경 골 목 조 공 동 주 택 의 차 음 성 능 에 관 한 연 구
A S t u dy o n t h e p e rfo rm an c e o f s o u n d i s o lat i on in th e lig h t - w e i g h t m u lt i - f am i ly w o o d c o n s t ru c t i on
國 民 大 學 校 大 學 院 林 産 工 學 科
尹 汝 文
200 0
경 골 목 조 공 동 주 택 의 차 음 성 능 에 관 한 연 구
A S t u dy o n t h e p e rfo rm an c e o f s o u n d i s o lat i on in th e lig h t - w e i g h t m u lt i - f am i ly w o o d c o n s t ru c t i on
指 導 敎 授 金 榮 淑
이 論 文 을 碩 士 學 位 請 求 論 文 으 로 提 出 함
200 0年 1 1月 28日
國 民 大 學 校 大 學 院 林 産 工 學 科
尹 汝 文
200 0
尹 汝 文 의
碩 士 學 位 請 求 論 文 을 認 准 함
200 0年 1 1月
審 査 委 員 長 : 金 洛 中 印
審 査 委 員 : 金 榮 淑 印
審 査 委 員 : 全 鎭 龍 印
國 民 大 學 校 大 學 院
적 요
질 높은 주거문화에 대한 일반인들의 욕구가 점차 증가함에 따라, 전 원주택 중 목조주택이 매년 1000호 이상 건축되고 있으며 향후 4～5년 후에는 5,000호 이상이 건설될 것으로 예상되고 있다. 또한 목조건축물의 개정안이 법제화가 된다면 경골목조공동주택의 수요가 증가와 질적향상 을 위한 다방면의 연구가 필요할 것이다. 특히 세대간에 발생할 수 있는 소음문제는 주거환경의 질적인 향상에 매우 중요한 요소가 될 수 있다.
이에 본 연구에서는 소음과 건축물에 대한 각국의 차음성능규정과 목 조건축물의 차음성능을 문헌조사하였고, 국내의 목조건축물의 차음성능 을 측정하여 그 결과를 토대로 국내에 적용할 수 있는 차음성능을 지닌 경골목조공동주택의 구조를 제안하였다.
1. 경골목조공동주택에서 차음성능에 관여하는 인자는, 벽 및 바닥구조에 사용하는 재료 및 배열방법, 개구부의 위치, 종류, 두께 및 기밀성 그 리고 현장에서의 정확한 시공 등으로 요약되었다.
2. 외벽의 차음성능을 높이기 위해서는 2×4 w ood stud보다는 구조적인 안정성과 공기층이 큰 2×6 w ood stud 사용이 좋으며, 특히 창문과 문과 같은 개구부 설치 시 기밀성을 유지하는 것이 차음성능 향상에 영향이 크다고 판단되었다.
3. 내벽은 시공상의 어려움과 자재비 및 인건비의 상승을 초래하는 방음 용 철물보다는 차음성능에도 큰 차이가 없고 공사비도 비교적 저렴한 두 겹의 석고보드를 사용하는 것이 유리할 것으로 분석되었다. 특히 두 겹의 석고보드 중 외층에 내화석고보드를 사용함으로서 차음성능 증가와 함께 화재에 대한 안정성이 높아지는 효과도 기대 할 수 있을 것으로 판단되었다.
4. 세대간 경계벽은 1 inch의 공기층을 포함하고 있는 2×4 double w ood st ud가 가장 적절한 구조로 확인되었다.
5. 세대간 바닥에는 우리나라의 생활습관상 floating floor의 한 종류인 온돌을 설치해야 하기 때문에, 차음성능을 증가시키기 위해서는 완충 층으로 차음매트를 사용하며 벽체와의 절연을 위해 온돌구조와 벽체 사이에는 공간을 두어 차음매트 삽입 및 밀폐 처리하는 방법이 도출 되었다. 그러나 세대간 경계벽과 바닥이 자체적으로 양호한 차음성능 을 보인다 하더라도 구조적인 접합부를 절연하지 않는다면 flanking tr an sm is sion이 발생하여 전체적인 차음성능이 급격히 감소된다. 따 라서 음이 투과할 수 있는 틈새를 모두 밀폐해주는 처리가 필요한 것 으로 사료되었다.
6. 국내의 목조건축물에 대한 차음성능을 측정한 결과, 바닥은 중량충격 원에 대해 L- 65, 경량충격원에 대해서는 L- 75, IIC 44이며, 세대간 경 계벽은 D- 50, F ST C 59인 결과를 보였다. 바닥에 대한 측정결과를 각국의 단독주택에 대한 차음등급에 적용하면 양호한 차음성능을 보 이고 있으나, 공동주택에는 적절치 못한 결과를 보였다. 따라서 국내 목조주택의 경우 조사대상 건축물의 시공과 유사할 것으로 추정한다 면 경골목조공동주택에서는 반드시 세대간 바닥의 차음성능을 강화시 켜야 할 것으로 시사되었다.
7. 결론적으로 경골목조공동주택이 건축될 경우, 발생할 수 있는 세대간 소음을 규제하기 위한 구조를 제6장의 Fig ,40에 제안하였다. 이 경우, 최소한 세대간 바닥은 L- 55, IIC 55, 세대간 경계벽은 D- 50, ST C 60 정도의 차음성능을 갖출 것을 기준으로 하였다.
