음패널의 내부 공간에 가두기 위해 도 9와 도 12와 같이 음파가 유입되고 나아가는 입구와 출구를 제외하고 음파가 외부로 나가지 못하도록 차단한다. 또한 소음이 나가는 출구를 통해 소음이 다시 나갈 수 있기 때문에 소음이 나가는 출구의 단면적이 소음이 유입되는 입구의 단면적보다 작은 형태로 만든다. 그리고 방음패널의 내부로 유입되는 음파는 방음패널의 내부에서 가능한 많은 충돌과 회절을 통해 에너지의 감소시켜 자연적으로 소멸되게 만든다. In order to confine noise to the internal space of the soundproofing panel, sound waves are blocked from going out, except for the entrance and exit where sound waves enter and exit, as shown in Figures 9 and 12. Also, since noise can escape again through the outlet where the noise exits, the cross-sectional area of the outlet where the noise exits is made smaller than the cross-sectional area of the inlet where the noise flows in. And the sound waves flowing into the soundproofing panel are naturally extinguished by reducing their energy through as many collisions and diffraction as possible inside the soundproofing panel.
추가적으로 벽면을 사이에 두고 발생하는 소음은 방음패널의 방향판이 벽면이 아닌 실내를 향하도록 벽면에 부착시킴으로써 해결할 수 있다.Additionally, noise generated across walls can be resolved by attaching the soundproofing panel to the wall so that the direction plate faces the room rather than the wall.
본 발명은 종래 방음패널이 감소시키기 어려운 층간소음을 저감시켜 사람들이 거주하기 좋은 쾌적한 환경을 만든다.The present invention creates a comfortable environment for people to live in by reducing inter-floor noise, which is difficult to reduce with conventional soundproofing panels.
또한, 본 발명은 회의실처럼 대화가 많은 장소의 소음을 저감시켜 근무 환경을 개선시킨다.Additionally, the present invention improves the working environment by reducing noise in places where there is a lot of conversation, such as a conference room.
도 1은 음파가 경계면에 부딪힐 때 나타나는 현상
도 2은 아파트 천장 구조
도 3은 헬름홀츠 공명기와 기주 공명 튜브
도 4는 방음패널의 사시도
도 5는 격벽을 구비한 방음패널의 사시도
도 6은 2개의 반향판 출구의 방향이 90도로 꺽여진 방음패널의 사시도
도 7은 2개의 반향판 출구의 방향이 90도로 꺽여진 방음패널의 우측면도
도 8은 방향판의 뒤면
도 9은 방향판의 뒤면 제음구와 타공홀
도 10은 아래서 위로 올라본 방향판의 뒤면 제음구
도 11은 제음구의 경사각
도 12은 제음구의 입구와 출구의 크기 비교도Figure 1 shows the phenomenon that occurs when a sound wave hits a boundary
Figure 2 is an apartment ceiling structure
Figure 3 shows a Helmholtz resonator and a column resonance tube.
Figure 4 is a perspective view of the soundproof panel
Figure 5 is a perspective view of a soundproofing panel with a partition wall.
Figure 6 is a perspective view of a soundproofing panel in which the directions of the two echo plate exits are bent at 90 degrees.
Figure 7 is a right side view of the soundproofing panel with the directions of the two echo plate exits bent at 90 degrees.
Figure 8 is the back of the direction plate
Figure 9 shows the sound control hole and perforated hole on the back of the direction plate.
Figure 10 shows the sound control opening on the back of the direction plate viewed from the bottom up.
Figure 11 shows the inclination angle of the sound control sphere.
Figure 12 is a size comparison diagram of the inlet and outlet of the sound control port.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 기술하였다. 그러나 본 발명은 실시된 예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수 있다. The advantages and features of the present invention and methods for achieving them have been described in detail with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments and may be embodied in other forms.
또한 본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.Additionally, the terms used in this application are only used to describe specific embodiments and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this application, terms such as "comprise" are intended to designate the presence of features, numbers, steps, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but are not intended to include one or more other features, numbers, or steps. , it should be understood that it does not exclude in advance the possibility of the existence or addition of operations, components, parts, or combinations thereof.
