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김태민 ( Tae-min Kim ),김정태 ( Jeung-tae Kim ),박광현 ( Gwang-hyun Park ),손정곤 ( Jung-gon Son ),류래언 ( Le-on Ryu ),고효인 ( Hyo-in Koh ) 한국환경기술학회 2015 한국환경기술학회지 Vol.16 No.2
철도 차량의 주행 소음은 철도 변 인근 지역에 소음피해를 발생시킨다. 발생된 철도 소음 전파를 저감시키기 위해 직접음 차단의 방안으로 방음시설이 설치되고 있다. 터널형 방음벽은 방음시설의 일종으로 벽면과 지붕까지 방음재료로 구성되어 있기 때문에 상부로 전파되는 직접음을 차단할 수 있어 고층에서의 소음 저감 효과가 우수하다. 하지만, 터널형 방음벽을 철도교량 위에 설치하기 위해서는 구조적 안정성이 고려되어야 하며, 필요시 보강 작업이 요구 된다. 또한, 풍하중, 유지보수 문제도 고려되어야 한다. 본 연구에서는 하중 및 풍하중 저감과 더불어 고층 건물에 대하여 효과적인 소음대책이 이루어지기 위한 터널형 방음벽 설계방안을 제시한다. 터널형 방음벽의 측면부분 개방을 통해 방음효과는 유지하며 외부 유동에 의한 풍하중 저감 설계 방안을 함께 고려하였다. 풍하중 저감을 위한 구조 설계 검토 시 교량 위에 선로가 존재하는 조건 하에서 풍하중에 의한 구조 검토를 수행하여 풍하중 저감 및 경량화가 가능한 터널형 방음벽 설계 방향을 제시하였다. Railway noise problems generates social issues in residential areas around railway. In order to reduce noise, soundproof facilities is considered as a way to block the direct noise path which is the main noise sources. Tunnel type soundproof walls that protects direct train noise path by applying sound materials on sides and roof provide an advantage to reduce noise more effectively than noise barriers that have only walls. Especially, it is effective from high-rise apartments because it is able to cut the direct sound by middle and upper floors. In a case of railway on bridge, however, there are constraints such as economic cost, weight requirement and wind load effect. Also maintenance problem is another concern, too. In this study, a design concept of tunnel type soundproof walls for its weight, wind load and noise reduction applying to railway is proposed. The side part that has loading effect due to wind turns out to be a main target of this tunnel type soundproof walls design. A partial opening is the proposed design concept since it reduces the wind loading effect remaining the noise reduction level to high-rise building residents.
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김태민(Tae-min Kim),김정태(Jeung-Tae Kim),박광현(Gwang-Hyun Park),김현무(Hyun-Moo Kim) 한국철도학회 2015 한국철도학회 학술발표대회논문집 Vol.2015 No.10
본 연구에서는 철도 교량 위를 주행하는 철도 소음에 의한 고층 공동주택 거주민들의 철도 소음 피해를 최소화할 뿐 아니라, 방음시설에 미치는 풍하중 및 자중을 동시에 감소시키는 방안으로 터널형 방음벽의 벽면부 개방을 검토하였다. 광음향기법, 전산 유체역학 및 구조 역학을 이용하여 방음 효과, 유동 효과 및 구조 경량화가 고려된 터널형 방음벽 설계 및 효과를 예측하였다. 해석결과, 터널형 방음벽의 벽면부를 부분 개방하여 경량화 및 풍하중 감소 효과를 얻을 수 있었으며, 방음시설의 풍하중은 최대 30 % 감소되었다. 부분개방으로 인해 철도소음의 피해가 특정 높이에서 증가하기 때문에 이를 보완하기 위하여 개방된 부분에 소음기 형태의 음향 루우버 설치를 검토하였다. 음향 루우버의 경우 기존 방음재료의 차음성능과 유사한 성능이 존재하도록 개공율에 따른 유동 해석과 차음성능 해석을 수행하였다. 개공율 30~40 % 개방 시, 차음성능 10 ㏈를 만족하며 풍하중이 약 25 % 저감되는 것으로 분석되었다. 결과적으로 터널형 방음벽의 벽면부 개방과 음향 루우버 설치는 경량화 및 풍하중에는 긍정적인 효과를 보여주며, 부분 개방과 함께 적절한 방음 재료와 방음설계가 동시에 적용될 경우, 거주민들이 요구하는 5~10 ㏈ 수준의 소음저감 효과가 나타나는 것으로 분석되었다. In the present study, a tunnel type soundproof wall with partial opening is proposed to reduce the environmental noise caused by railway vehicles traveling on bridge to residents of high-rise apartment buildings while minimizing the load due to wind and the weight of the wall. Applying the principles of the computational fluid dynamics and structural