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표제지

목차

국문초록 10

제1장 서론 14

1. 연구의 배경 및 목적 14

2. 연구의 방법 및 내용 15

3. 연구의 범위 및 논문의 구성 18

제2장 이론적 고찰 19

1. 바닥충격음 전달이론 19

2. 충격원의 종류 및 특성 20

가. 표준중량충격원 23

나. 표준경량충격원 26

3. 바닥충격음 평가방법 및 기준 28

가. 바닥충격음 평가방법 28

나. 바닥충격음 평가방법 검토 29

4. 국내 바닥충격음 평가방법 37

5. 실생활 충격소음 종류 및 특성 39

가. 개요 39

나. 국내 공동주택 주요 내부소음원과 특성에 관한 연구 39

다. 내부소음원과 표준충격원의 주파수 특성 비교 46

제3장 실생활 충격소음 특성 평가 실험 및 측정 47

1. 실험 대상 음원의 선정 47

가. 실험 대상 음원 1차 선정 47

나. 실험 대상 음원의 선정 48

2. 충격력 및 음원 특성 평가 49

3. 실험실 실험 50

4. 현장 측정 50

가. 측정 개요 50

나. 측정 방법 52

5. 충격원 특성 평가 54

가. 충격력 실험 결과 54

나. 잔향실험실 실험 결과 55

다. 현장 측정 결과 58

6. 결과 분석 60

가. 충격원의 레벨 분석 60

나. 충격원의 유사성 분석 62

다. 충격원 사용의 적절성 64

7. 소결 64

제4장 현장측정을 통한 바닥충격음 표준충격원과 실생활 충격소음의 주관적 반응 분석 67

1. 측정 방법 및 내용 67

가. 개요 67

나. 현장 측정 68

다. 주관반응 평가 70

2. 물리적 특성 및 주관반응 분석 71

가. 충격원의 물리적 특성 71

나. 주관반응 결과 73

3. 분석 및 종합 77

가. 음압레벨과 라우드니스 77

나. 음압레벨과 어노이언스 78

다. 라우드니스와 어노이언스의 관계 80

라. 표준충격원의 적절성에 관한 분석 82

4. 소결 84

제5장 청감실험 86

1. 개요 86

2. 실험의 내용 및 방법 86

가. 실험의 내용 86

나. 실험에 사용된 음원 92

다. 음원 편집에 사용된 바닥 구조 93

3. 청감실험 방법 및 결과 94

가. 실험실의 구성 94

나. 실험의 진행 95

다. 응답지의 구성 96

라. 피험자 및 실험 진행 결과 96

마. 분석방법 97

바. 청감실험 결과 97

4. 결과 분석 99

가. 역A곡선 활용한 라우드니스, 어노이언스 관계 검증 99

나. 어노이언스와 상관관계 분석 102

5. 소결 105

제6장 결론 106

참고문헌 109

Abstract 114

표목차

〈표 2.1〉 임팩트볼(Impact ball)의 특성 24

〈표 2.2〉 역A특성 기준곡선에 의한 차단성능 평가 기준치 30

〈표 2.3〉 주파수 대역별 음압레벨 보정치 34

〈표 2.4〉 바닥충격음 차단성능 최저기준 37

〈표 2.5〉 경량충격음 차단성능의 등급기준 38

〈표 2.6〉 중량충격음 차단성능의 등급기준 38

〈표 2.7〉 조사시기별('81.4~'96) 내부소음에 대한 지적율 순위 40

〈표 2.8〉 다양한 실생활 충격소음 선정 결과 (31개) 43

〈표 3.1〉 실생활 충격소음 48

〈표 3.2〉 실생활 충격소음과 표준 충격원의 주파수 특성에 대한 상관관계 분석 63

〈표 4.1〉 실험 대상 바닥구조 69

〈표 4.2〉 피시험자 참가자 현황 70

〈표 5.1〉 표준충격원 87

〈표 5.2〉 실생활 충격소음 87