① 공명기 또는 공명 튜브의 내부 체적 : 도 4는 방향판(201)과 반사판(202)으로 제작한 상쇄 간섭형 방음패널(100)(이하 간단히 '방음패널'이라 하겠다.)의 사시도이다. 상기 방향판(201)과 상기 반사판(202)은 도 4처럼 비어 있는 공간(이하 '공동구(206)'이라 하겠다.)을 고려하여 일정 간격을 띄우고 연결부재(207)를 사용하여 결합하여 방음패널(100)을 제작한다. 상기 연결부재(207)는 단지 설명에 편의성을 위한 것으로 만약 연결부재를 사용하지 않더라도 도 2와 같이 상기 방향판(201)과 상기 반사판(202)을 천장이나 벽면에 부착할 때 꺾쇠 또는 접착재를 사용하여 별도 비어있는 공간을 확보해 주면 된다. ① Internal volume of the resonator or resonance tube: Figure 4 is a perspective view of a destructive interference type soundproofing panel 100 (hereinafter simply referred to as 'soundproofing panel') made of a direction plate 201 and a reflector 202. The direction plate 201 and the reflector 202 are spaced at a certain interval in consideration of the empty space (hereinafter referred to as ' common hole 206') as shown in FIG. 4 and are connected using a connecting member 207 to form a soundproof panel. Produce (100). The connecting member 207 is only for convenience of explanation. Even if the connecting member is not used, brackets or adhesives are used when attaching the direction plate 201 and the reflector 202 to the ceiling or wall as shown in FIG. 2. So you can secure a separate empty space.
그리고 두개 이상의 방음패널을 연결하여 하나의 방음패널을 구성할 때 방향판과 방향판이 맞물리는 사이 및 반사판과 반사판이 맞물리는 사이에 틈이 생겨 소음이 들어오거나 나가지 못하도록 도 5와 같이 상기 방향판(201)과 상기 반사판(202)의 주변 경계면을 따라 각각 실리콘이나 고무로 제작한 H 형상의 소음패킹(106)을 부착시킨다. 만약 틈이 발생한다면, 헬름홀츠 공명기의 흡수 기능이 떨어지는 동시에 음파가 외부로 유출되어 또다른 소음원이 된다.And when two or more soundproofing panels are connected to form one soundproofing panel, a gap is created between the direction plate and the direction plate and between the reflector and the reflector, so that the direction plate (as shown in Figure 5) prevents noise from entering or exiting. H-shaped noise packing 106 made of silicon or rubber is attached along the peripheral surfaces of 201) and the reflector 202, respectively. If a gap occurs, the absorption function of the Helmholtz resonator decreases and sound waves leak out to the outside, creating another noise source.
역으로 방음패널의 내부 공간이 크다면, 도 5내지 도 9와 같이 격벽(208)을 사용하여 상기 공동구(206)의 전체 공간을 수직 방향 또는 수평 방향 또는 대각선 방향으로 인위적으로 분리시켜 별도 방음패널의 내부 체적을 조절하는 방법도 존재한다.Conversely, if the internal space of the soundproofing panel is large, the entire space of the common opening 206 is artificially separated vertically, horizontally, or diagonally using a partition wall 208 as shown in Figures 5 to 9 to form a separate soundproofing panel. There is also a way to control the internal volume of .
② 음파의 진행 방향 전환 : 상기 방향판(201)은 상기 반사판(202)과 함께 공동구를 구성하는 것이외에 방향판의 또다른 기능 가운데 하나는 음파의 진행 방향을 바꾸는 기능을 수행한다. ② Changing the direction of sound waves: In addition to forming a common sphere together with the reflector 202, the direction plate 201 performs the function of changing the direction of sound waves.
