공동주택 발코니 확장에 따른 바닥 충격음 측정 및 평가 연구

송국곤 전남대학교 대학원 2009 국내석사

우리나라의 대표적인 주거 형태인 공동주택에서의 발코니 공간은 외부 소음, 결로, 에너지 소비 등 각종 환경 문제에 대한 취약점이 부각되어 연구를 통해 자주 다루어지고 있다. 이 가운데 바닥 충격음 관련 연구는 아직 체계화되어 있지 않으며, 발코니 확장으로 인한 거실 공간의 증가는 표준 측정 방법과도 깊은 관련이 있다. 따라서 본 연구에서는 거실 전면의 발코니가 확장된 아파트를 대상으로 바닥 충격음 차단 성능을 측정함으로써 측정 및 평가 방법에 따른 바닥 충격음 차이를 살펴보고자 하였다. 측정 및 평가 분석 결과, 공동주택의 발코니 부분을 확장하는 것은 바닥 충격음 차단 성능에 영향을 미칠 수 있음을 알 수 있었다. 발코니를 사전 확장하는 경우 바닥 구조의 균일한 시공이 가능하며 내력벽이 발코니 부분까지 시공되어 구속시키므로 충격원의 전달에 차이를 적게 가져오나, 사후 확장하는 경우 바닥 구조의 단면에 차이가 있고 발코니 부분까지 내력벽이 시공되지 않아 캔틸레버 형태로 구성되므로 확장에 따른 바닥 충격음 레벨의 차이가 크게 나타났다. 따라서 측정 방법에 있어서 확장형 평면에 대해서는 비확장형과 다른 값을 야기하므로, 공간을 기준으로 확장형에 대한 새로운 측정 방법을 채택하는 것이 바람직할 것으로 사료된다.