〈표 5.3〉 경량충격음 적용 구조체 (12개) 88

〈표 5.4〉 중량충격음 적용 구조체 (12개) 89

〈표 5.5〉 청감실험에 사용된 음원 (총 21개) 92

〈표 5.6〉 음원 편집 순서 95

〈표 5.7〉 경량충격원 어노이언스와 평가방법의 상관관계(결정계수, R²) 103

〈표 5.8〉 중량충격원 어노이언스와 평가방법의 상관관계(결정계수, R²) 104

그림목차

〈그림 1.1〉 연구 흐름도 17

〈그림 2.1〉 바닥충격음에 관계되는 요인 및 해석과정 19

〈그림 2.2〉 각종 충격원의 최대충격력과 단속시간 21

〈그림 2.3〉 타이어와 임팩트볼의 충격력 파형 23

〈그림 2.4〉 타이어(Bang Machine) 24

〈그림 2.5〉 임팩트볼(Impact ball) 24

〈그림 2.6〉 임팩트볼의 충격스펙트럼 25

〈그림 2.7〉 중량충격원별 충격력 폭로레벨 주파수 특성 25

〈그림 2.8〉 Tapping Machine의 충격력 파형 26

〈그림 2.9〉 표준경량충격원 (Tapping Machine) 27

〈그림 2.10〉 차음성능지표의 평가체계도 28

〈그림 2.11〉 역A특성 기준곡선 30

〈그림 2.12〉 1/3옥타브밴드 기준곡선 31

〈그림 2.13〉 1/1옥타브밴드 기준곡선 31

〈그림 2.14〉 L 등급 곡선 32

〈그림 2.15〉 등청감곡선 36

〈그림 2.16〉 표준충격원과 실생활 충격과의 충격력 비교 46

〈그림 3.1〉 로드셀 측정 장면 49

〈그림 3.2〉 잔향실험실의 평면도 및 단면도 50

〈그림 3.3〉 평면도 51

〈그림 3.4〉 단면도 51

〈그림 3.5〉 측정기기 구성도 52

〈그림 3.6〉 맨바닥 측정 장면 53

〈그림 3.7〉 로드셀로 측정한 충격원의 충격력 특성 54

〈그림 3.8〉 실험실 맨바닥 위에서 경량충격원의 스펙트럼 특성 56

〈그림 3.9〉 실험실 맨바닥 위에서 중량충격원의 스펙트럼 특성 57

〈그림 3.10〉 공동주택에서 경량충격원의 스펙트럼 특성 58

〈그림 3.11〉 공동주택에서 중량충격원의 스펙트럼 특성 59

〈그림 3.12〉 충격원 종류별 소음레벨(dB(A)) 비교 61

〈그림 4.1〉 평면도 69

〈그림 4.2〉 단면도 69

〈그림 4.3〉 경량충격원 최대음압레벨 (Lmax, dB(A))(이미지참조) 71

〈그림 4.4〉 중량충격원 최대음압레벨 (Lmax, dB(A))(이미지참조) 72

〈그림 4.5〉 경량충격음에 대한 라우드니스와 어노이언스 74

〈그림 4.6〉 중량충격음에 대한 라우드니스와 어노이언스 76

〈그림 4.7〉 경량충격음에 대한 음압레벨과 라우드니스의 관계 77

〈그림 4.8〉 중량충격음에 대한 음압레벨과 라우드니스의 관계 78

〈그림 4.9〉 경량충격음에 대한 음압레벨과 어노이언스의 관계 79

〈그림 4.10〉 중량충격음에 대한 음압레벨과 어노이언스의 관계 80

〈그림 4.11〉 경량충격음에 대한 라우드니스와 어노이언스의 관계 81

〈그림 4.12〉 중량충격음에 대한 라우드니스와 어노이언스의 관계 82

〈그림 4.13〉 태핑머신, 골프공 및 야구공 경량충격음에 대한 주관반응 비교 83

〈그림 5.1〉 경량충격음 측정 데이터 90

〈그림 5.2〉 중량충격음 측정 데이터 90

〈그림 5.3〉 음원의 편집 개념도 91

〈그림 5.4〉 경량충격음 구조체별 차음 특성 그래프 93

〈그림 5.5〉 중량충격음 구조체별 차음 특성 그래프 93

〈그림 5.6〉 청감실의 단면도 94

〈그림 5.7〉 음원제공 개요도 95