음파의 진행 방향을 바꾸는 역할을 수행하는 것은 상기 방향판의 뒤면에 설치되는 제음구(210)이다. 도 4와 도 9와 같이 방향판(103)의 앞면은 평면 타공판으로 되어 있으며, 타공된 홀은 뒤면의 제음구(210)의 입구(211)와 연결된다. 상기 제음구(210)은 도 11과 같이 제음구(210)의 열린 구멍(방향판의 앞면에 위치한 타공된 구멍으로 음파가 유입되는 입구(211)가 된다.)을 통해 들어오는 음파의 진행 방향(예를 들어 수직 방향)을 다른 방향(예를 들어 수평 방향)으로 변경시키기 위해 상기 입구와 경사각을 이루는 도 9와 같이 입체 반구형 돔 또는 지오데식 돔(geodesic dome) 또는 삼각형 판과 같이 반사가 가능한 판 모양을 가지며, 수직 또는 수평 방향으로 열려져 있는 출구(음파를 내보내는 출구(212)가 된다.)로 구성된다. The sound control sphere 210 installed on the back of the direction plate plays the role of changing the direction of sound waves. 4 and 9, the front of the direction plate 103 is made of a flat perforated plate, and the perforated hole is connected to the inlet 211 of the sound control port 210 on the back. As shown in FIG. 11, the sound control port 210 has a direction ( A reflective plate such as a three-dimensional hemispherical dome or a geodesic dome or a triangular plate as shown in Figure 9 that forms an inclination angle with the inlet in order to change the direction (e.g. vertical direction) to another direction (e.g. horizontal direction) It has a shape and is composed of an outlet (which becomes the outlet 212 that emits sound waves) that is open in a vertical or horizontal direction.
도10 또는 도 11 또는 도12에서 출구(212)의 방향이 아래를 향한 것은 방음패널이 간막이처럼 수직으로 세워진 예로 필요에 따라 천장재로 사용 시 출구(212)의 방향은 수평 방향 또는 대각선 방향이 될 수 있다. 상기 제음구(210)의 상기 입구(211)과 상기 출구(212)는 헬름홀츠 공명기의 병목 역할을 수행하고 공동구는 헬름홀츠 공명기 또는 공명 튜브의 체적이 된다.In Figure 10 or Figure 11 or Figure 12, the direction of the exit 212 is downward, which is an example of a soundproofing panel standing vertically like a partition. When used as a ceiling material, if necessary, the direction of the outlet 212 may be horizontal or diagonal. You can. The inlet 211 and the outlet 212 of the sound control sphere 210 serve as the bottleneck of the Helmholtz resonator, and the cavity becomes the volume of the Helmholtz resonator or resonance tube.
도 11처럼 상기 제음구의 반구형 돔 또는 지오데식 돔 또는 삼각형 판의 개별 내부면(이하 '제음구의 내부면'이라 하겠다.)과 수직을 이루는 법선 벡터는 상기 입구(211)가 아닌 상기 출구(212)의 방향 또는 최소 상기 입구(211)와 상기 출구(212)의 경계선을 향해야 한다. 이는 상기 법선 벡터를 기준으로 음파의 입사각과 반사각이 같으므로 유입되는 입구로 입사하는 모든 음파는 출구 방향으로 향하게 된다. 또한 상기 제음구는 입구와 경사각을 이루고 있으므로 경사면에 입사하는 대부분의 음파는 투과보다 반사하게 된다. 경사면은 수직으로 세워진 면보다 구조적으로 두께가 두꺼우며, 투과 시 더 작은 굴절각을 만든다.As shown in Figure 11, the normal vector perpendicular to the individual inner surface of the hemispherical dome, geodesic dome, or triangular plate of the sound control sphere (hereinafter referred to as the ' inner surface of the sound control sphere ') is not the inlet 211, but the outlet ( 212) or at least the boundary line between the inlet 211 and the outlet 212. Since the incident angle and reflection angle of the sound wave are the same based on the normal vector, all sound waves incident on the inlet are directed toward the outlet. In addition, since the sound control hole forms an inclined angle with the entrance, most sound waves incident on the inclined surface are reflected rather than transmitted. An inclined surface is structurally thicker than a vertical surface, and creates a smaller refraction angle when transmitted.
주파수에 따라 음파 가운데 일부는 굴절되거나 투과되고 또한 일부 음파는 상기 제음구(210)의 입구(211) 또는 출구(212)의 모서리나 구석와 부딪힐 때 회절이 발생하여 원하지 않은 방향(예를 들어 수음점)으로 진행이 발생되지만, 반사판(202) 또는 격벽(208)에 의해 외부로의 이동이 차단된다.Depending on the frequency, some of the sound waves are refracted or transmitted, and some sound waves are diffracted when they hit the corners or corners of the inlet 211 or the outlet 212 of the sound control hole 210, leading to an undesirable direction (for example, the sound receiving point). ), but movement to the outside is blocked by the reflector 202 or the partition wall 208.
