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[표지]

요약문

Summary

목차

제1장 서론 22

1. 연구 배경 및 필요성 22

1.1. 연구 배경 22

1.2. 연구 필요성 32

2. 연구 목표 및 추진 방향 34

2.1. 연구 목표 34

2.2. 추진 방향 35

3. 연구 추진 체계 및 추진 전략 37

3.1. 추진 체계 37

3.2. 연구 추진 전략 39

제2장 국내외 연구동향 40

1. 기술동향 40

1.1. 국내 기술 동향 40

1.2. 국외 기술 동향 47

2. 법 제도 및 특허 동향 50

2.1. 국제 및 국내 법 제도 50

2.2. 방음벽 특허 동향 53

3. 시장동향 59

3.1. 방음벽 시장동향 59

3.2. 국외 시장 동향 62

제3장 연구개발 수행 내용 및 결과 64

1. 방음 패널용 소재선정 및 방음 패널 모형후보 예측(1차년도) 66

1.1. 도로 방음벽 관련 현황 조사 66

1.2. 기초 방음성능 시험을 통한 방음패널 소재 선정 74

1.3. 방음패널 모형후보 예측 88

2. 반사소음 저감형 방음패널 개발(2차년도) 96

2.1. 반사소음 저감형 방음패널 모형 개발 97

2.2. 태양광 기반 기능형 방음벽 적용성 검토 124

2.3. Double layer 방음패널 개발 130

3. 분진 제거모형 개발(3차년도) 143

3.1. 분진 제거장치 모형개발 및 성능평가 144

3.2. 기능강화형 방음벽 기술 개발 159

3.3. ANC 융합형 방음벽 설계 180

4. 분진 제거 기능을 갖는 기능형 방음벽(4차년도) 186

4.1. 분진 제거 필터 모듈 설계 및 제작 190

4.2. 분진 제거 필터 성능평가 192

4.3. 기능형 방음벽 제작 및 설치 204

4.4. 기능형 방음벽 성능평가 208

5. 기능형 방음벽 성능 평가 및 검증(5차년도) 214

5.1. 기능형 방음벽의 현장 성능평가 및 검증 215

5.2. 현장 실용화 방안 마련 228

제4장 연구 추진실적 및 목표 달성도 241

1. 연구 추진 실적 241

2. 대표 성과물 242

3. 임무 유형별 성과 지표 대표성과 244

제5장 기대효과 및 활용방안 245

1. 기대효과 및 성과 확산 245

1.1. 기술적 기대효과 245

1.2. 사회적 기대효과 245

2. 활용 방안 246

제6장 결론 247

참고문헌 249

부록 251

서지자료 256

Bibliographic Data 257

판권기 258

표목차

표 1.1.1. 우리나라 최근 5 년의 자동차 등록대수, 고속도로 주행량 23

표 1.1.2. 교통소음 피해 노출 인구 23

표 1.1.3. 2013년도 주요도시 소음도현황(도로변 지역) 25

표 1.1.4. 배출원별 대기오염물질 배출량 및 기여율 28

표 1.1.5. 타이어 및 브레이크 마모에 의한 분진 발생량 29

표 1.1.6. 도로변 항목별 대기오염도 31

표 1.2.1. 연차별 연구목표 및 세부연구내용 35

표 2.1.1. 일반(투명) 방음벽 유지관리 관련 기술 분류 및 특허 46

표 2.2.1. 환경정책기본법 시행령 중 소음환경기준 50

표 2.2.2. PM10, PM2.5 권고기준 및 잠정 목표(WHO) 51

표 2.2.3. NAAQS의 TSP, PM10, PM2.5 기준 변천 과정 52

표 2.2.4. 대기환경기준(환경정책기본법 제 12조) 52

표 2.2.5. 특허 범위 및 조건 54