〈그림 5.8〉 청감실험 평가표 96

〈그림 5.9〉 라우드니스와 어노이언스의 관계 98

〈그림 5.10〉 경량충격원과 라우드니스의 관계 99

〈그림 5.11〉 경량충격원과 어노이언스의 관계 100

〈그림 5.12〉 중량충격원과 라우드니스의 관계 101

〈그림 5.13〉 중량충격원과 어노이언스의 관계 102

초록보기

우리나라의 보편적 주거 문화로 아파트가 자리 잡고 있는 가운데 거주자들의 삶의 질에 대한 요구가 높아짐으로 인해, 이전에는 생각하지 못했던 인접 세대간의 층간 소음이 큰 문제로 부각되고 있고 건축 환경 성능에 대한 많은 민원이 제기되고 있다. 이러한 관점에서 본 연구에서는 실생활에서 발생하는 다양한 바닥충격음에 대해 거주자들이 느끼는 피해 정도를 적정하게 평가할 수 있도록 2000년대까지 연구 자료를 토대로 다양한 생활소음을 추출하였고 이를 토대로 물리적 특성, 현장에서 주관반응 및 청감실험 등을 통해 국내 실정에 맞는 바닥충격음 평가에 관한 연구를 진행하였다.

기존 연구를 살펴보면 내부소음원 중 가장 문제가 심각한 위층으로부터 발생하는 내부소음원을 바닥충격음 계통의 ‘아이들 뛰노는 소리’와 설비기기류 소음으로 분류하였고, 특히 대한주택공사는 공동주택 내부소음 기준설정 연구에서 조사 대상 주민의 약 1/3이 소음에 대한 불만족을 표시하고 있으며 그 중 77.5%가 윗집으로부터의 소음이 문제가 된다고 지적하고 있어 이는 30년 이전부터 공동주택에서 거주하는 주민들의 바닥충격음에 의한 피해 수준이 적지 않았음을 알 수 있었다. 또 2000년 이후부터 공동주택 보급률이 60%를 넘어서면서 거주자들의 삶의 질에 대한 요구가 높아져, 이전보다 인접 세대간의 층간 소음이 큰 문제로 부각되고 있고 이에 대한 대책이 큰 문제로 대두되었다. 최근 연구에서는 표준충격원의 적절성에 대한 검토를 통해 타이어의 대안으로 임팩트 볼이 제안되어 사용되고 있지만 바닥충격음 문제 해결과는 거리가 있다.

공동주택 바닥충격음 문제 해결을 위해서는 표준 충격원에 의해 발생되는 바닥충격음과 실제 생활 속에서 발생되는 충격음의 유사성이 가장 중요한 사항으로, 바닥구조의 차음성능 평가방법은 실제 충격원의 특성을 잘 반영할 수 있도록 표준충격원에 대하여 만들어져야 하고, 이를 바탕으로 바닥구조의 충격음 저감기술의 개발이 효율적으로 이루어질 수 있다. 표준충격원에 대해서는 효과적이지만 실제 충격원에 대해 저감효과가 미미하다면, 표준충격원을 사용한 평가가 무의미하게 될 것이기 때문이다. 이를 위해 바닥충격음 차단성능 측정 및 평가에 사용되는 KS에 규정된 표준중량충격원(타이어, 임팩트볼) 및 표준경량충격원(태핑머신)을 실제 거주 공간에서 발생되는 실제 충격원과 비교하였다. 각 충격원의 물리적 특성과 주관반응을 비교함으로써 물리적 레벨에 대한 저감효과를 분석하였으며, 표준 충격원의 타당성을 검증하고 새로운 평가 지표를 제안하고자 하였다.

본 연구를 통해 얻어진 결론은 다음과 같다.

(1) 표준경량충격원은 실생활 충격소음과 충격력 특성을 비교한 결과 단일 해머 낙하 시에는 서로 유사하나, 태핑머신이 연속 음원 발생장치이므로 연속 충격 시 상당한 차이를 나타냈다. 이 차이를 확인하기 위해 공동주택 현장에서 충격음의 특성을 측정한 결과, 표준경량충격원과 실생활 충격소음의 상관관계가 0.8 이하로 낮게 나타났다. 태핑머신은 실생활 충격소음에 비해 레벨이 높았으며, 주관반응 또한 높게 나타나 바닥구조의 성능을 평가하는데 있어 실생활 충격소음을 적절하게 대표하지 않는 것으로 나타났다.