바닥충격음 저감용 완충재의 현장 관리방안 : EPS 완충재 동탄성계수를 중심으로

송국곤 전남대학교 2019 국내박사

The number of apartment in Korea has been steadily increasing. It is expected that the spread of apartment will continue to increase due to the overdevelopment of the metropolitan population and the redevelopment and reconstruction of existing residential areas. The apartment has the problem that it is vulnerable to adjacent noise because the upper and lower, left and right houses share the wall and the floor, and the piping and wiring are installed so as to pass through the inside of the house structure. A method to reduce the floor impact sound of a apartment was implemented on the slab to construct the floating floor structure. In this study, a method for on-site measuring the dynamic stiffness of a resilient materials which separates the concrete slab and the lightweight foamed concrete and the finished mortar was investigated. In order to confirm the correlation between the dynamic stiffness of the resilient material and the floor impact sound level, the relationship between the resilient material in the limited experimental conditions was confirmed through laboratory experiments and the relationship with the on-site measurement results was confirmed. In order to analyze the reason why the relationship between the dynamic stiffness and the floor impact sound level in on-site is lower than the laboratory results, the results of each influence factor were analyzed. Finally, to manage the quality of resilient materials in on-site, management methods for each influencing factor and method for securing floor impact sound insulation performance were proposed. The conclusions of this study are summarized as follows. (1) As a result of comparing the dynamic stiffness of the resilient material with the heavy floor impact sound level in laboratory, the heavy floor impact sound level at 63 ㎐ decreased with the dynamic stiffness increases and at 125 ㎐ decreased with the dynamic stiffness decreases. The correlation between dynamic stiffness and heavy floor impact sound level was high. And in the field, it is important to manage the dynamic stiffness to improve the heavy floor impact sound reduction performance. (2) The results of the measurement of heavy floor impact sound according to the dynamic stiffness of the resilient material in the field conditions showed that the correlation between the two indicators was not high. It is considered that the factors other than the dynamic stiffness of the resilient material were considered to be caused by the change of the construction and curing process in the installation of the resilient material and the upper structure in the construction field. (3) When the dynamic stiffness is measured, the dynamic stiffness of the same specimen depends on the mass per area of the load plate. There was no difference in the dynamic stiffness due to the material of the load plate. The resonance frequency of the vibration system decreases when the mass per area of the load plate increases. (4) When the dynamic stiffness was measured using a fixed-size load plate, the dynamic stiffness tended to increase as the size of the specimen increased with the size of the load plate. The size of the sample increased until it became larger than the sample thickness with respect to each corner of the sample. If the size of resilient material is lager than load plate size added thickness of specimen, the dynamic stiffness is constant. The dynamic stiffness of the sampling specimen from full-size sample is measured by sampling from the same sample due to the influence of the bottom surface and the vicinity of the measuring point, and the deviation is large. (5) The dynamic stiffness of the resilient material is low at the joint position of each full-size specimen. and the dynamic stiffness of the resilient material is very low. It is very important to select the measurement point in the on-site quality control of dynamic stiffness of resilient material. The effect of the unevenness of the concrete slab on the measurement of dynamic stiffness of the resilient