표 2.2.6. 전국 고속도로 방음벽 설치 현황 60

표 2.2.7. 연도별 방음벽 설치 현황 61

표 2.2.8. 미국의 연도별 방음벽 설치 추세 62

표 3.1.1. 1차년도 연구내용 66

표 3.1.2. 2004년까지 설치된 방음벽의 소재 현황 68

표 3.1.3. 국내 도로교통소음 규제 기준 72

표 3.1.4. 교통소음진동의 관리기준(도로) [소음진동관리법 시행규칙 제25조] 72

표 3.1.5. 국제표준기구(ISO)의 소음권고안 72

표 3.1.6. (a) 국가별 소음관련 법령 정책비교 73

표 3.1.6. (b) 주거지역에 대한 각국의 도로교통소음 기준비교 74

표 3.1.7. 방음소재로의 활용 가능 소재 76

표 3.1.8. 시험 변수 79

표 3.1.9. 시험체 종류 79

표 3.1.10. 시편 종류 및 두께별 방음시험 결과 80

표 3.1.11. 소재별 차음량 81

표 3.1.12. 시험 변수 84

표 3.1.13. 시험체 종류 84

표 3.1.14. 시편 종류별 Double layer 방음시험 결과 85

표 3.1.15. 소재에 따른 각 주파수별 흡음계수 90

표 3.2.1. 2차년도 연구내용 96

표 3.2.2. 음향 파워레벨 산정 조건 98

표 3.2.3. 연구에 적용된 음향 파워레벨(dBA) 98

표 3.2.4. 승용차의 지향성(Nord 2000) 99

표 3.2.5. 승용차의 수평지향성(Nord 2000) 99

표 3.2.6. 대형차의 수평지향성(Nord 2000) 99

표 3.2.7. 차량의 지향성모델(Harmonoise) 99

표 3.2.8. 소음도 비교 지점 103

표 3.2.9. 평판형 방음벽의 소음 예측 결과 110

표 3.2.10. 날개형 패널 방음벽의 소음 예측 결과 111

표 3.2.11. 곡선형 패널 방음벽의 소음 예측 결과 112

표 3.2.12. 지그재그형 패널 방음벽의 소음 예측 결과 114

표 3.2.13. 돌기형 패널 방음벽의 소음 예측 결과 115

표 3.2.14. 병풍형 패널 방음벽의 소음 예측 결과 116

표 3.2.15. 돌기형 + 곡선형 패널 방음벽의 소음 예측 결과 117

표 3.2.16. 평판형 방음벽의 3차선 소음 예측 결과 118

표 3.2.17. 비교대상 방음벽의 3차선 소음 예측 결과 119

표 3.2.18. 소음 비교지점 124

표 3.2.19. PC와 PMMA의 특성 130

표 3.3.1. 3차년도 연구내용 143

표 3.3.2. 물 분사에 의한 입자상 오염물질 기초 실험 조건 147

표 3.3.3. 물 분사에 의한 가스상 오염물질 기초 실험 조건 148

표 3.3.4. 측정장치 사양 148

표 3.3.5. 물 분사 기초 실험에 의한 입자상 오염물질 실험 결과 149

표 3.3.6. 물 분사 기초 실험에 의한 입자상 오염물질 실험 결과 150

표 3.3.7. 물 분사 기초 실험에 의한 NOx 실험 결과 153

표 3.3.8. 물 분사 기초 실험에 의한 SO₂ 실험 결과 155

표 3.3.9. 물 분사 기초 실험에 의한 CO 실험 결과 157

표 3.3.10. 물분사 기초 실험에서 도출한 최적 조건 및 제거 효율 158

표 3.3.11. 노즐 압력을 1.5 ㎏/㎠로 조절했을 경우 제거 효율 158

표 3.3.12. 기능형방음벽 사양(PC+AL+구조물) 163

표 3.3.13. 기능형방음벽 적용 노즐 규격(세진노즐) 163

표 3.3.14. 기능형 방음벽 성능평가 결과 167