(2) 표준중량충격원은 실생활 충격소음과 충격력 특성을 비교한 결과 표준충격원의 지속시간이 20ms 남짓으로 실생활 충격소음에 비해 길었고 충격력은 점핑에 의한 충격력은 임팩트볼보다 약간 높게 나타났으나 타이어에 비해서는 낮게 나타났다. 현장에서 측정 결과 중량충격원은 타이어를 제외한 충격원들의 전체적인 주파수 특성이 유사한 것으로 나타났으며, 표준 충격원인 타이어(bang machine)는 고주파수 대역으로 갈수록 실제 충격원과 비교하여 크게 나타났다. 표준중량충격원인 타이어와 임팩트볼의 주파수특성은 대상이 된 대부분의 실생활 충격소음들과 0.9 이상의 높은 상관관계를 나타냈다. 현장에서 주관반응을 비교한 결과, 타이어는 어린이달리기, 성인남성점프와 같이 신경쓰임 정도가 큰 충격원과 상관성이 높게 나타났고, 임팩트볼은 신경쓰임이 어린이달리기에 비해 낮은 정도를 보인 어린이점프, 성인여성 점프와 상관성이 높게 나타났다.

(3) 공동주택 현장에서 바닥충격음레벨(Lmax,dB(A))에 대한 주관반응 평가값을 분석하였다. 그 결과 표준충격원인 태핑머신과 타이어의 주관반응값(어노이언스, 라우드니스)은 실생활 충격소음의 반응값에 비해 동일한 레벨에 대하여 다소 높게 나타났으나, 바닥충격음레벨과 주관반응에 대한 회귀분석 결과를 살펴보면 큰 차이를 나타내고 있지는 않았다.

(4) 공동주택 현장에서 라우드니스와 어노이언스의 상호 관계는 경량충격음은 R²＝ 0.928, 중량충격음은 R²＝0.713으로 나타났다. 특히 중량충격원 중 성인남성점프, 성인여성점프, 어린이점프와 같은 실생활 충격소음은 추세선에 매우 유사하게 나타났다. 그러나 중량충격원 중 뱅머신, 어린이달리기 및 어린이 제자리달리기음은 라우드니스에 비해 어노이언스가 높았으며, 임팩트볼은 라우드니스가 어노이언스보다 약간 높게 나타났다.

(5) 다양한 바닥구조의 성능에 대한 현장실험의 한계가 있으므로 실험실에서 조건을 통제한 후 청감실험을 실시하였다. 그 결과, 현장에서의 주관반응에서 보였던 것처럼 경량충격원과 중량충격원에 대해 라우드니스와 어노이언스의 관계가 높은 관련성(R²＝ 0.9)을 보이고 있음을 알 수 있었다.

(6) 실제충격원 및 표준충격원의 레벨에 대한 주관반응의 관계분석을 통해 표준평가방법의 적절성 및 다양한 물리적 평가지표를 검토하였으며, 실제 충격원을 고려하여 높은 관계성을 갖는 평가방법에 대한 제안을 하고자 하였다.

표준경량충격원은 ISO 532-1975(E)에 의해 산출되는 라우드니스레벨(phon)이 R²＝0.9로서 표준평가방법인 역A의 R²＝0.8에 비해 높게 나타났다. 또한, 라우드니스레벨은 신경쓰임의 정도가 컸던 실제 충격원인 야구공(100cm)에 대해서 살펴본 결과에서도 역A(R²＝ 0.87)와 비교하여 R²＝ 0.92로 높게 나타나 기존 표준평가방법의 대안으로 제안코자 한다. 그 외 기초연구에서 상관성이 높게 나타났던 dB(A), 산술평균은 태핑머신의 이 각각 0.89, 0.87로 나타나 역시 표준평가방법 대안으로 사용될 수 있다.

(7) 표준중량충격원인 타이어(뱅머신) 및 임팩트볼에 대한 주관반응 결과, 경량충격원에서 결정계수가 높았던 라우드니스레벨과이 상관성이 가장 높게 나타나(R²＝0.96) 새로운 평가방법으로 제안코자 한다. 또한 dB(A) 및 산술평균도 각각 0.94, 0.95로 높게 나타났고, 표준평가방법인 역A는 R²＝0.93으로써 상대적으로 낮게 나타났다.