주요어 : 경골목조공동주택, 소음, 차음성능, 충격음, 공기전파음, D, L,
목 차
1. 서론・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 1 1.1 연구의 필요성 및 목적 ・・・・・・・・・・・・・・・ 1 1.2 연구사 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 4
2. 소음 및 차음 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 8 2.1 소음・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 8 2.1.1 소음의 정의 및 특징・・・・・・・・・・・・・・・・ 8 2.1.2 소음의 주발생원 ・・・・・・・・・・・・・・・・ 9 2.1.3 소음의 영향 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・13 2.1.4 국내공동주택에서 소음원에 대한 반응・・・・・・・14 2.2 차음 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 19 2.2.1 차음의 정의 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・19 2.2.2 건축물에서의 소리전달・・・・・・・・・・・・・・・19
3. 건축물의 차음에 관한 각국의 규정 ・・・・・・・・・・ 21 3.1 한국 및 일본의 차음규정・・・・・・・・・・・・・・・21 3.1.1 바닥충격음・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・21 3.1.2 공기전파음・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・26 3.2 미국의 차음규정・・・・・・・・・・・・・・・・・・・31 3.2.1 바닥충격음・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・31 3.2.2 공기전파음・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・37
4. 경골목조공동주택의 차음성능・・・・・・・・・・・・・・43
4.1 벽체의 차음성능 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・43
4.1.1 벽체의 재료별 차음성능・・・・・・・・・・・・・・・43
4.1.2 벽체의 구조별 차음성능・・・・・・・・・・・・・・・48
4.1.3 세대간 경계벽의 차음성능・・・・・・・・・・・・・・52 4.2 바닥의 차음성능 ・・・・・・・・・・・・ ・・・・・・58 4.2.1 바닥의 재료별 차음성능 ・・・・・・・・・・ ・・・・58 4.2.2 바닥의 구조별 차음성능 ・・・・・・・・・・ ・・・・69 4.3 창문 및 문틀 주변의 차음처리 ・・・・・・・・・・・・ 72 4.4 부분상세 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 77 4.5 F lanking tr an smis sion・・・・・・・・・・・・・・・・ 87
5. 실제 목조건축물의 차음성능 측정・・・・・・・・・・・・94 5.1 조사대상・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・94 5.1.1 측정장소 및 대상건축물・・・・・・・・・・・・・・・94 5.1.2 바닥 및 세대간 경계벽 구조・・・・・・・・・・・・・95 5.1.3 측정기기・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・96 5.2 측정방법・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・98 5.2.1 바닥충격음・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・98 5.2.2 세대간 경계벽 공기전파음・・・・・・・・・・・・・99 5.3 실험결과 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・102 5.3.1 바닥충격음 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・102 5.3.2 세대간 경계벽 공기전파음 ・・・・・・・・・・・・・110
6. 제안 차음구조 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・116
7. 결론・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・119
8. 참고문헌・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・121
ABST RACT ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・128
L IS T OF T A B LE S
T able 1. Relation ship of sound level and subjectiv e loudnes s ・12 T able 2. Ranking of the indication r ating on the indoor noise a s
tim e of r esearch・・・・・・・・・・・・・・・・・・・17 T able 3. T he st andar ds for heavy im pact sources in Korea・・・24 T able 4. T he st andards for light im pact sources in Kor ea・・・・24 T able 5. T he application r ating for im pact sound lev el in Japan・25 T able 6. T he definition of application r ating in Japan ・・・・・25 T able 7. T he st andar ds for sound in sulation perform ance of party
w all bet w een dw elling unit in Korea ・・・・・・・・・29 T able 8. T he st andar ds for sound in sulation perform ance of ext erior w alls in Kor ea ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・30 T able 9. T he application r ating for difference of sound pr essur e
lev el in Japan ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・30 T able 10. Crit eria for airborne and im pact sound in sulation of
floor - ceiling as semblies bet w een dw elling unit s ・・・・36 T able 11. Comm on sound t ran smission cla ss (ST C) rating s・・・・38 T able 12. Crit eria for airborne sound in sulation of w all partit ion s
bet w een dw elling unit s ・・・・・・・・・・・・・・・41 T able 13. Crit eria for airborne sound in sulation within a dw elling
unit and other crit eria ・・・・・・・・・・・・・・・・42 T able 14. ST C for 2×4 w ood stud w all・・・・・・・・・・・・・45 T able 15. T he sound isolation property of w ood construct ion w all
(D rating )・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・47
T able 16. ST C for 2×4 st aggered w ood stud w all ・・・・・・・54 T able 17. ST C for 2×4 double w ood stud w all ・・・・・・・・・55 T able 18. ST C for double w ood studs w it h one lay er of gypsum -
boar d fiberboard bet w een studs and one layer of gypsum - boar d on each side ・・・・・・・・・・・・・・・・・57 T able 19. ST C and IIC for 2×10 w ood joist floor・・・・・・・・65 T able 20. ST C and IIC for floor t opping ・・・・・・・・・・・・66 T able 21. ST C and IIC for 2×10 I- j oist and double joist floor・・71 T able 22. ST C for a type of w indow・・・・・・・・・・・・・・74 T able 23. ST C for caulking door・・・・・・・・・・・・・・・・75 T able 24. T he m easur em ent point and location of t he sound isolation
perform ance on the light - w eight w ood con struction ・・94 T able 25. T he m easur em ent con st ruction of the sound isolation
perform ance on the light - w eight w ood con struction ・・95 T able 26. Aver age sound pr essur e lev el of heavy impact sour ces・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・103 T able 27. Aver age sound pr essur e lev el of light impact sources ・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・105 T able 28. T he m easur em ent r esult of st andar d impact sound
pr essur e level ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・107 T able 29. T he m easur em ent r esult of differ ence of sound pres sure
lev el in the party w all ・・・・・・・・・・・・・・・111 T able 30. T he m easur em ent r esult of differ ence of st andard sound
pr essur e level in the party w all・・・・・・・・・・・113
L IS T OF F IGU RE S
F ig . 1. Air - bone sound tr an smission is conduct ed through t he air as pres sure w av es ・・・・・・・・・・・・・・・・・20 F ig . 2. Impact pr oduces structure- bone sound t ran smission ・・・20 F ig . 3. Refer ence cont our for calculating floor impact sound level in Japan ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・23 F ig . 4. Reference cont our for calculating differ ence of sound
pr essure level in Japan ・・・・・・・・・・・・・・・・28 F ig . 5. Reference cont our for calculating impact in sulation class and
other r ating s in U .S .A ・・・・・・・・・・・・・・・・34 F ig . 6. Reference cont our for calculating sound tran smission cla ss