표 3.3.15. 반사소음이 우수한 10 지점 168

표 3.3.16. 반사소음이 큰 10 지점 168

표 3.3.17. PC와 PMMA의 특성 171

표 3.3.18. 물 충진에 의한 차음 저감평가 시료 172

표 3.3.19. 주파수별 PC패널의 음향투과손실 174

표 3.3.20. 주파수별 PMMA패널의 음향투과손실 177

표 3.4.1. 4차년도 연구내용 186

표 3.4.2. 빗물세척 가능한 필터 소재 선정 과정의 고려사항 190

표 3.4.3. 필터 모듈에 선정된 가공 필터 191

표 3.4.4. 측정 대상 단계별 입경의 평균입경과 상·하한(ASHRAE 52.2, μm) 193

표 3.4.5. 주행속도에 따른 유도풍과 2.0 m 이격에서 감소 속도 193

표 3.4.6. ASHRAE dust의 입도 분포(평균 7.7 μm) 198

표 3.4.7. 재생 전후의 흡착선도 파라미터 202

표 3.4.8. 기능형 방음벽 구성 사양 및 규격 206

표 3.4.9. 시험 방음벽의 상단부 및 하단부 조합 209

표 3.5.1. 5차년도 연구내용 214

표 3.5.2. 주행속도에 따른 방음벽 요구 연장(m) 215

표 3.5.3. 시험 대상 방음벽 구성 및 주행 차량 216

표 3.5.4. 시험 장모 및 소음도 측정 지점 217

표 3.5.5. 시험 장비 및 소프트웨어 218

표 3.5.6. 방음벽 구성별 주행 차량(SUV) 소음 측정 219

표 3.5.7. 방음벽 구성별 주행 차량(트럭) 소음 측정 219

표 3.5.8. 고정소음 평가를 위한 방음벽 구성 및 시험 음원 222

표 3.5.9. 소음 측정지점 및 시험 장소 223

표 3.5.10. 시험 사용 장비 및 소프트웨어 224

표 3.5.11. 방음별 구성별 거리에 대한 보정 전 고정 소음 225

표 3.5.12. 방음별 구성별 거리에 대한 보정 후 고정 소음 226

표 3.5.13. 시뮬레이션 입력 조건 229

표 3.5.14. 적재량 1톤 이하 소형 화물차 230

표 3.5.15. 도로 재비산먼지부문 도로별 silt 부하량 231

표 3.5.16. 도로 재비산먼지부문 차종별 평균 차중 231

표 3.5.17. 차량 진행방향에 대한 방음벽 표면에서의 높이별 먼지 농도 235

표 3.5.18. 소음가치의 평균원단위 238

표 3.5.19. 소비자 물가상승률 238

표 3.5.20. 소음가치의 평균원단위 238

표 3.5.21. 방음벽 전후면에 대한 단일 방음벽의 거리별 저감 효과 분석 240

표 3.5.22. 방음벽 전후면에 대한 양면 방음벽의 거리별 저감 효과 분석 240

표 4.1.1. 5차년도 현재까지 연구 추진실적 241

표 4.2.1. 대표 성과 242

표 4.3.1. 임무유형별 성과 지표 대표성과[원문불량;p.223] 244

그림목차

그림 1.1.1. 방음벽의 종류 26

그림 1.1.2. 서울의 PM-10 및 NOx의 대분류 배출원별 배출 기여도 30

그림 1.2.1. 최종 목표 및 타 세세부와의 연계 34

그림 1.2.2. 연구 추진 로드맵 36

그림 1.2.3. 연차별 연구목표 및 내용 37

그림 1.3.1. 연구 추진 체계 38

그림 1.3.2. 원내 연구 추진 체계 38

그림 1.3.3. 연구 추진 전략 39

그림 2.1.1. 기능형 방음벽의 종류 41

그림 2.1.2. 기능형 방음벽 기술 동향 1, 2 41

그림 2.1.3. 기능형 방음벽 기술 동향 3, 4 42

그림 2.1.4. 기능형 방음벽 기술 동향 5, 6 42