상기 방음패널이 층간소음을 방지하기 위해 천장에 위치하였다면, 슬래브(400)에서 생성된 음파는 도 4와 같이 상기 방향판(201)의 정면에 수직(또는 Z축)으로 입사하게 되므로 상기 제음구(210)의 출구(212) 방향은 죄우측(또는 X축 또는 Y축) 벽면을 향하도록 방음패넬(100)을 벽면에 부착하여 설치한다. 그러나 만약 현광등이나 에어콘 또는 스프링쿨러와 같은 장애물로 인하여 천장이나 또는 벽면에 직접 방음패널을 수직으로 부착할 수 없다면, 인위적으로 음파의 이동을 차단하기 위해 차단면(204)을 도 4와 같이 방음패널(100)에 부착하여 사용할 수 있다. 그리고 방음패널과 현광등이나 스프링쿨러 사이에 틈새가 생기지 않도록 실리콘 등으로 차단시켜 주어야 한다.If the soundproofing panel is located on the ceiling to prevent inter-floor noise, the sound waves generated by the slab 400 are incident perpendicularly (or Z-axis) on the front of the direction plate 201 as shown in Figure 4, so the soundproofing device The soundproofing panel 100 is installed by attaching it to the wall so that the exit 212 of (210) faces the right (or X-axis or Y-axis) wall. However, if the soundproofing panel cannot be vertically attached directly to the ceiling or wall due to obstacles such as fluorescent lights, air conditioners, or sprinklers, the blocking surface 204 is installed as a soundproofing panel as shown in Figure 4 to artificially block the movement of sound waves. It can be used by attaching it to (100). Also, you must block it with silicone, etc. to prevent any gaps between the soundproofing panel and the fluorescent lights or sprinklers.
상기 방음패널(100)은 도 6과 도 7과 같이 제음구의 출구 방향이 X 축을 향하는 방향판이외에 상기 출구 방향과 ±90도 회전된 Y축 방향을 갖는 제음구의 출구 방향을 갖는 추가 방향판을 상기 X축을 향하는 방향판과 상기 반사판의 사이에 넣어 2중 구조의 방향판을 갖는 방음패널을 제작할 수 있다. 그리고 필요에 따라 방음패널은 상기 방향판을 4중 또는 8중으로 제작할 수 있다. 복수개의 방향판을 부착한다면, 각각의 방향판(201)의 제음구(210)의 출구(212) 방향은 최상위의 방향판의 제음구의 출구 방향을 기준으로 반시계 방향 또는 시계 방향으로 90도내지 45도로 각각 회전된 방향으로 제작한다. 예를 들어 4중 구조를 갖는 방향판을 방음패널 내부에 장착한다면, 첫번째 출구의 방향을 X축 방향으로 잡고, 반시계 방향으로 각각 90도와 180도와 270도 방향을 제음구의 출구 방향을 가지는 방향판이 제작할 수 있다. 이 경우 내부에 설치되는 각각의 방향판(201)은 산란된 음파의 진행 방향을 바꾸는 방향판의 요철(205)의 기능과 함께 반사판의 역할도 수행한다.The soundproofing panel 100 is an additional direction plate having an outlet direction of the soundproofing device having a Y-axis direction rotated by ±90 degrees from the outlet direction in addition to the direction plate of the soundproofing device facing the X axis as shown in FIGS. 6 and 7. A soundproofing panel having a double-structured direction plate can be manufactured by inserting a direction plate facing the X-axis and the reflector plate. And, if necessary, the soundproofing panel can be manufactured with 4 or 8 layers of the above-mentioned direction plates. If a plurality of direction plates are attached, the direction of the exit 212 of the sound suppression port 210 of each direction plate 201 is within 90 degrees counterclockwise or clockwise based on the exit direction of the sound suppression port 210 of the highest direction plate. They are manufactured in each direction rotated at 45 degrees. For example, if a direction plate with a quadruple structure is installed inside the soundproofing panel, the direction of the first outlet is set to the Plates can be produced. In this case, each direction plate 201 installed inside serves as a reflector along with the function of the unevenness 205 of the direction plate to change the direction of travel of the scattered sound waves.