and other r ating s in U .S .A・・・・・・・・・・・・・・・39 F ig . 7. S ound isolation structur e m odel of light - fr am e w ood
con struction in Korea ・・・・・・・・・・・・・・・・・48 F ig . 8. A comparison with the w ood con struction and RC
con struction ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・59 F ig . 9. Door s opening on opposit e sides of a hallw ay should be
st agger ed w henever possible・・・・・・・・・・・・・・73 F ig . 10. Recomm ended gypsum board st aggering at corner s ・・・77 F ig . 11. A r ecomm ended arrangem ent of mult iple layer of gypsum
board ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・77 F ig . 12. Caulking t o prevent possible sound leaks ・・・・・・・・78 F ig . 13. Properly spaced outlet s reduce the pos sibility of sound
leak s・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 79 F ig . 14. Back - t o- back out let s box es need caulking on the backs ・79 F ig . 15. Place elastic caulking ar ound the outlet s before in st alling
cov er plat es ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 80 F ig . 16. Vibr ation isolation obt ained with resilient channels is lost if
screw s ar e t oo long・・・・・・・・・・・・・・・・・・81 F ig . 17. Coupling of double w alls ・・・・・・・・・・・・・・・81 F ig . 18. U se elastic caulking or ot her resilient m at erials ar ound all
opening s m ade for pipes in bott om plat es or the w all
cov ering ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・82 F ig . 19. Ex am ple of concr et e floating floor support ed on r esilient
pads . T he floating slab should not be in cont act w it h the m ain building st ructur e nor the structur al slab below ・・83 F ig . 20. Ex am ple of concr et e floating floor support ed on r esilient
m at s . T he F loating slab should not be in cont act w it h the m ain building st ructur e nor the structur al slab below ・・83 F ig . 21. Ex am ple of drain in st allation through a float ing floor ・・84 F ig . 22. Ex am ple of pipe in st allation thr ough a floating floor・・・84 F ig . 23. Ex am ple of duct in st allation through a floating floor ・・85 F ig . 24. Short - cir cuit ing of a concr et e floating slab by debris ・・85 F ig . 25. F lanking path s t o be avoided ・・ ・・ ・・ ・・ ・・・87 F ig . 26. Barrier in j oist space and vibr ation j oint in subfloor for
improved sound resist ance ・・・・・・・・・・・・・・・88 F ig . 27. Continuou s gypsum boar d t hr ough the floor - ceiling as sem bly
mu st be av oided t o prev ent vertical flanking ・・・・・・89
F ig . 28. An in st alled barrier in a attic space abov e a party w all ・90 F ig . 29. An in st alled barrier in a cr aw l space below a party w all・90 F ig . 30. Blocking and caulking bet w een j oist s at a party w all ・・91 F ig . 31. A single parallel joist serv es as a flanking barrier ・・・92 F ig . 32. Recomm ended gypsumboar d application behind batht ub s ・93 F ig . 33. Inst allation of t apping m achine (bang m achine) and
micr ophone ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・96 F ig . 34. In st allation of pow er amplifier and m icrophone・・・・・100 F ig . 35. T he sound isolation perform ance of heavy impact sources
(L - 65)・・・・・・・・・・・ ・・・・・・・・・・・・・104 F ig . 36. T he sound isolation perform ance of light impact sources
(L - 75) ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・107 F ig . 37. IIC 44 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・109 F ig . 38. T he sound isolation perform ance of the party w all (D - 50)・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・ 112 F ig . 39. F ST C(F ield S ound T ransmission Clas s ) 59・・・・・・・115 F ig . 40. Recom m ended the floor and party w all con struction of
light - w eight multi- family w ood con struction・・・・・・118
1 . 서 론
1 .1 연 구 의 필 요 성 및 목 적
국민소득의 증가와 생활수준의 향상으로 일반인들의 주택에 대한 욕구 가 다양화, 고도화, 개성화되어 가고 있는 시점에서3 6 ), 주택에 대한 개념 도 소유에서 주거의 개념으로 바뀌어가고 무조건 양적, 획일적 공급에서 수요자 입장인 질적, 고급화 경향이 증대되고 있다. 또한 정부의 지속적 인 주택공급정책으로 99년도 주택보급율이 93.3%에 달하였고, 2005년에 는 100%에 육박할 것으로 예상하고 있다.2 4 )
이러한 사회적인 여건변화와 주택시장의 여건변화 속에서 자연과 접할 수 있는 전원주택에 대한 관심이 매우 높은 실정이며, 특히 전원주택을 희망하는 수요자 중 70%이상이 목조주택을 선호하고 있다.3 6 ) 1980년대 말부터 꾸준히 건설되고 있는 목조주택은 현재 매년 1,000호 이상이 건 설되고 있으며 향후 4～5년 뒤에는 5,000호 이상이 될 것으로 예상하고
있다.2 3 ) 이러한 목조주택의 양적 성장과 주위여건의 변화에 발맞추어 이
제는 부유층의 특권으로 인식되어지던 생각에서 일반대중이 거주하며 생 활을 영위해 나갈 수 있는 주택으로서의 변화가 요구되는데, 그 돌파구 중의 하나로 경골목조공동주택의 건설을 들 수 있다.
특히 최근 주거환경에서 자연을 중시하는 목소리가 커지면서 다층, 다 세대 목조주택에 대한 선호도가 높아지고 있고, 건축 공사 기간과 시공 의 용이성, 설계의 다양성 및 경제성 등으로 인하여 3～5층의 범위 내에 서 다른 어느 구조보다도 경쟁력이 있는 양식으로서 미국과 캐나다에서 많이 건설되고 있다. 또한 최근 일본에서도 건축 법규의 개정과 함께 목조공동주택 보급이 급성장하고 있는 추세이다.1 2 ) 더구나 국제유가상승
으로 인해 에너지 저소비형 산업으로 전환이 불가피한 국내상황을 미루 어볼 때, 국내 건축시장에서도 목조주택으로의 전환속도는 더 가속화되 어질 전망이다. 그러나 현재 목조건축물은 건축법규상의 규제에 의해 3 층 미만으로 제한되어 지붕높이가 13m이상이거나 처마높이 9m이상으로 는 건설할 수가 없는 실정이다.1 ) 이러한 건축법상의 규제를 완화하기 위 해서 지하층을 제외한 층수가 3층 이하이고 연면적 3,000제곱미터이하인 목조공동주택의 건설을 위한 개정안이 국회에 제출되어 심의 중에 있으
며1 8 ), 지난 2000년 3월에 실시된 방재시험연구원의 목구조물 내화실험에
서 기준이상의 성능이 증명됨으로서2 1 ) 법제화가 될 것으로 전망되고 있 다.
하지만 2×4공법을 이용한 초기의 목조주택은 설계상의 문제점, 숙련 공의 부족, 자재에 대한 이해부족 등에 의해 문제점이 적지 않았으므로 목조공동주택이 활성화된다면 기존의 방식 그대로의 적용은 많은 문제를 유발시킬 것으로 예상된다. 특히 한 건물 안에 여러 세대를 두는 공동주 택의 경우, 인접한 가구에서 발생할 수 있는 각종의 소음들이 거주자들 에게는 매우 큰 불편사항이 될 것이다. 예를 들어, 외부의 차량소리나 놀 이터에서의 떠드는 소리 등과 같은 외부소음원과 한 건물 안에서 이웃과 벽체 및 바닥을 공유하는 공동주택의 특수성 때문에 발생하는 이웃의 아 이들 쿵쾅거리는 소리, 발자국 소리, 말소리, T V, 음악소리 같은 내부소
음에1 7 ) 대한 차음이 해결되지 않으면 목조공동주택 활성화에 큰 걸림돌
이 될 것으로 예상된다.
따라서 목조공동주택에서 소음으로 인해 발생될 수 있는 결점을 제거 하여 각 가구별로 쾌적한 주거환경을 유지시킬 수 있는 차음기술이 법제 화보다 앞서 확보되어야 할 필요성이 크게 대두되고 있는 실정이라 할 수 있다.
이에 본 연구에서는 소음에 대한 인식과 건축물에 대한 각국의 차음성 능규정과 목조건축물의 차음성능을 문헌조사하고, 국내의 목조건축물의 차음성능을 측정하여 그 결과를 토대로 국내에 적용할 수 있는 차음성능 을 지닌 경골목조공동주택의 구조를 제안하고자 한다.
1 .2 연 구 사
과거 수십 년간의 급격한 산업발달과 인구의 도시집중, 교통량 증가로 인한 도시생활방식의 변화는 제반 환경공해 문제를 수반하고 있다. 특히 주거환경으로서의 소음은 각종 질병, 청력손실을 초래할 뿐 아니라 대화 및 수면방해, 작업능률의 저하, 스트레스 등의 사회 심리적 요인에도 영 향을 주어 환경공해 중 가장 심각한 것으로 점차 인식되어지고 있다. 이 러한 각종 소음공해로부터 인간을 보호하고 주거환경의 질적 향상을 도 모하기 위해서는 주거건물의 차음성능을 높여주는 것이 기본적인 대책중 의 하나가 될 수 있을 것이다.2 5 )
1960년대부터 각국에서는 구조물의 차음성에 관한 기본연구가 활발하 게 이루어지기 시작하여 여러 가지 조건에 따른 재료의 흡읍율 및 투과 손실이 비교평가와(Kozi Sat o와 Koy asu , 1960), 건축구조의 차음성능에 관한 실험실측치로서 그 차이를 비교하고 기준을 설정하기 위한 연구도 수행되었다(Ov e Brant , 1964, T .D.Northw ood, 1964, T .T .Schult z, 1964).