그림 2.1.5. 기능형 방음벽 기술 동향 7, 8 43

그림 2.1.6. 기능형 방음벽 기술 동향 9, 10 44

그림 2.1.7. 기능형 방음벽 기술 동향 11, 12 44

그림 2.1.8. Aerostick-T 48

그림 2.1.9. Una 방음벽 48

그림 2.1.10. Clean Screen 49

그림 2.1.11. 통풍식 펜스의 prototype 49

그림 2.2.1. 미세먼지 농도 관련 법규 및 정책 기준 53

그림 2.2.2. 연도별 분석 55

그림 2.2.3. 주요 국가별 출원건수 점유율 및 내·외국인 특허출원현황 56

그림 2.2.4. 주요국 내·외국인 연도별 특허출원현황 57

그림 2.2.5. 기술시장 성장 단계의 해석 기준 57

그림 2.2.6. 각국 투명방음벽의 기술시장 성장단계 해석 58

그림 2.3.1. 방음벽 설치 동향 61

그림 3.1.1. 방음판 유형별 설치현황 67

그림 3.1.2. 콘크리트 방음벽 69

그림 3.1.3. 유리방음판 설치 사례 70

그림 3.1.4. 금속 방음벽 설치 사례 70

그림 3.1.5. PMMA 방음판을 이용한 방음벽 70

그림 3.1.6. FRP 방음판 설치사례 70

그림 3.1.7. 폴리우레탄 71

그림 3.1.8. 미네랄 울 71

그림 3.1.9. 목모보드 71

그림 3.1.10. 간이 방음시험장치 구조도 77

그림 3.1.11. 시험체 설치 위치 세부구조도 77

그림 3.1.12. 설치된 간이 방음시험장치 78

그림 3.1.13. 진공방음패널 실험사진 78

그림 3.1.14. 폴리머 종류별(두께 2mm) 주파수별 차음성능 82

그림 3.1.15. 폴리머 종류별(두께 4mm) 주파수별 차음성능 82

그림 3.1.16. 폴리머 종류별(두께 8mm) 주파수별 차음성능 83

그림 3.1.17. 시험체별 차음량 87

그림 3.1.18. 주파수별 LDPE(필름형) 방음패널의 방음효과 경향 88

그림 3.1.19. 방음벽 모델 89

그림 3.1.20. 방음벽 전면형상에 따른 예측 89

그림 3.1.21. 음선의 이동 및 반사 91

그림 3.1.22. 1차 거울이미지 및 반사경로 91

그림 3.1.23. 일반 투명형 방음벽의 반사소음 예측 91

그림 3.1.24. 10 cm 두께 반사소음 분포 예측 92

그림 3.1.25. 20 cm 두께 반사소음 분포 예측 92

그림 3.1.26. 30 cm 두께 반사소음 분포 예측 92

그림 3.1.27. 일반 반사형과 전면형상 방음벽에 의한 소음 차이 시뮬레이션 93

그림 3.1.28. 일반 방음벽과 10 cm 두께의 표면형상을 갖는 방음벽의 방음성능 비교 결과 94

그림 3.1.29. 일반 방음벽과 20 cm 두께의 표면형상을 갖는 방음벽의 방음성능 비교 결과 94

그림 3.1.30. 일반 방음벽과 30 cm 두께의 표면형상을 갖는 방음벽의 방음성능 비교 결과 95

그림 3.2.1. 수직 지향성 모델의 예 98

그림 3.2.2. 방음벽에 의한 차선별 소음 전달(65 Hz) 101

그림 3.2.3. 소음도 비교 지점 위치도 103

그림 3.2.4. 날개형 패널의 설계인자 및 형태 104

그림 3.2.5. 곡선형 패널의 설계인자 및 형태 105

그림 3.2.6. 지그재그형 패널의 설계인자 및 형태 106

그림 3.2.7. 돌기형 패널의 형태 107

그림 3.2.8. 병풍형 패널[직각형]의 형태 108

그림 3.2.9. 병풍형 패널[V자 형]의 형태 108