추가하여 만약 고주파의 발생이 적은 실내에서 방음패널을 설치하고 자 한다면, 굳이 모든 제음구가 음파의 방향을 바꿀 필요는 없다. 음파의 방향을 바꾸지 않는 제음구는 오로지 헬름홀츠 공명기의 병목처럼 입구와 출구의 방향이 직선으로 연결되며, 또한 입구가 공동구로부터 돌출되거나 함몰된 타공홀처럼 제작할 수 있다.In addition, if you want to install a soundproofing panel in a room where high frequency generation is low, there is no need for all soundproofing devices to change the direction of sound waves. A sound control sphere that does not change the direction of sound waves has the inlet and outlet directions connected in a straight line, like the bottleneck of a Helmholtz resonator, and can also be manufactured as a perforated hole in which the inlet protrudes or is recessed from the cavity sphere.
③ 공명 주파수 : 도면에서 음파가 유입되는 입구(211)는 원형으로 구현하였지만, 삼각형, 사각형이나 다각형도 무관하다. 그리고 방향판의 설계 시 상기 입구(211)부터 상기 출구(212)까지 길이(이하 '제음구의 길이'라 하겠다.)를 늘리고 줄임으로써 헬름홀츠 공명기에서 제시하는 병목의 등가 길이를 늘리거나 줄일 수 있다. 또한 음파가 상기 입구로 입사하는 각도에 따라 같은 단면적을 갖는 입구(211)라 하더라도 입구의 단면적의 크기가 다르게 계산된다. 예를 들어 원모양의 입구라 하더라도 산란된 음파가 입구에 45도 각도로 입사된다면, 원형인 입구는 타원형처럼 형성되며, 또한 제음구의 길이 역시 다르게 계산된다. ③ Resonance frequency : In the drawing, the entrance 211 through which sound waves flow is implemented as a circle, but triangles, squares or polygons are also suitable. Also, when designing the direction plate, the equivalent length of the bottleneck presented by the Helmholtz resonator can be increased or decreased by increasing or decreasing the length (hereinafter referred to as ' length of the sound control port') from the inlet 211 to the outlet 212. . In addition, depending on the angle at which the sound wave enters the inlet, the size of the inlet's cross-sectional area is calculated differently even if the inlet 211 has the same cross-sectional area. For example, even if it is a circular inlet, if the scattered sound waves are incident on the inlet at an angle of 45 degrees, the circular inlet is formed into an oval shape, and the length of the sound control sphere is also calculated differently.
도면에서 타공된 제음구(210)의 입구(211)가 크게 되어 있지만 이는 이해를 돕기 위한 예이며, 실제 입구(211)의 직경은 0.1 ~ 50 mm로 작으며, 또한 입구의 개공율(또는 타공율)은 방음패널의 내구성과 디자인에 따라 또는 음파의 흡수율과 반사율의 계산에 따라 다를 수 있다.In the drawing, the inlet 211 of the perforated sound control port 210 is enlarged, but this is an example to aid understanding. The actual diameter of the inlet 211 is small, 0.1 to 50 mm, and the opening rate (or perforation rate) of the inlet is small. Rate) may vary depending on the durability and design of the soundproofing panel or the calculation of the absorption rate and reflectance of sound waves.
도 10은 아래에서 위로 올려다 보았을 때 상기 제음구(210)의 모양을 나타내고 있다. 상기 제음구는 도 10 또는 도 8처럼 제음구의 길이가 같을 때 규칙적으로 또는 제음구의 길이가 다를 때 불규칙적으로 나열될 수 있다.Figure 10 shows the shape of the sound control device 210 when viewed from below. The sound control devices may be arranged regularly when the length of the sound control devices is the same, or irregularly when the lengths of the sound control devices are different, as shown in FIG. 10 or FIG. 8 .
도11처럼 상기 제음구의 내부면(221)과 부딪힌 음파는 열려진 출구(212)의 방향으로 방향판(201)의 뒤쪽 경계면을 따라 이동하면서 일부 음파는 또다른 제음구의 외부면(222)과 충돌하게 된다. 그러나 제음구(210)의 외부면(222)이 도 12처럼 반구형 돔 모양 또는 도 9와 같이 삼각형 판의 바깥쪽과 같이 생겨 있어 충돌한 음파는 일부 반사와 산란이 발생하지만 대부분의 음파는 같은 방향을 향해 이동하게 된다. 결과적으로 음파는 벽면과 충돌된 이후에 다시 왔던 방향으로 되돌아 간다.As shown in Figure 11, the sound waves that hit the inner surface 221 of the sound control device move along the rear boundary surface of the direction plate 201 in the direction of the open outlet 212, and some of the sound waves hit the outer surface 222 of another sound control device. collide. However, the outer surface 222 of the sound control sphere 210 is shaped like a hemispherical dome as shown in FIG. 12 or like the outside of a triangular plate as shown in FIG. 9, so some reflection and scattering of the impacting sound waves occurs, but most of the sound waves travel in the same direction. moves towards. As a result, the sound wave returns in the direction it came from after colliding with the wall.