material was found to vary up to 3.9 MN/㎥ according to the unevenness. (6) It is necessary to use the measured dynamic stiffness of the resilient material measured in the laboratory as the standard for checking the quality of the resilient material in the field. Therefore, the variables that may be caused by the difference between the laboratory conditions and the field conditions should be minimized. The load plate used for the laboratory measurement should be used for the on-site measurement also. (7) Since the deviation of the dynamic stiffness of the resilient material unit greatly occurs, it is necessary to minimize the area to be cut and connect. Also, it is necessary to measure the dynamic stiffness of the resilient material at the site avoiding the joints, and to inspect on the center point of each unit sample. (8) In order to control the quality of the dynamic stiffness of the resilient material in the field, it is necessary to control the construction process of the resilient material. In comparison with the dynamic stiffness, it is necessary to limit the management range. As a result of comparison with the laboratory results, there was a difference in the single number quantity (Li,Fmax,AW) of the heavy weight floor impact sound of about 1.5 ㏈ in the range of ± 20% of the reference value of dynamic stiffness. (9) In the future research, it is necessary to establish the site management standard for the floor impact sound resilient materials according to the types of resilient materials and site conditions, and to minimize the floor impact sound reduction performance variation by the resilient material quality in the field and to secure the floor impact sound reduction performance by the resilient material. 우리나라의 공동주택은 꾸준히 증가 추세에 있으며, 현재도 과밀화된 수도권 인구 분산 대책으로 신도시 정책을 추진 및 기존 주거지역의 재개발 및 재건축 등으로 인해 공동주택의 보급이 지속적으로 늘어날 것으로 예상된다. 공동주택은 상하, 좌우의 주택이 벽과 바닥을 공유하고 있고, 배관 및 배선이 주택 내부를 지나도록 시공하는 특징으로 인해 세대간 소음에 취약한 문제점을 갖고 있다. 본 연구에서는 공동주택 바닥충격음 저감을 위한 방안으로 뜬바닥 구조를 구성하기 위해 슬래브 위에 시공되어, 콘크리트 슬래브와 상부의 경량기포 콘크리트, 마감 모르타르를 분리시키는 역할을 하는 완충재의 동탄성계수를 보다 정확하게 측정하기 위해 현장에 시공된 완충재의 동탄성계수를 측정할 수 있는 방법에 대해 고찰하였다. 완충재의 동탄성계수와 바닥충격음간의 상관관계를 확인하기 위해 실험실 실험을 통해 제한된 실험조건에서 완충재의 관계를 확인하였고, 현장 측정결과와의 관계를 확인하였다. 현장에서 동탄성계수와 바닥충격음레벨과의 관계가 실험실 결과에 비해 상관성이 낮게 나타나는 원인을 분석하기 위해 각 영향요인별 측정 결과를 분석하였다. 마지막으로 현장에서 완충재의 품질관리를 위해 각 영향요인별로 관리방안을 제안하고, 바닥충격음 성능 확보를 위한 방안을 제시하고자 했다. 본 연구를 통한 결론을 요약하면 다음과 같다. (1) 완충재의 동탄성계수 실험실 측정결과와 중량 바닥충격음 실험실 측정결과를 비교한 결과, 63 ㎐에서는 동탄성계수가 높을수록 중량 바닥충격음 레벨이 낮아지고, 125 ㎐에서는 동탄성계수가 낮을수록 중량 바닥충격음 레벨이 낮아지므로, 뱅머신에 의한 중량 바닥충격음 단일수치평가량 레벨은 동탄성계수가 높을수록 63 ㎐에서의 바닥충격음 레벨이 낮게 측정되어 유리하다. 동탄성계수와 중량 바닥충격음 레벨간의 상관성이 높게 평가되었고, 현장에서도 동탄성계수를 관리하는 것이 중량 바닥충격음 저감 성능을 향상시키 위해 중요하다. (2) 현장 조건에서 완충재의 동탄성계수에 따른 중량 바닥충격음 측정결과를 확인한 결과에서는 두 지표 사이의 상관성이 높지 않은 것으로 나타났다. 이는 현장에서 완충재 및 상부 구조 설치 시 시공 및 양생 과정 등에 따른 변화 요인이 발생하여 완충재의 동탄성계수 이외의 변수가 작용했을 것으로 사료 된다. (3) 동탄성계수 측정 시 동일한 시료에 대해서 하중판의 재질 및 면밀도에 따른 동탄성계수 측정 결과는 하중판의 면밀도가 높아질수록 동탄성계수도 높게 측정되고, 재질에 의한 차이는 없는 것으로 나타났다. 이때 하중판 면밀도가 증가 시 진동계의 공진주파수는 감소하는 것으로 나타났다. (4) 고정된 크기의 하중판을 이용하여 동탄성계수를 측정할 때, 시료의 크기가 하중판의 크기를 기준으로 커질수록 동탄성계수가 증가하는 경향을 나타냈다. 시료의 크기가 시료 각 모서리를 기준으로 시료 두께만큼 커질 때까지 증가하다 그 이후로는 일정한 결과를 나타냈다. 온장으로 설치된 시료의 동탄성계수 현장 측정결과는 바닥면 및 측정지점 주변의 영향으로 동일 시료를 샘플링하여 측정한 실험실 결과를 비교하여 그 편차가 크게 발생한다. (5) 완충재의 동탄성계수 측정 시 온장 시료 연결부위에서 동탄성계수가 낮게 측정되었으며, 현장에서 시공된 완충재의 동탄성계수 품질관리에 있어서 측정지점의 선정이 매우 중요하다. 바닥판의 요철이 완충재 동탄성계수 측정에 미치는 영향을 확인한 결과, 요철에 따라 최대 3.9 MN/㎥까지의 편차가 발생하였다. (6) 현장에서 완충재의 품질 점검 기준으로 실험실에서 측정하여 제시된 완충재의 동탄성계수를 사용할 필요가 있다. 따라서 현장 조건에서 실험실 조건과의 차이로 인해 발생될 수 있는 변수를 최소화 해야 한며, 하중판의 경우 실험실 측정에 사용되는 하중판을 사용하도록 해야 한다. (7) 완충재 단위 시료의 연결부위에서 동탄성계수의 편차가 크게 발생되므로 시공 시 재단하여 연결하는 부위를 최소화 하고, 현장에서 동탄성계수 점검 시에도 연결부위를 피하여 측정하고 각 단위 시료의 중앙점 위주로 점검을 진행할 필요가 있다. (8) 현장에서 완충재의 동탄성계수 품질 관리를 위해 완충재 시공 공정의 관리가 필요하며, 동탄성계수 점검 시 실험실 측정결과를 통해 기준이 되는 동탄성계수와 비교하여 바닥충격음 편차가 최소화 될 수 있도록 관리 범위를 한정할 필요가 있다. 실험실 측정결과와 비교를 통해 확인한 결과 동탄성계수 기준값의 20 % 범위에서 약 1.5 ㏈의 중량 바닥충격음 단일수치 평가량(Li,Fmax,AW)의 차이가 발생되었다. (9) 향후 후속 연구를 통해 완충재 종류별, 현장 조건별로 바닥충격음 완충재의 현장 관리 기준을 마련하여 현장에서 완충재 품질에 의한 바닥충격음 저감성능 편차를 최소화하고 완충재에 의한 바닥충격음 저감성능 확보를 위한 연구가 필요할 것으로 사료된다.