그림 3.2.10. 돌기형 + 곡선형 방음벽의 형태 109

그림 3.2.11. 평판형 방음벽의 소음 방사 결과 110

그림 3.2.12. W-1(a＝0.4, b＝0.64, θ＝39˚)의 소음 방사 결과 111

그림 3.2.13. R-2(a＝1.5, b＝4) 모델의 소음 방사 결과 113

그림 3.2.14. Z-3(a＝2, b＝1, θ＝90˚) 모델의 소음 방사 결과 114

그림 3.2.15. Z-4(a＝1, b＝0.5, θ=90˚) 모델의 소음 방사 결과 115

그림 3.2.16. Rec-1 모델의 예측위치 116

그림 3.2.17. Rec-3 모델의 예측위치 117

그림 3.2.18. 평판형 방음벽의 3차선 소음 방사 결과 118

그림 3.2.19. 날개형(W-1) 방음벽의 3차선 소음 방사 결과 120

그림 3.2.20. 지그재그형(Z-3) 방음벽의 3차선 소음 방사 결과 120

그림 3.2.21. 지그재그형(Z-4) 방음벽의 3차선 소음 방사 결과 121

그림 3.2.22. 곡선형(R-2) 방음벽의 3차선 소음 방사 결과 121

그림 3.2.23. 지그재그형 패널 122

그림 3.2.24. 날개형 패널 123

그림 3.2.25. 방음벽 주변 음압분포 및 방음벽 상단의 의미 125

그림 3.2.26. 흡음형 소음저감장치 솔라셀 적용방안 128

그림 3.2.27. 방음벽 하부의 우수저류조 129

그림 3.2.28. 실험용 방음패널 131

그림 3.2.29. 차음성능 실험실 132

그림 3.2.30. 4 mm와 8 mm 두께의 PC와 PMMA의 차음특성 비교 133

그림 3.2.31. double layer에서 PC의 두께별 차음성능 비교 134

그림 3.2.32. double layer에서 PMMA의 두께별 차음성능 비교 134

그림 3.2.33. double layer 진공층에서 PC와 PMMA의 성능시험 135

그림 3.2.34. PC에서 single layer와 double layer 공기 및 진공층 성능시험 136

그림 3.2.35. PMMA에서 single layer와 double layer 공기 및 진공층 성능시험 136

그림 3.2.26. 충진제 주입을 위한 방음패널 간이 시험장치 137

그림 3.2.27. 충진제 주입을 위한 방음패널 간이 시험장치 사진 137

그림 3.2.28. 충진 소재별 방음패널의 차음성능 변화 139

그림 3.2.29. Nano 입자 주입량별 방음패널의 차음성능 변화 140

그림 3.2.30. 진공압력별 방음패널의 차음성능 변화 141

그림 3.2.31. nano 입자를 주입한 패널의 진공압력별 차음성능 변화 141

그림 3.2.32. 공기층 및 충진 소재를 이용한 차음성능 변화(성능평가) 142

그림 3.3.1. 미세먼지 제거장치 개요도 144

그림 3.3.2. 미세먼지 제거장치 풍동 실험 장치 개요도 145

그림 3.3.3. 미세먼지 제거장치 146

그림 3.3.4. 미세먼지 포집 장치 및 유입펌프 147

그림 3.3.5. 물 분사에 의한 풍속별 PM10 제거 151

그림 3.3.6. 물 분사에 의한 노즐개수별 PM10 제거 152

그림 3.3.7. 물 분사에 의한 수압별 PM10 제거 152

그림 3.3.8. 물 분사에 의한 풍속별 NOx 제거 154

그림 3.3.9. 물 분사에 의한 노즐개수별 NOx 제거 154

그림 3.3.10. 물 분사에 의한 풍속별 SO₂,제거 156

그림 3.3.11. 물 분사에 의한 노즐개수별 SO₂ 제거 156

