공동주택 중량충격음 모듈레이션 발생 및 세대 간 전달 메커니즘 분석

Abstract

본 논문에서는 공동주택에서 발생하는 중량충격음의 모듈레이션 발생 메커니즘을 분석하고 다층 건축물에서 구조물을 통해 전달되는 층간소음 특성을 분석하였다. 현상 파악을 위하여 실제 건축물에서 중량충격원 가진에 의한 바닥 진동과 구조물의 내부 방사 소음을 측정하였다. 측정된 진동과 소음은 저주파 영역에서 인접한 고유진동수에 의해 모듈레이션 특성을 나타냈다. 이 트윈피크(twin peak)에서 측정한 바닥의 진동모드는 건물 벽과 상호작용에 의한 역 위상과 동 위상을 함께 나타냈다. 실제 건축물을 단순화한 축소 모델에서도 동일한 층간소음의 모듈레이션을 유발하는 트윈피크 현상을 확인할 수 있었다. 실험결과를 검증하기 위해서 레일리 에너지법(Rayleigh’s energy method)을 이용해 트윈피크의 주파수를 예측하고 바닥과 벽의 상호작용에 의한 주파수 변화를 해석하였다. 모듈레이션 특성이 층간소음의 성가심에 미치는 영향을 주관적으로 평가하고 정량화 하였다. 스펙트럴 요소법(spectral element method)을 적용한 2차원 예측모델을 통해서 바닥과 벽 사이의 경계강성과 압축하중이 트윈피크를 발생시키는 주요 인자임을 파악하고 실험적으로 검증하였다. 또한 충격 원으로부터 건물 전체로 전달되는 진동 및 소음특성을 파악하기 위해서 다층 공동주택에서 진동 및 소음 전달 특성을 분석하였다. 중량충격음의 층간 전달 메커니즘을 통계적 에너지 분석법(statistical energy analysis)을 이용해 정량적으로 예측하고 측정된 진동 및 소음에너지의 전달 특성과 비교하였다. 결과적으로 본 논문에서는 모듈레이션으로 발생되는 층간소음의 성가심 정도를 정량화함으로써 트윈피크의 현상 방지만으로도 소음저감 효과를 얻을 수 있는 방향을 제안하였으며, 다층 건축물에서 진동, 소음에너지의 전달 특성을 파악하여 층간소음, 진동의 새로운 분석 방법에 접근하였다.