1970년대에는 W .A .Utley (1973)등이 건물의 부위별 실험연구로 차음성 능평가를 실시하였으며. 1980년대에 이르러 건물의 차음성에 대한 평가 기법을 통계적 방법을 이용하여 단순화 시켰다.(Lucia N . T aibo, 1982)2 5 )
도시로의 인구집중으로 심화되어 가고 있는 주택부족난을 해결하고 토 지의 효율적인 이용을 위하여 국내에서는 1972년부터 공동주택을 건립하 기 시작하였으나1 1 ), 쾌적한 주거환경에 대한 욕구는 증대되는데 반해 고 층화와 고밀도화 되어 구조계획의 합리화와 원가절감을 위해 공동주택의 벽체와 바닥에 사용되는 재료의 두께는 점점 얇아지고 경량화되었고 차 량증가에 따른 외부소음원과 주거설비의 수요증대에 기인한 내부소음원 등은 증가하고 있는 실정에서17 ), 소음이 주거환경의 질을 결정하는 중요 한 인자가 되었다. 그 중에서도 바닥충격음 계통의 내부소음원이 차음성
능을 좌우하는 요소가 됨으로서 바닥충격음에 대한 차음성능 평가방법과 기준설정의 필요성이 매우 강조되고 있다. 따라서 외국에서는 바닥충격 음에 대한 측정방법 및 평가방법을 기준화하고 있으며, 계속적인 연구를 통하여 그 기준을 수정보완하고 있다. 바닥충격음에 대한 차음대책은 1953년 독일에서 최초로 바닥충격음 측정방법을 공업규격화 한 이후, 바 닥충격음레벨의 실험실 및 현장측정(DIN- 52211), 습식뜬바닥구조시공지 침(DIN 4109)등 체계적이며 지속적인 바닥구조체의 차음성능 향상방안 이 연구되어 오고 있고, ISO에서도 ISO/ 140, ISO/ 717등에 의해 충격음 에 대한 사항을 규제하고 있으며 최근에는 이러한 Impact Sound Index 에 대한 개선방안의 연구가 진행되고 있다. 일본에서도 1965년 “주택건 설계획법”의 제정공포로 대규모, 양산화 주택시대에 돌입함에 따라 내 부소음에 대한 문제의식이 급증되어 1973년 바닥충격음 측정방법(JIS A 1418)이 마련되었고, 이어 이 규격에 일본의 실정에 적합하도록 개발된 타이어를 이용한 중량충격음 측정방법을 첨가하였으며 이를 근거로 차음 성능 개선방안, 즉 “뜬바닥 구조용 락크울 완충재(JIS A 6321)”등 차 음재료와 건축물의 차음성능기준과 설계지침이 마련되었다.1 7 )
이에 따라 국내에서도 1978년 바닥충격음에 대한 측정방법(KS F 2810)이 제정되고, 1981년 중량충격원에 의한 측정방법을 추가 개정하였 으며 1986년에는 공동주택의 소음측정 기준을 건설부에 고시하여 국가적 인 차원에서 관심을 가지게 되었다. 그러나 우리나라에서는 차음성능에 대한 평가하는 방법 및 기준은 규정되어 있지 않고 우리나라 공동주택의 난방방식이 온돌이라는 Floor Panel Heating Sy stem의 일종이어서 외국 과는 다른 독특한 바닥구조인 점을 감안되면서 우리의 실정에 적합한 차 음성능 기준 및 평가방법 설정에 대한 연구가 실행되었다.7 ) , 1 7 )
장길수 등(1988)이 실험한 바닥구조의 차음성능측정결과를 일본 건축
학회에서 제시한 거주자의 생활감과 대응시켜보면 중량충격원에 대한 생 활감은 상당한 차이를 보이나 경량충격원에 대해 적용할 경우에는 대체 로 생활감과 부합되는 것으로 나타났기 때문에 일본의 JIS A 1419의 중 량 및 경량충격원에 의한 양충격원의 병행평가방법을 우리나라에 적용시 거주자의 반응과 대략 부합될 수 있는 가능성을 시사해 주었다. 그러나 중량충격원 실험결과에 대한 거주자반응은 현저한 차이점을 보여주었기 때문에 KS F 2810에 규정된 중량충격원실험에 의한 평가방법설정 시 측정주파수대역 범위의 문제를 검토해야 한다.3 1 ) , 3 2 )
김선우 등(1990)은 현재 국내에서 사용되고 있는 바닥구조의 차음성능 은 경량충격원에 대해 L- 77, 중량충격원에 대해 L- 51로 경량충격원에 대한 차음성능이 매우 낮음을 보여주었는데 완충층의 구성재료를 적절히 사용하면 차음등급은 L- 66이하로 개선시킬 수 있음을 확인하였다.9 )
박병전 등(1992)은 공동주택의 슬라브 두께는 유럽처럼 140～
150mm (350㎏/ ㎡이상)가 표준이 되도록 건축설계기준을 바꾸고 건식의 뜬바닥구조를 채택할 것을 제안하였다.19 )
또한, 김기동 등(1995)도 습식공법으로 설치된 현행의 온돌구조의 낮은 차음성능을 개선하기 위해 130mm 슬라브, 20mm MCP pad, 50mm경량 콘크리트, 50mm마감몰탈, 장판지 순의 바닥구조에 습식공법보다는 차음 과 단열효과를 동시에 해결할 수 있는 건식공법을 보고하였다.5 )
김선우 등(1997)은 새로이 제안되고 있는 중량충격원(Ball)과 현재 사 용되고 있는 중량충격원(T ire)에 의한 바닥충격음레벨을 실험한 결과 Ball은 T ir e에 비해 저중음역에서 큰 충격력을 보이고 있으며, 이러한 현 상은 저음역에서 더욱 뚜렷하게 나타났기 때문에 중량충격음레벨 측정 시 수음실의 바닥충격음레벨이 너무 낮아 많은 어려움이 있는 국내 실정 을 감안한다면 Ball이 충격력 및 가진에너지 측면에서 보다 우리나라에
적합한 충격원임을 확인하였고, 중량충격원의 차음성능을 평가하는 기준 곡선의 선정에서는 기존의 JIS평가곡선을 이용하데 허용편차를 두는 것 이 적합하다는 제안을 하였다.1 0 )
전진용 등(1998)은 청감실험을 실시하여 잔향시간 변화 시 소음에 대 한 피험자의 주관적인 반응을 조사하였는데, 잔향시간이 0.6s (T 30)이하 일 때 피험자 반응치의 폭이 컸으며 그 이상에서는 거의 일정한 반응치 를 나타냈고 중량충격원에 대한 민감도가 가장 큰 것으로 나타났다.3 3 )
손장열(1992)은 경계벽의 투과손실이 D- 50, 바닥의 경량충격음 차단성 능이 L- 45인 매우 높은 차음성능을 가진 2층의 목조방음주택에 대한 보 고를 하였다.2 2 )
목조건축물의 차음에 대해서는 일본의 자료에서 많이 볼 수가 있는데, 中尾哲也(1986)은 목조건축물과 RC구조의 차음성능을 비교하였고4 1 ), 高 橋 撤등(1984)은 여러 형태의 바닥마감재를 바닥에 적용하여 각 재료에 따른 차음성능에 대해서 연구하였고4 0 ), 田洋三 등(1988)은 바닥에 목질 계바닥마감, 완충재, 고강성목질판넬, 차음층, 천장, 방음격벽들을 적용하 여 차음성능의 강화방안을 제시하였다.4 7 )
그러나 국내에서는 최근 수십 년간 RC조나 조적조건축물이 주택의 주 류를 이루고 있어서, 목조건축물에 대한 차음성능 연구는 거의 이루어지 지 않고 있는 실정이어서 목조공동주택의 세대간 경계벽 및 바닥에 대한 차음성능 연구의 중요성이 더욱 강조된다.