그림 3.3.12. 일체형 방음벽의 3D 모식도 161

그림 3.3.13. 기능형 방음벽 설계도 162

그림 3.3.14. 기능형 방음벽 설치 사진 164

그림 3.3.15. 소음원 발생장치 사진 165

그림 3.3.16. 반사소음 측정장비 사진 166

그림 3.3.17. 반사소음 측정 전경 166

그림 3.3.18. 소음원 발생지점별 반사소음 측정 결과, 소음원 발생지점 2 m 169

그림 3.3.19. 소음원 발생지점별 반사소음 측정 결과, 소음원 발생지점 4 m 169

그림 3.3.20. 소음원 발생지점별 반사소음 측정 결과, 소음원 발생지점 6 m 170

그림 3.3.21. 실험 재료의 단면도 172

그림 3.3.22. 음향감쇠계수(음향투과손실) 시험을 위한 시료설치 장면 173

그림 3.3.23. 음향감쇠계수(음향투과손실) 시험을 위한 시료설치 평면도 및 설치부 확대 173

그림 3.3.24. PC의 Single & Double Layer STL 비교 175

그림 3.3.25. 물을 채운 PC의 Double Layer STL 비교 176

그림 3.3.26. PMMA의 Single & Double Layer STL 비교 178

그림 3.3.27. 물을 채운 PMMA의 Double Layer STL 비교 179

그림 3.3.28. 상부 설치형 설계(안) 183

그림 3.3.29. 내부설치형 I 설계(안) 184

그림 3.3.30. 내부설치형 II 설계(안) 184

그림 3.3.31. 태양광 융합형 설계(안) 185

그림 3.4.1. 기능형 방음벽 188

그림 3.4.2. 필터 모듈의 개념도 189

그림 3.4.3. 필터 모듈 사진 192

그림 3.4.4. 개발 필터의 입경별 제거율 194

그림 3.4.5. ASHRAE 52.2에 의한 최소효율 보고 수치(MERV table) 195

그림 3.4.6. 입경 단계별 제거율(풍속 비교) 197

그림 3.4.7. 분진 포집 효율 및 흡착총량, 단위흡착량 199

그림 3.4.8. 개발필터의 재생 전후 흡착량 201

그림 3.4.9. 재생 전후의 흡착선도 202

그림 3.4.10. 기능형 방음벽 205

그림 3.4.11. 방음날개 205

그림 3.4.12. 기능형 방음벽의 구성 207

그림 3.4.13. 소음 측정 위치 208

그림 3.4.14. 성능평가 수행과정 209

그림 3.4.15. 필터+평판형 방음벽의 반사음 및 회절음 211

그림 3.4.16. 필터+입체형 방음벽의 반사음 및 회절음 212

그림 3.4.17. 필터 모듈 저감효과의 입체형·평판형 비교 213

그림 3.5.1. 방음벽 구성 별 주행차량 발생 소음 비교 220

그림 3.5.2. 방음벽 구성 별 주행차량 저감 효과 220

그림 3.5.3. 평판형 대비 거리 및 방음벽 조합별 저감 효과 비교 227

그림 3.5.4. SCRYU/Tetra 프로그램 228

그림 3.5.5. 매쉬 조건 229

그림 3.5.6. 지면으로부터 높이별 기류 분석 232

그림 3.5.7. 지면으로부터 높이별 먼지농도 분석 233

그림 3.5.8. 차량 진행방향에 대한 거리 별 YZ 축 먼지농도 분석 234

그림 3.5.9. 시뮬레이션 영역 표면에서의 먼지농도 분석 235

그림 3.5.10. 기능형 방음벽 제작 설계도 236

그림 3.5.11. 단일 및 앙단 방음벽 설정 조건 239

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