이때 방음패널 내부에서 이동하는 음파가 제음구(210)의 출구를 거쳐 다시 방음패널의 정면으로 나아가 입사되는 음파와 상쇄되지만 일부 음파는 보강 간섭에 의한 잔향이 발생할 수 있다. 따라서 천장 내부의 잔향을 줄이고자 한다면, 상기 출구(212)의 단면적의 크기를 상기 입구(211)의 단면적의 크기보다 작게 만드는 것이 좋다. 또한 앞에서 언급한 공명 튜브에서 이야기한 것처럼 벽(또는 차단면)과의 거리가 너무 작다면 상쇄파를 만들 수 없으므로 적어도 제어하고 자 하는 음파가 가지는 파장의 크기에 반이 되도록 상기 음파의 이동을 막는 벽(또는 차단면)으로부터 첫번째 위치한 상기 제음구의 상기 입구의 중심점까지의 길이가 상쇄하고자 하는 음파의 파장에 반(예를 들어 500Hz 주파수를 가지는 음파의 경우 34cm)이 되도록 맞추어 주어야 한다.At this time, the sound waves moving inside the soundproofing panel pass through the exit of the soundproofing port 210 and then go back to the front of the soundproofing panel and cancel out the incident sound waves, but some sound waves may cause reverberation due to constructive interference. Therefore, if you want to reduce the reverberation inside the ceiling, it is better to make the cross-sectional area of the outlet 212 smaller than the cross-sectional area of the inlet 211. Also, as mentioned in the resonance tube mentioned earlier, if the distance to the wall (or blocking surface) is too small, a canceling wave cannot be created, so it prevents the movement of the sound wave so that it is at least half the size of the wavelength of the sound wave to be controlled. The length from the wall (or blocking surface) to the center point of the first entrance of the sound control device must be adjusted to be half the wavelength of the sound wave to be canceled (for example, 34 cm for a sound wave with a frequency of 500 Hz).
벽이나 천장의 면적이 넓어 방음패널(100)을 이어 부착해야 한다면, 도 4내지 도 5처럼 상기 방음패널 내부의 상기 공동구(206)는 차단면을 사용하지 않고 이어 부착된 방음패널의 공동구(206)와 서로 연결시킬 수 있다. 상기 공동구를 서로 연결된다면, 비어 있는 공간의 전체 체적이 증가하게 되어 저주파에 대한 공명 주파수를 만들어주기 쉬운 환경이 조성된다.If the area of the wall or ceiling is large and the soundproofing panels 100 need to be connected and attached, the common openings 206 inside the soundproofing panels, as shown in Figures 4 and 5, are connected to the joints 206 of the soundproofing panels attached without using a blocking surface. ) can be connected to each other. If the cavities are connected to each other, the total volume of the empty space increases, creating an environment in which it is easy to create a resonance frequency for low frequencies.
결론을 이야기하여 본발명은 앞에서 언급한 바와 같이 입구의 단면적과 출구의 단면적이 같다하더라도 입사되는 음파의 각도에 따라 또는 개별 제음구의 상기 입구의 단면적의 크기를 다양화시키는 동시에 상기 출구의 단면적의 크기를 상대적으로 상기 입구의 단면적의 크기보다 작게 만들수록 공명 주파수의 폭을 넓힐 수 있다. 그러나 만약 상기 입구와 상기 출구의 단면적을 조절할 수 없다면, 또다른 방법으로 제음구의 길이 역시 별도 굴곡없이 직선으로 만든다든가 또는 앞에서 언급한 것처럼 음파의 방향을 바꾸기 위해 일부 제음구를 반구형 돔 모양으로 만들어 등가 길이를 변화시키고 또한 2개이상의 방음패널을 연결하여 상기 공동구(206)의 체적을 증가시키거나 또는 상기 격벽(208)을 사용하여 상기 공동구(206)를 분리시키는 방법으로 공명 주파수의 대역폭을 넓히거나 줄일 수 있다.In conclusion, the present invention, as mentioned above, even if the cross-sectional area of the inlet and the cross-sectional area of the outlet are the same, the size of the cross-sectional area of the inlet is varied according to the angle of the incident sound wave or of the individual sound control port, and at the same time, the cross-sectional area of the outlet is varied. By making it relatively smaller than the size of the cross-sectional area of the inlet, the width of the resonance frequency can be widened. However, if the cross-sectional area of the inlet and the outlet cannot be adjusted, another method is to make the length of the sound control sphere straight without any bends, or, as mentioned earlier, make some sound control spheres into a hemispherical dome shape to change the direction of the sound wave. By changing the equivalent length and connecting two or more soundproofing panels to increase the volume of the cavity 206 or by separating the cavity 206 using the partition wall 208, the bandwidth of the resonance frequency is expanded. Or it can be reduced.