2 . 소 음 및 차 음
2 .1 소 음
2.1.1 소음의 정의 및 특징
소음(Noise)이라는 말은 일반적으로 원하지 않는 소리(Unw anted sound), 바람직하지 않은 소리(Undesirable sound), 불쾌한 소리 (Disagr eeable sound) 등으로 설명될 수 있다. 좀더 구체적으로 말하면 생리적인 장해를 일으키는 크고 불쾌한 음, 음성 등의 청취를 방해하고 학습 및 사무능률을 저해하는 음, 휴식과 수면을 방해하는 음을 말한다.
일반적으로 생활환경을 손상시킬 우려가 있어서 건강한 삶을 영위하는데 바람직하지 못한 음을 총칭한다.1 1 )
소음은 또한 피해정도를 물리적인 양으로 정확히 산정하기가 어렵고 주관성이 강한 특징을 갖는 감각공해이다. 즉 어떤 사람에게는 바람직한 음이 개인적인 정서와 경험의 차이에 의해 다른 사람에게는 불쾌하고 짜 증스러운 음이 될 수 있고, 동일한 사람이 동일한 소리에 대해서도 반응 이 다를 수 있어서 아름다운 음악도 공부나 수면을 취하고 있는 경우에 는 소음으로 작용할 수 있다. 그러나 음의 크기가 커지게 되면 어떠한 종류의 음이라고 공해를 유발하는 소음이 된다.6 ) , 1 1 )
일반적으로 소음으로 분류되는 음을 열거하면 다음과 같다.1 1 ) (1) 특히 큰 음
(2) 생리적으로 장애를 일으키는 음 (3) 불쾌한 음색이나 충격성의 음
(4) 음악이나 음성의 청취를 방해하는 음
(5) 주위의 집중이나 작업의 능률을 저하시키는 음
(6) 휴식이나 숙면에 방해되는 음 소음공해의 특징은 다음과 같다.1 1 ) , 3 4 ) (1) 축적성이 없다.
(2) 감각공해다.
(3) 국소적이며 다발적이다.
(4) 주위의 진정이 많다.
(5) 대책 후에 처리할 물질이 발생되지 않는다.
2.1.2 소음의 주발생원
(1) 도로교통소음
도로교통소음은 자동차로 인한 소음으로서 1대 당의 음향파워가 대단 히 커서 중요한 소음원으로 대두되고 있으며, 실제 피해 범위가 광범위 하게 확산되고 있는 실정이다. 대체로 우리나라의 도로교통 소음의 양상 은 도시의 경우 상공업지역은 물론 도시 주거지역까지 교통소음 영향권 에 있으며, 특히 고속도로 등 각종 도로망의 확장으로 농림에 이르기까 지 교통소음의 영향권은 확대되고 있는 실정이다.
일반적으로 간선도로변은 80dB (A ) 내외이고, 차속이 2배로 되면 약 10dB (A ), 통과대수가 2배로 되면 약 5dB (A )가 증가한다.
(2) 괘도소음
기차, 전동차, 지하철 등의 궤도 차륜에 관계되는 소음으로 차륜의 주 행음, 경적, 건널목 경보기 소리 그리고 역구내 방송 등이 이에 속한다.
특히 철도의 경우 대부분이 도심지를 통과하고 있어 철도변에 위치한 많 은 주택이 소음피해를 받고 있다.
일반적으로 평탄지역의 주행소음은 레일로부터 100m지점에서 85 ～ 90dB (A )내외이며, 레일의 연결부분을 통과 시에는 5dB (A )정도 증가하
고, 전동차의 경적소리는 정지상태에서 전방 5m인 곳은 125 ～ 140dB (A )이고, 20m 인 곳은 112 ～ 133dB (A )정도이다. 철교 및 고가 밑 에서는 100dB (A )정도이다.
(3) 항공기 소음
항공기 소음은 엔진소리가 대단히 크며, 발생 음량이 많고, 금속성 고 주파음이다. 간헐적이고 충격음이며 상공에서 발생하기 때문에 피해면적 이 극히 넓다. 항공소음에 의한 피해는 국내에서 크게 거론되고 있지 않 으나 김포, 제주, 부산 국제공항의 일부 주민 및 학교에서 피해진정이 야 기되고 있으며, 급격히 증가될 항공교통량에 따라 항공기 소음피해지역 은 확대될 전망이다.
일반적으로 활주로에서 1K떨어진 곳에서 제트기가 머리위로 지나갈 때는 100dB (A )정도이고, 5Km지점에서는 85dB (A )정도이다.
(4) 공장소음
공장 및 사업장에 설치된 기계, 기구는 자동차, 기차, 항공기 등과 같 이 이동성 소음원이 아닌 일정한 장소에 고정되어 있는 상태이기 때문에 소음발생 시간이 지속적이고 시간에 따른 변화가 없어서 흔히 습관성 소 음, 그 지역에 당연히 있어야 할 소음처럼 간주되는 경향이 있으며 다른 소음에 비해 진정이 많다.
(5) 건설소음
건설소음은 건설공사에 사용되는 기계류의 엔진소음, 기계화 공사용 재료의 마찰 및 충격음, 각종 타격 및 파괴음 그리고 굴착음 등이다. 이 들 건설소음은 건설기간에 한정된 소음으로 비교적 단시간에 발생하며 그 음은 대단히 크다.
일반적으로 기계로부터 30m지점에서의 파일햄머는 90dB (A ), 콤프레샤 는 80dB (A )정도이다. 충격적이며 지속시간이 길 때도 있고 강한 진동을
수반한다.
(6) 생활소음
생활의 안식처로서 국민의 정서적인 문화생활이 보호되어야 할 주거지 역에 소규모 공장 및 각종 사업장 등이 혼재 되어있어 조용한 주거환경 을 유지하는 것은 결코 쉬운 일이 아니다. 이처럼 주거환경을 해치는 소 음원은 유형별로 확성기에 의한 소음 , 공장 및 사업장의 작업소음, 심야 의 계속적, 반복적인 소음 등으로 나눌 수 있다.6 ) , 3 4 )
dB값에 따른 소리의 크기는 T able 1과 같다.
