전동차 운행소음의 실험적 예측기법 및 소음투과손실 향상 설계 연구 = (A) study on the improvement of sound transmission loss and the experimental prediction method of interior noise for subway train

국문 초록 (Abstract)

도시철도의 신설 노선은 건설비 및 선로 유지보수 비용의 절감을 위해, 낮은 터널과 콘크리트 도상으로 시공되고 있다. 이러한 터널내부 구조의 변경은 소음의 난반사 및 흡음효과를 감소시킴으로써, 결과적으로 외부소음과 전동차 객실 내 소음수준을 높이는 결과를 야기하였다. 그러나 국민의 생활수준이 향상됨에 따라 도시철도 차량도 기존의 이동수단을 넘어 안락함을 요구하고 있다. 이에 따라, 본 연구에서는 실측데이터를 기반으로 도시철도 차량의 실내소음을 저감하는 방법에 대해 연구를 수행하였다.
이를 위하여 도시철도의 궤도구조와 지하철 7호선 구간에서 임시열차 운행시 실측된 결과를 분석하여 콘크리트 구조의 터널내부 소음특성을 분석하고, 전동차 객실 내외부의 소음을 측정/분석하여 전동차 실내·외부의 속도에 따른 회귀분석 그래프를 국내 처음으로 제시 하였다.
또한 전동차의 투과손실 향상을 위해 시편을 제작하고 투과손실을 측정/분석하였으며, 전동차 부위별 투과손실 설계를 직접 적용 제작한 후 실측을 통하여, 예측과 비교분석함으로써 전동차 투과손실 설계의 적정성을 검증하였다.
또한 전동차 설계 및 소음예측 시 사용될 수 있는 예측식을 제시하였고, 차량 제작 후 비교 분석하였다.
기존차량의 80km/h 주행 시 실내소음은 85.5dB[A] 이었으나 본 연구에서 제시된 방안에 의한 차량의 실내소음은 78.2dB[A] 로 예측되었고, 실제 차량 제작 후 측정결과 실내소음은 74.9dB[A]로 나타났다. 이는 예측치 보다 3.3dB[A]가 낮게 나온 값으로, 차량 제작 당시에 객실 내 소음수준 예측을 목적으로 측정된 설계안에 비하여 기밀 유지와 투과손실 향상을 위해 출입문 시스템 개선, 차음 향상을 위해 천장과 차량 통로 벽 등의 소음저감 설계를 추가로 보완하였기 때문이다. 이러한 추가 보완설계 및 저감치를 분석하여 보았을 때에 본 연구에서 제안한 예측식은 충분히 활용 가능하다 할 수 있다.
회귀분석을 통하여 제시된 차량 실내외 소음 측정 그래프를 활용 하면 콘크리트 도상의 2기 지하철과 유사한 단면 형상을 지닌 지하철 터널 구간에서의 속도 및 위치별 소음도를 예측할 수 있다. 이러한 표를 활용함으로써, 향후 도시철도 건설 시 소음 측정 및 평가를 위한 임시 열차 운행 및 소음측정 장비 등의 설치와 인력이 투입 되는 것을 최소화 할 수 있다.
그리고 본 논문에서 제시된 예측방법을 활용하면 자갈 도상 터널을 포함한 각종 지하 터널에 대해서도 객실 내 소음예측을 수행할 수 있을 것이다.

목차 (Table of Contents)

• I. 서론 1
• II. 소음의 기초 이론 4
• 1. 청감 보정 소음수준 4
• 2. 잔향 4
• 3. 소리의 흡음 5
• 4. 차음(Insulation of sound)6
• III. 환경기준 8
• 1. 국내외 철도소음 환경기준 8
• 2. 전동차 객실 내 소음 표준사양 9
• IV. 지하철 소음에 대한 고찰 12
• 1. 지하철 소음원에 대한 분석 12
• 2. 발생원인 및 소음전파경로 14
• 3. 선진국 지하철의 소음현황 15
• 4. 소음저감대책 23
• 5. 소음저감대책별 저감효과 비교분석 25
• 6. 서울시 및 수도권 지하철의 소음현황 26
• 7. 서울시 7호선 주행 시 실내외 소음 측정 및 분석 28
• V. 서울시 7호선 및 8호선 객실 내 소음저감 설계 71
• VI. 객실 내 소음수준의 예측 93
• 1. 주행 시 차량 외부소음수준 93
• 2. 기밀 유지에 관한 고찰 94
• 3. 투과손실 향상을 위해 선정된 부위별 시편 측정결과 및 객실 내 소음수준 예측 96
• 4. 차량제작 후 실측결과 및 예측과 실측결과의 상호 비교 및 분석 99
• 5. 전동차 제작 시 향후 소음예측의 활용 103
• VII. 결론 108
• VIII. 참고문헌 109
• ABSTRACT 113