④ 음파의 에너지 소모 : 상기 반사판(202)은 도 5와 같이 ◀처럼 45각도로 세워진 사각형이나 압착기로 압력을 가해 만든 울퉁불퉁한 요철 또는 원뿔 모양 또는 원기둥 모양 또한 하나 이상의 혼합된 모양을 가진 회절구(回折具)(203)가 규칙적 또는 불규칙적으로 나열되도록 만들 수 있다. 상기 회절구(203)은 방음패널 내부에서 이동하는 음파와 마찰 및 충돌을 유발시켜 음파가 가진 에너지를 소멸시키는 역할을 수행한다. 회절구는 음파의 마찰과 회절을 요구하기 때문에 별도 디자인과 모양을 요구하지 않는다. ④ Energy consumption of sound waves : The reflector 202 is a square erected at a 45 angle like ◀ as shown in FIG. 5, or a diffraction sphere (回折具) (203) can be made to be arranged regularly or irregularly. The diffraction sphere 203 serves to dissipate the energy of the sound waves by causing friction and collision with the sound waves moving inside the soundproofing panel. Since the diffraction sphere requires friction and diffraction of sound waves, it does not require a separate design or shape.
상기 반사판(202)은 아래와 같은 기능을 수행한다. 아래 소개한 음파의 방향은 하나의 예에 불과하다.The reflector 202 performs the following functions. The direction of sound waves introduced below is just an example.
1. 상기 공동구(206) 내부로 유입된 음파가 수음점으로 나가지 못하도록 차단하는 역할을 한다.1. It serves to block sound waves flowing into the cavity 206 from going out to the receiving point.
2. 상기 공동구(206) 내부로 유입된 음파는 수직 또는 수평 방향으로 이동하는 동안에 제음구(210)와 회절구(203)와 부딪혀 마찰과 회절이 발생하게 된다. 2. The sound waves flowing into the cavity 206 collide with the soundproofing sphere 210 and the diffraction sphere 203 while moving in the vertical or horizontal direction, causing friction and diffraction.
3. 차단면(204)이나 벽면에 부딪혀 다시 반사되는 음파들 가운데 일부 음파는 상기 제음구의 음파가 유입되는 출구를 통해 방음패널의 전면으로 나가게 된다.3. Among the sound waves that hit the blocking surface 204 or the wall and are reflected back, some sound waves go out to the front of the soundproofing panel through the sound wave inflow outlet of the soundproofing hole.
상기 방향판(201)에 도 5와 같이 볼록하거나 또는 오목하거나 또는 사각형 모양의 요철(205)을 부착하여 제음구(210) 안으로 들어오지 못하고 반사되는 음파에 대해 에너지를 감소시키기 위한 산란을 발생시킨다.Convex, concave, or square-shaped irregularities 205 are attached to the direction plate 201 as shown in FIG. 5 to generate scattering to reduce the energy of sound waves that do not enter the soundproofing hole 210 and are reflected.