(8) 현장 및 실험실 실험 결과 기존 바닥충격음 평가방법인 역A에 의한 평가 방법이 주관반응과 상관관계가 높게 나타났다. 그러나 실생활 충격소음을 고려하여 평가할 경우 역A 평가방법보다 라우드니스레벨, dB(A) 및 산술평균 방법이 더 높은 상관성을 나타내어 추후 새로운 평가방법으로 제시될 수 있을 것으로 사료된다.

참고문헌 (82건) : 자료제공( 네이버학술정보 )

참고문헌 목록에 대한 테이블로 번호, 참고문헌, 국회도서관 소장유무로 구성되어 있습니다.
번호 참고문헌 국회도서관 소장유무
1 국토교통부, 공동주택 바닥충격음 차단 구조 인정 및 관리 기준, 국토교통부 고시 제2005-189호, 2005.6 미소장
2 국토교통부, 공동주택 바닥충격음 차단 구조 인정 및 관리 기준, 국토교통부 고시 제2006-435호, 2006 미소장
3 국토교통부, 한국건설교통평가원, 공동주택 바닥충격음 완화를 위한 표준바닥 구조의 설계․시공 기술 및 활용 방안 연구, 2002 건설핵심기술연구개발사업 중간보고서, 2003 미소장
4 국토교통부, 한국건설교통평가원, 공동주택 바닥충격음 완화를 위한 표준바닥 구조의 설계․시공 기술 및 활용 방안 연구, 2002 건설핵심기술연구개발사업 최종보고서, 2004 미소장
5 건축물 음환경 분야 표준화 연구, 산업자원부 기술표준원, (2000.11) 미소장
6 건축물 음환경 분야 표준화 연구Ⅱ, 산업자원부 기술표준원, (2001.11) 미소장
7 현장 청감실험에 의한 바닥충격음 차음성능평가, 한국소음진동공학회 창립10주년 기념 소음진동학술대회논문집, 2000 미소장
8 성인 보행에 따른 충격력 특성에 관한 연구, 한국소음진동공학회 2005년도 추계학술대회논문집 미소장
9 Impact Power Characteristics as Behavior of Real Impact Source(Child) 소장
10 어린이 달리기와 뛰어내릴 때의 충격력 특성, 한국소음진동공학회 2004년도 추계학술대회논문집 미소장
11 공동주택 내부소음 기준설정 연구(Ⅰ), 대한주택공사, 1990.12 미소장
12 共同住宅 바닥衝擊音 遮音性能 評價에 關한 硏究 소장
13 共同住宅 騷音實態 및 低減對策 : 바닥衝擊音을 中心으로 소장
14 “바닥충격음에 대한 차음 성능 기준 곡선 설정 연구”, 한․일 공동건축음향 소음진동세미나 논문집, 1995.12 미소장
15 바닥충격음에 대한 차음 성능 기준 설정 연구 2(평가기준곡선을 중심으로), 대한건축학회 춘계학술발표대회 논문집, Vol.17, No.1, pp. 321~325 미소장
16 한국생태환경건축학회논문집 제3권 제1호 목차 네이버 미소장
17 “바닥충격음 차음 성능 기준 및 등급화에 관한 연구(Ⅰ)”,대한건축학회논문집 6권 2호, 1990.4 미소장
18 “바닥충격음 차음 성능 기준 및 등급화에 관한 연구(Ⅱ)”, 한국음향학회지 9권 4호, 1990.8 미소장
19 “비닐계 바닥마감재의 경량충격음 차음 성능에 관한 실험적 연구”, 대한건축학회논문집 14권 11호:297-304, 1998.11 미소장
20 共同住宅 騷音實態 및 低減對策 : 바닥衝擊音을 中心으로 소장
21 Study on Floor Impact Noise Fact-Finding and Evaluations of Apartment House 네이버 미소장
22 대한주택공사, 공동주택의 내부소음 기준설정에 관한 연구, 주택연구자료 건연86-050, 1986.12 미소장
23 대한주택공사, 공동주택 바닥충격음 저감방안에 관한 실험연구, 주택연구자료 87-059, 1987.12 미소장
24 대한주택공사, 주택도시통계편람, 2008 미소장
25 共同住宅 住居環境騷音에 대한 住民反應의 變化推移에 關한 調査 硏究 소장
26 실생활 충격소음을 통한 표준 바닥충격원의 실효성 검증, 한국소음 진동공학회, 2013.12 미소장
27 Study on the Sound Classiffication System for Floor Impact Sound Insulation Performance of Apartment Houses 소장
28 공동주택 중량바닥충격음 차음성능 평가방법에 관한 연구 소장
29 A Study on the Floor Impact Sound Level Distribution of Impact Ball and Bang Machine for Introducing New Heavy-weight Impact Source 네이버 미소장
30 완충층 조합에 따른 바닥충격음 차단성능 변화 사례연구(T사의 사례를 중심으로), 한국소음진동공학회 춘계학술발표대회, 2008 미소장
31 Comparison Analysis of Floor Impact Sound Pressure Level Reduction Differences due to Two Heavy-weight Impact Sources 네이버 미소장