T able 1 Relation ship of sound lev el and subjectiv e loudness .7 2 )
S OUND LE VE L (dB )
S UBJE CT IVE E V A LUA T ION S
E NV IRON M E NT
OUT DOOR IND OOR
140 Deafenin g Near jet aircraft and artillery fire
130 T hr esh old of p ain 120 T hr esh old of
feelin g Elevated train Hard rock band
110 Jet fly over at 1000ft Inside propeller plane
100 V er y lou d Power mower , motor cycle at 25ft , aut o horn at 10ft
90 Propeller plane fly over at
1000ft , noisy urban street
Full symphony or band, food blender , noisy factory
80 M oder at ely lou d Diesel truck at 40 mph at 50ft
Inside auto at high speed, garbage disposal, dishwasher
70 Lou d
F ace- to- face conver sation,
vacuum cleaner , electric typewrit er
60 M oder at e
Air conditioning condenser at 15ft , near freeway auto tr affic
General office
50 Qu iet Lar ge transformer at 100ft
40 Bird calls Private office, soft r adio
mu sic in apartment 30 V er y quiet Quiet residential
neighborhood
Bedroom, aver age residence without stereo
20 Rustling leaves Quiet theat er , whisper
10 Ju st au dible 0 T hr esh old of
h ear in g
2.1.3 소음의 영향
(1) 소음의 영향에 관한 조건
① 소음측 조건(물리적 성상)
・소음레벨 : 클수록 영향이 크다.
・주파수의 특성(고음과 저음의 경우) : 고음일수록 영향이 크다.
・지속시간, 반복횟수, 충격성 : 연속음보다 간헐적이며 충격적인 음의 영향이 크다.
・이상의 성상의 시간적 변동
② 인간측 조건(감수성)
・건강도(건강, 임신, 출산) : 건강한 사람보다 환자나 임산부가 감수성이 크다.
・성별, 연령 : 남성보다 여성, 노인보다. 젊은 사람이 예민하다.
・체질과 기질
・심신의 상태(노동, 휴식, 수면)
③ 소음과 인간간의 조건
・습관과 경험, 만성영향
・이해 등 사회적 관계 (2) 소음의 영향
① 청력에의 영향
・일시성 청력손실(일시적 난청 T emporary T hreshold Shift , T T S ) 어느 정도 큰 소음을 들은 직후에 일시적으로 일어나는 청력저하로 수초 ～ 수일간의 휴식 후에 정상청력으로 돌아오며 영구성 청력손 실을 예측하는 근거가 된다.
・영구성 청력손실(영구적 난청, Permanent T hreshold Shift , PT S ) 소음성 난청이라고도 하며 소음에 폭로된 후 2일 ～ 3주 후에도 정
상 청력으로 회복되지 않는다. 소음이 폭로된 후 일하는 근로자들에 게 나타나는 직업병으로 4,000(Hz)정도에서부터 난청이 진행된다.
・노인성 난청
고주파음(6,000Hz)에서부터 난청이 시작된다.
② 정신적 영향
・정서적 영향
・작업, 공부에 대한 방해
단순 반복작업에는 영향이 적고, 복잡한 사고나 기억을 필요로 하는 작업에 방해가 된다. 일반사무실 및 교실은 50dB (A )이하, 회의실 및 응접실은 40dB (A )이하가 바람직하다.
・수면방해
낮 55dB (A ), 밤 40dB (A )일 때도 종종 진정이 발생한다. 침실 내는 40dB (A )이하가 바람직하다.
③ 신체적 영향(생리적 영향)
・순환계 : 혈압상승, 맥박증가. 말초혈관 수축
・호흡계 : 호흡횟수 증가, 호흡의 깊이 감소
・소화계 : 타액분비량 증가, 위액산도 저하, 위 수축운동의 감퇴
・혈 액 : 혈당도 상승, 백혈구 수 증가. 혈중 아드레나린 증가 이상의 현상은 자율신경계 기능의 변화 때문이다.
④ 사회적 영향
・지가(地價)하락, 가축에 영향(산란율, 부화율, 우유생산량 저하)3 4 )
2.1.4 국내 공동주택에서 소음원에 따른 반응
경제개발에 따른 국민소득 수준의 향상으로 가치관이 다양화되면서 생 활의 지적 수준을 향상시키려는 욕구가 증대되고 있는데 반하여 공동주
택에 사용되는 재료의 두께는 점점 얇아지고 경량화되고 있으며 차량증 가에 따른 외부소음원과 주거설비의 수요증대에 기인한 내부소음원 등이 증가하고 있는 실정이다. 이에 국내 공동주택에서의 외부소음원과 내부 소음원에 대한 주민들의 반응에 대하여 알아보고자 한다.
(1) 외부소음원
공동주택에서 외부소음환경의 변화에 따라 주거하고 있는 주민이 느끼 는 소음의 인지도와 영향을 조사한 결과에 의하면 외부의 교통소음과 단 지내의 아이들 뛰노는 소리, 행상인의 물건 파는 소리 등이 외부소음과 이웃에서 들리는 내부 소음 등이 대부분을 차지하고 있다.17 ) , 3 0 )
소음에 대하여 가장 시끄럽게 느끼는 시간대는 낮시간대가(41.5%) 가 장 높았고, 소음에 대한 각종 행위의 방해 지적률은 밤잠을 자주 설치는 일, 이사욕구가 자주 발생하는 일, 아침에 자주 일찍 깨어 나는 일, 독서 등 정신 집중이 자주 방해받는 일, 여름에도 창문을 자주 닫아야 하는 일 등의 순서로 그 지적률이 높아지고 있다. 그러나 외부소음환경의 변 화에 따른 내부소음원의 인지도는 별다른 차이를 보이지 않는 것으로 나
타났다.1 1 ) , 1 7 ) , 3 0 )
주변환경 변화에 대한 평가에 있어서 소음환경은 중요한 평가요인으로 작용하며 소음 환경이 나쁠수록 주민환경의 평가도 부정적으로 인식되는 경향이 있다.17 ) , 3 0 )
(2) 내부소음원
1985년 대한주택공사가 앞으로의 아파트 구입 시 고려하여야 할 사항 을 조사한 결과 현 아파트 구입 시에 비하여 가장 큰 변화율(약 300%의 증가)을 보이는 항목이 소음이라는 결과가 나왔다. 특히 이웃과 벽체 및 바닥을 공유하여야 하는 공동주택의 특수성 때문에 상층에서 발생하는 아이들 뛰노는 소리. 걷는 소리 , 발자국 소리 등 바닥충격음 계통의 내
부소음이 입주자의 불만을 유발하여 이제는 차음이 주거성능을 결정하는 가장 중요한 인자로 등장하게 되었다.1 1 ) , 17 )
다음의 T able 2는 조사시기별 내부소음에 대한 지적률 순위에 대한 것으로 공동주택의 공급이 급증하기 이전에 실시된 1981년의 조사와 비 교할 때 1986년에서 1996년까지의 두드러진 특징으로는 바닥충격음 계 통의 아이들 뛰는 소리와 설비기기류 소음인 욕실급배수음과 엘리베이터 운행소음 등이 높은 지적률을 보이고 있다. 여기서 아이들 뛰노는 소리 가 계속적인 지적률의 증가를 보이고 있는데, 이러한 결과는 공동주택의 고층화, 경량화에 따라 상층의 바닥충격음의 차단성능의 약화가 원인이 된다. 또한 급배수설비소음도 지적률의 순위 및 변화의 수준에서 바닥충 격음과 유사한 형태를 보이고 있다.1 1 ) , 17 )
피아노 등의 악기음은 공기전달음 계통의 소음으로서 이러한 소음이 94년 이후 높은 순위에 나타나고 있고 변화수준도 구분되고 있는 것은 공동주택의 고층화에 따른 구조체 및 벽체의 경량화에서 오는 공기음의 전달에 기인한 것이다.1 1 ) , 1 7 )
공동주택 내부소음의 발생은 낮과 밤의 시간대에 따라 발생소음의 종 류와 그에 대한 피해가 달리 나타나는 경향이 있다. 낮시간에 문제시되 는 소음으로는 아이들 뛰노는 소리가 41%로 가장 두드러지고 있으며 베 란다의 물 내려오는 소리와 초인종소리 등의 순서로 나타내고 있다. 밤 시간에는 변기급배수 소리가 36%로 가장 높고 다음이 아이들 뛰노는 소 리 그리고 엘리베이터 운행소리와 욕실급배수 소리의 순위를 보이고 있 다.
