Improvement of the sound insulation and sustainability of wall and ceiling structures using resilient channels in residential buildings

Abstract

본 연구는 주거용 건물에서 발생하는 소음 문제인 실간 공기전달음과 상하층간 바닥충격음을 저감하기 위한 공법개발에 관한 연구를 진행했다. 공법개발의 연구 방향은 장수명 및 고층 건물에 적합하도록 콘크리트 벽 대신 석고 보드 벽을 적용했다. 그러나 석고 보드 벽체는 콘크리트 벽체에 비해 저주파 대역의 방음 성능이 떨어지는 단점이 있다. 따라서 이 문제를 해결하기 위해 저주파 공진 현상 제어 기술에 대한 연구가 진행되었다. 또한, 하부층 천정에서 발생하는 공진 현상에 의해 바닥 충격음이 증폭되는 현상을 해결하기 위해 타공 석고 보드와 흡음재의 조합 시공을 연구했다. 마지막으로 최종 선정된 공진 제어 기술을 실제 건물에 적용하고 사용성과 지속 가능성에 대해 콘크리트 벽과 비교 평가했다. 탄성채널의 형상을 최적화 하기 위한 실험 결과 탄성 채널의 두께가 얇아 질수록 차음성능이 증가하고 두께가 1.0mm에서 0.8mm로 감소하면 차음성능이 3B 개선되고 스터드의 두께를 1.0mm에서 0.8mm로 줄이면 차음 성능이 1dB 개선됐다. 또한 탄성 채널과 스터드의 설치 간격에 따른 차음 성능을 평가 한 결과, 탄성 채널의 설치 간격은 차음성능에 영향이 없었으나 설치 간격을 450mm에서 600mm로 늘렸을 때 차음성능은 1dB 개선됐다. 또한 개발된 공법으로 만들어진 벽체의 두께는 151mm 로 콘크리트 벽체보다 49mm 얇지만 차음성능은 6dB 높은 것으로 평가됐다. 또한, 천장공법과 관련해서 공동 주택 천장에 탄성 채널과 타공 석고보드, 흡음재를 조합하여 적용했을 때 바닥 충격음 감소 효과에 대한 실험을 진행 하였다. 국내 아파트 여건상 바닥 슬래브와 천장 마감 사이에 200mm의 공기층이 존재하는데 공기 스프링 작용에 의해 바닥 충격음이 증폭되는 현상이 있다. 따라서 타공 석고보드를 적용하여 공기스프링 작용을 억제하였으며 수음실의 흡음력을 높이기 위해 타공 석고보드 상부에 흡음재를 설치했다. 그 결과 중량충격음이 9dB 감소하는 것으로 나타났다. 마지막으로 탄성채널이 적용된 벽체를 실제 건물에 적용하기 위한 사용성 평가와 지속 가능성 평가도 진행했다. 그 결과 내구 평가에서 BS 5234-2 기준에 의거 한 SD (Severe Duty) 등급을 확보하여 구조적인 안정성을 확보했으며, 콘크리트 벽체 대비 경제성 14.7 % 절감, LCCO2 배출량 59 % 감소, LCC 30.4 % 절감 효과가 있다.