32 현장 측정 자료를 이용한 중량바닥충격음의 평가방법 검토 소장
33 Subjective Assessment of Simulated Heavy Floor Impact Sounds for Alternative Rating Method 소장
34 현행 중량바닥충격음 평가방법 개선을 위한 주관평가 실험, 한국소음진동공학회 춘계학술발표대회, 2008 미소장
35 Deviation of Heavy-Weight Floor Impact Sound Levels According to Measurement Positions 소장
36 공동주택 바닥충격음의 측정방법 개선에 관한 연구 소장
37 Study on the Dicisive Factors for Floor Impact Sound Performance in High-rise Residential Buildings 소장
38 표준충격원과 실충격원의 특성 비교, 한국소음진동공학회 추계학술대회논문집, 2005 미소장
39 聽感實驗에 의한 共同住宅 바닥衝擊音 遮音性能 評價方法 연구 소장
40 “바닥충격음의 현황 및 문제점과 대안”, 한국음향재료협회, Vol.4, No.1, 2009 미소장
41 Subjective evaluation of floor impact noises generated by children and machine 네이버 미소장
42 바닥충격음 측정 및 차음 평가의 방향, 한국소음진동공학회 추계학술대회논문집, 2004 미소장
43 Characteristics and Subjective Responses of the Impact Ball in Evaluating Floor Impact Sound 네이버 미소장
44 임팩트볼을 활용한 바닥충격음 측정 및 평가, 한국소음진동공학회논문집 제15권 제10호 미소장
45 공동주택에서 표준충격음원과 실제발생충격음원과의 대응에 관한 연구 소장
46 Comparison of Standard Floor Impact Sources with a Human Impact Source 소장
47 Subjective evaluation of floor impact noises generated by children and machine 네이버 미소장
48 층간소음 평가를 위한 임팩트 볼의 활용, 한국소음진동공학회 추계학술대회논문집, 2005 미소장
49 주택건설기준 등에 관한 규정, 대통령령 제2181호, 2009.11 미소장
50 중앙환경분쟁조정위원회 통계연감, 환경통계연감(제22호), 2009 미소장
51 초고층 공동주택의 음향특성과 평가 소장
52 한국건설기술연구원, 건설교통부, 기존 건물의 바닥충격음 저감을 위한 보수․보강 기술, 2000.11 미소장
53 환경통계연감(제22호), 중앙환경분쟁조정위원회 통계연감, 2009 미소장
54 Comparison of the Standard Impact Sound with Living Impact Source by Subjective Evaluation, KIEAE Journal Vo.14, No.1, Feb. 2014 미소장
55 Impact‐Noise Characteristics of Female Hard‐Heeled Foot Traffic 네이버 미소장
56 JIS A 1418-2:2000, Acoustic-Measurement of floor impact sound insulation of buildings - Part 2:Method using standard heavy impact source. 미소장
57 ISO 140-11, Acoustics-Measurement of sound insulation in builidngs and of building elements - Part 11: Laboratory measurements of the reduction of transmitted impact sound by floor coverings on lightweight reference floors 미소장
58 An investigation of the characteristics of impact sound sources for impact sound insulation measurement 네이버 미소장
59 Subjective Judgments of Footstep Transmission through Floors 네이버 미소장
60 Ranking the impact sound transmission of wood‐framed floor‐ceiling assemblies 네이버 미소장
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