이는 공동주택의 문제 소음이 여전히 낮시간에는 바닥충격음계통의 소 음 그리고 밤시간대에는 설비기기류 소음인 것으로 나타나고 있다.1 1 ) , 1 7 )
T able 2 Ranking of the indication r ating on the indoor noise a s tim e of resear ch1 1 ) , 1 7 )
Y ear
Ratin g
1981 1986 1994 1996
1
F oot st ep n oise of th e st air s
(67.5% )
Childr en ' s play in g n oise
(46.7% )
Childr en ' s play in g n ois e
(51.1% )
Ch ildr en ' s play in g n oise
(58.4% )
2
T oilet st ool plum bin g
n oise (63.9% )
B ath r oom plu m bin g
n ois e (42.8% )
T oilet st ool plum bin g
n oise (50.9% )
Bat hr oom plum bin g
n oise (49.6% )
3
Kit ch en plum bin g
n oise (60.0% )
F oot st ep n oise of t h e st air s an d cor r idor
(41.1% )
Bat hr oom plum bin g
n oise (49.7% )
T oilet st ool plu m b in g n ois e
(49.5% )
4
T hr ow aw ay dum p n oise
(58.2% )
T oilet st ool plu m bin g n oise
(38.6% )
E lev at or n ois e (45.2% )
B alcon y clean in g n oise (39.5% )
5
Door open in g an d sh ut t in g
n oise (54.3% )
Door op enin g an d shu tt in g
n ois e (32.9% )
Balcony cleanin g n oise (41.3% )
P ian o or m u sical in st r um en t
n oise (33.8% )
6
Ch ildr en ' s play in g n oise
(47.2% )
T hr ow aw ay dum p n oise
(31.1% )
P ian o or m u sical in str u m ent
n oise (36.1% )
Door open in g an d sh ut t in g
n oise (29.9% )
공동주택의 내부소음 중 가장 많은 지적률을 보이고있을 뿐만 아니라 주위의 암소음이 다소 큰 낮시간대에도 충격력이 커 인접세대에 강한 불 만족을 유발하는 대표적인 소음원은 바로 아이들의 놀이 형태에 관련된 소음이다.1 1 )
결국 거주자들이 느끼는 위층소음에 대한 인지도의 차이는 위층에 아 이들이 유무에 따라 크게 달라지게 되며, 이러한 요인들이 거주성능에 많은 영향을 미치게 됨은 말할 나위도 없다.1 1 ) , 1 7 )
위층에 따라 어린이가 있고 없음에 따라서 소음발생빈도와 인지도는 많은 차이를 보이고 있음을 알 수 있으며, 특히 충격력이 커 가장 많은 불만을 나타내고 있을 뿐만 아니라 공동주택 내부소음원 중 지적률이 높 은 어린이의 뛰는 소리에 대한 발생빈도는 어린이 유무에 따라 아주 괄 목할 만한 차이를 보이고 있음을 알 수 있다.1 1 ) , 17 )
2 .2 차 음
2.2.1 차음의 정의
음원으로부터 발생한 음이 공기 중을 전파해 가는 경우, 음원과 음을 듣고 있는 장소 사이에 벽 등의 장애물을 설치하면, 음이 작게 들리게 된다. 이와 같이 음의 전달을 차단하는 것을 차음이라고 하며, 넓은 의미 에서 차음이란 음파의 전달을 차단하기 위하여 여러 가지 공학적인 수단 을 이용한 소음저감 행위를 총칭하고, 협의로는 차음재료를 이용하여 음 파의 투과를 작게 하는 것을 말한다. 최근에는 협의의 의미로 이용되는 경우가 많고 , 광의의 의미로서는 방음 등의 용어를 사용하고 있다.2 2 )
2.2.2 건축물의 소리전달
소리는 다양한 크기를 가지고 있으며 그 전달 방법 또한 다양하다. 소 음문제를 효과적으로 해결하기 위해서는 소리의 크기를 일정한 척도로써 표현하고 그 전달 경로를 정확하게 파악하고 있어야 한다.