mechanics, and the ray tracing method, the reduction in noise as well as the overall weight of soundproof walls is estimated. Analysis results show proposed soundproof wall with partial opening weigh less while reducing wind loading by up to 30%. To prevent direct propagation of sound through opening in the wall, an acoustic louver which is a type of silencer could be considered for the opening. In order to achieve similar noise effect with existing insulation material, fluid flow and insulation effect of acoustic louver is analyzed. As the opening considered is in the range of 30 ~ 40 % of the total length of the soundproof wall, noise effect and wind load are reduced by 10 ㏈ and 25 % respectively. Consequently, opening some part of tunnel type soundproof walls and installing louver on wall opening have effect on weight-reduction and wind load. If partial opening is applied with proper sound materials applications, a gain of additional 5~10 ㏈ noise reduction can be achieved.
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김태민 ( Tae-min Kim ),김정태 ( Jeung-tae Kim ) 한국환경기술학회 2017 한국환경기술학회지 Vol.18 No.1
본 연구에서는 철도 주행 중 발생하는 소음 피해를 저감하고자 설치되는 방음터널의 풍하중을 저감하기 위한 방안으로 벽면부를 일부 개방하였다. 개방된 개구부에는 소음기 형태의 음향 루우버를 설치하였으며, 풍하중 저감 효과를 풍동 실험을 이용하여 분석하였다. 개구부의 비율은 0, 9 12, 36, 50%로 총 5 가지 모델을 구축하였으며, 도심지 평균 유동 속도로 가정하여 15 m/s에서 풍동 실험을 수행하였다. 사용된 풍동시험 장치의 건폐율을 고려하여 교량 모델의 축소비를 1:40으로 설계하였으며, 항력, 양력 및 모멘트 풍하중을 측정하였다. 연구 결과 개구율 증가에 따라 항력 풍하중이 크게 감소하였으며 양력 풍하중 및 모멘트 풍하중은 일부 증가하거나 영향이 미비하였다. 하지만 개구율 50%에서는 양력 풍하중 성분이 증가하여 36% 개구율이 가장 효과적으로 풍하중을 저감 시키는 것으로 분석되었다. 결과적으로 방음시설의 벽면부 개방이 일반 방음벽 대비 소음 저감 효과가 고층부까지 10 dB 가능하였으며, 풍하중 저감에 효과적인 것으로 판단된다. This research is to examine the wind loading effect of a noise protection roof when its side areas are exposed to a partial opening. When a noise protection roof is constructed on a bridge or a high-rise building complex, as an example, the side loading forces and moments due wind may cause a structural damage so that the noise protection roof has to be designed to sustain the strong forces and moments which may lead to heavy structures of the noise protection roof elements. The opening area ratios considered are 5 cases: 0, 9, 12, 36, and 50% respectively. Based on the scaled model of 1:40 ratio, the wind tunnel testing has been conducted at the speed of 15 m/s that is an average wind speed in a city area. The measured values from the wind tunnel testing are the lift, drag forces and moment. The result shows that the dag forces reduced a lot as the opening ration increases. The lift forces and the moments, however, have no much variation while the ration changes from 0 to 36%. When the ration reaches to 50%, the lift forces begin to be increased. It turns out that 36% of opening area ration is the best choice since the wind loading forces and the noise reduction are obtained simultaneously. We conclude that the partial opening design of a noise barrier seems to be a meaning engineering tool for the high-rise building complex application.
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