100 : 방음패널
106 : 소음패킹
201 : 방향판
202 : 반사판
203 : 회절구
204 : 차단면
205 : 요철
206 : 공동구
207 : 연결부재
208 : 격벽
209 : 격벽홀
210 : 제음구
211 : 제음구의 입구
212 : 제음구의 출구
221 : 제음구의 내부면
222 : 제음구의 외부면
400 : 슬래브
410 : 벽100: Soundproof panel 106: Noise packing
201: direction plate 202: reflector 203: diffraction sphere
204: Blocking surface 205: Irregularity 206: Utility port
207: Connecting member 208: Bulkhead 209: Bulkhead hole
210: Sound control port 211: Entrance of sound control port 212: Exit of sound control port
221: inner surface of sound control mouth 222: outer surface of sound control mouth
400: slab 410: wall
Claims (8)
상기 음파가 수음점에 도달하지 못하도록 차단하는 반사판; 및
상기 방향판과 상기 반사판이 일정 간격으로 이격되어 상기 음파의 이동이 가능한 공동구;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 상쇄 간섭형 방음패널.Equipped with a plurality of soundproofing spheres that have an inlet through which sound waves enter and form a hemispherical dome or a geodesic dome or a triangular plate forming an inclination angle with the inlet to change the direction of travel of the sound waves to one side of the outlet where the sound waves exit. direction board;
a reflector that blocks the sound waves from reaching the receiving point; and
a cavity in which the direction plate and the reflector are spaced apart at regular intervals to allow movement of the sound waves;
A destructive interference type soundproofing panel comprising a.
상기 반구형 돔 또는 상기 지오데식 돔 또는 상기 삼각형 판의 개별 내부면과 수직을 이루는 법선 벡터는 상기 입구와 상기 출구의 경계면을 향하거나 또는 상기 출구를 향해 고정된 것을 특징으로 하는 상쇄 간섭형 방음패널.According to paragraph 1,
A destructive interference type soundproofing panel, wherein a normal vector perpendicular to the individual inner surfaces of the hemispherical dome, the geodesic dome, or the triangular plate is directed toward an interface between the inlet and the outlet or is fixed toward the outlet.
상기 방향판 및 상기 반사판의 경계면에 부착되어 상기 음파가 외부로 나가지 못하도록 차단하는 H 형상의 소음패킹;
을 추가 구비하는 것을 특징으로 하는 상쇄 간섭형 방음패널.According to paragraph 1,
H-shaped noise packing that is attached to the boundary surface of the direction plate and the reflector to block the sound waves from going out;
An offset interference type soundproofing panel, characterized in that it additionally includes.
상기 공동구의 공간을 분리시켜 상기 음파의 이동을 차단하는 격벽;
을 추가 포함하는 것을 특징으로 하는 상쇄 간섭형 방음패널.According to paragraph 1,
A partition separating the space of the cavity to block the movement of the sound waves;
An offset interference type soundproofing panel, characterized in that it additionally includes.
상기 음파의 이동을 막는 차단면 또는 벽면으로부터 이격되어 있는 상기 입구의 중심점까지의 길이가 상쇄하고자 하는 음파의 파장에 반이 되는 것을 특징으로 하는 상쇄 간섭형 방음판.According to paragraph 1,
A destructive interference type sound insulation board, characterized in that the length of the center point of the entrance, which is spaced apart from the blocking surface or wall that prevents the movement of the sound waves, is half the wavelength of the sound wave to be canceled.
상기 방향판과 상기 반사판의 사이에 위치하여 상기 방향판의 상기 제음구의 상기 출구의 방향을 기준으로 반시계 방향 또는 시계 방향으로 90도내지 45도 단위로 회전된 제음구의 출구의 방향을 갖는 방향판;을 추가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 상쇄 간섭형 방음패널.According to paragraph 1,
It is located between the direction plate and the reflector and has the direction of the outlet of the sound suppression device rotated in increments of 90 to 45 degrees counterclockwise or clockwise based on the direction of the outlet of the sound suppression device of the direction plate. A destructive interference type soundproofing panel, characterized in that it is additionally provided with a direction plate.
상기 반사판은 상기 음파와의 마찰과 회절을 유도하는 회절구;
를 추가 구비하는 것을 특징으로 하는 상쇄 간섭형 방음패널.According to paragraph 1,
The reflector includes a diffraction sphere that induces friction and diffraction with the sound waves;
An offset interference type soundproofing panel, characterized in that it additionally includes.
상기 입구와 상기 출구와의 길이가 다르거나 또는 상기 입구의 단면적의 크기와 상기 출구의 단면적의 크기가 다른 상기 제음구를 적어도 하나 이상으로 가지고 있는 것을 특징으로 하는 상쇄 간섭형 방음패널.According to paragraph 1,
A destructive interference type soundproofing panel, characterized in that it has at least one soundproofing port whose length between the inlet and the outlet is different, or where the size of the cross-sectional area of the inlet and the cross-sectional area of the outlet are different.
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