건축물에서 소리의 전달방법은 두가지로 나눌 수 있는데, Fig . 1과 같 이 음성이나 음악과 같은 음이 공기 중에 발생하여 공기의 진동으로 벽 이나 문 등을 통해 전파되는 공기전파음과 Fig . 2와 같이 물체의 낙하나 진동 시 또는 사람의 보행 시 바닥에 가하여지는 충격에 의하여 바닥구 조가 진동함으로서 발생하는 음으로 이때 발생한 고체음은 여러 위치에 전달되어 구조체의 표면을 진동시키고 이에 의해 발생되는 공기음이 거 주자에게 전달됨으로서 거주자에게는 직접 방사되는 공기전달음처럼 인 식되는 바닥충격음이다.2 6 ) , 5 8 ) , 5 9 ) , 6 8 ) , 6 9 ) , 7 3 )
F ig . 1 Air - bone sound tran smission is conduct ed through the air as pr essur e w aves .7 3 )
F ig . 2 Im pact pr oduces struct ur e- bone sound transmission .7 3 )
3 . 건 축 물 의 차 음 에 관 한 각 국 의 규 정
3 .1 한 국 및 일 본 의 차 음 규 정 3.1.1 바닥충격음
(1) 측정방법
우리나라의 바닥충격음 측정방법은 독특한 바닥난방방식을 사용하고 있는 우리의 바닥구조 특성상, 이를 측정하고 평가하는 방법도 다소 차 이가 있어야 할 것인데 아직 이에 대한 인식의 부족과 연구저변의 취약 성 등으로 우리의 실정과 유사하다고 생각되는 일본의 측정방법(JIS A 1418)을 수정 없이 도입한 상태이다.1 7 )
우리나라의 한국산업규격에 명시된“건축물의 현장 바닥 충격음 측정 방법”(KS F 2810)은 각종 건축물의 아래 위층 방 사이의 바닥 충격음 에 대한 차단성능을 나타내는 바닥충격음레벨 측정방법에 대하여 규정하 고 있는데 바닥충격음레벨이란 경량과 중량, 2종류의 바닥충격음 발생기 로 발생시킨 바닥충격음의 수음실에서의 음압레벨을 말한다.3 )
측정장치는 바닥충격음 발생기와 수음장치로 구성되며, 바닥충격음 발 생기로는 경량바닥충격음 발생기와 중량 바닥충격발생기가 있다. 측정조 건으로 측정은 원칙적으로 통상 사용될 수 있는 상태의 실내 또는 건물 안에서 행하고 있다.3 )
바닥충격음 측정 시 북미 및 유럽에서는 구두를 신고 다니는 입식생활 을 하기 때문에 하이힐 소리와 유사하도록 고안된 경량충격원(T apping Machine)만을 이용하고 있으나, 한국과 일본에서는 좌식생활을 하고 맨 발로 활동하기 때문에 어린이의 뛰노는 소리가 주요 소음원이 되고 있으 므로, 이 소리와 유사한 중량충격원(T ire)을 이용하고 있다. 충격원의 차
이는 생활 습관의 차이를 의미하며, 이러한 이유로 한국과 일본에서는 저주파수대역에서 바닥구조의 음향성능을 평가하기 위해 측정주파수대역 이 63Hz부터 4,000Hz까지의 중심주파수를 측정하고 있으며, 1/ 3 Octav e band보다 저주파수에서 오차가 적은 1/ 1 Oct av e band를 채택하고 있다.
바닥구조의 바닥충격음 차단성능을 나타내는 수음실의 바닥충격음레벨 L은 중심측정주파수마다 식(1)에 따라 산출한다.3 ) , 1 7 )
L = 1/ m
m
j = 1Lj ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(1)
L : 수음실의 바닥충격음레벨 (dB )
Lj : 음원 위치 j에 대한 각 측정점의 바닥충격음레벨의 평균값(dB ) m : Lj를 산출할 수 있었던 음원 위치의 수
또한 경량바닥충격음 발생기로 인한 바닥충격음레벨은 LL, 중량바닥충 격음발생기로 인한 바닥충격음레벨은 LH로 나타낸다.
일본에서는 JIS A 1419에서 정하고 있는 바닥층격음레벨에 관한 차음 등급의 기준주파수 특성곡선(Fig . 3)을 이용하여 차음등급을 결정하고 있다. 차음등급을 구하는 방법은 차음등급을 나타낸 기준주파수 특성곡 선을 이용하여 충격원별로 측정되어진 1/ 1 Octav e band 중심주파수마다 의 측정치를 기준곡선에 plotting해서 그 L값들이 모든 주파수곡선을 하 회할 때 그 최소기준곡선을 부르는 법에 의해 차음등급을 나타낸다. 단, 측정정도 등을 고려하여, 각 주파수 대역의 측정치는 기준곡선을 2dB 상 회하는 것을 허용하고 있다. L값이 작을수록 바닥충격음 차단성능이 우
수하다.1 7 ) , 2 7 ) , 2 9 )
F ig . 3 Refer ence cont our for calculating floor im pact sound level in Japan .2 9 )
(2) 차음성능 적용등급
한국의 「공업화주택 성능 인정제도」에서는 KS F 2810에 의해 측정 된 공동주택의 바닥충격음레벨에 대한 차음성능 적용기준을 다음 T able 3와 4와 같이 중량충격원과 경량충격원으로 나누어 고시하고 있다.1 6 , 5 7 )
일본의 일본건축학회에서 제시하고 있는 바닥충격음에 대한 차음성능 적용등급은 T able 5와 같으며 이렇게 적용된 등급의 의미는 T able 6에 제시하고 있다.1 1 ) , 16 ) , 17 ) , 3 1 ) , 3 2 )
T able 3 T he st andards for heavy im pact sour ces in Korea .1 6 ) , 5 7 )
Gr ade
Im pact soun d lev el (dB )
63 H z 500 H z 2,000 H z
1 66 les s 43 les s 36 les s
2 66 - 71 43 - 48 39 - 44
3 71 - 76 48 - 59 44 - 49
T able 4 T he st andards for light impact sour ces in Korea .16 ) , 5 7 )
Gr ade
Im pact soun d lev el (dB )
63 H z 500 H z 2,000 H z
1 76 les s 63 les s 59 les s
2 76 - 86 63 - 68 59 - 64
3 86 - 96 68 - 79 54 - 69
T able 5 T he application r ating for im pact sound level in Japan .1 1 ) ,1 7 ) ,
Buildin g ty p e
R oom
t y pe A pplicat ion
Gr a de
A b ov e gr ade Gr a deⅠ Gr adeⅡ Gr adeⅢ S pecial
sp ecificat ion s S t an dar d A ccept able M inim u m
A p ar tm en t Liv in g r oom
F loor b et w een dw ellin g u nit s
L - 40 L - 45*
L - 45 L - 50*
L - 50,
55 L - 60
H ou se Liv in g r oom
T h e secon d floor w ith in a dw ellin g
un it
L - 45, 50
L - 55, 60
L - 65 L - 70*
L - 70 L - 75*
N ot e : A s a g en er al r ule, it applies in lig ht im pa ct sou r ce an d h eav y im pa ct s ou r ce. Bu t * applies only in h eav y im p act s ou r ce.
T able 6 T he definit ion of application r ating in Japan .1 1 ) ,1 7 ) ,
A b ov e gr ade (S p ecial specificat ion s )
V ery ex cellen ce of t h e s ou n d isolation per for m an ce
Gr adeⅠ
(S t an dar d ) S u it ability of t h e soun d isolat ion p er for m an ce Gr adeⅡ
(A ccept able ) A lm ost sat isfaction of th e sou n d is olat ion per for m an ce Gr adeⅢ
(M in im um ) T h e m inim um lev el for t h e r egu lation s
3.1.2 공기전파음
(1) 측정방법
우리나라의 공기전파음 측정방법은 일본의 JIS A 14172 7 )와 같은 방법 으로 한국산업규격에 명시된 “건축물의 현장에 있어서 음압레벨차의 측 정방법”(KS F 2809)에 따라 측정하고 있다.2 ) , 1 7 )
한국산업규격 KS F 2809는 각종 건물내의 2실 사이 및 복도와 방 사 이 등의 공기음에 대한 차음성능을 나타내는 실간 평균음압레벨차와 특 정장소간의 음압레벨차의 측정 방법에 대하여 규정하고 있다. 여기서 실 간 평균음압레벨차란 음원실, 수음실에서 균일한 음압레벨 분포가 얻어 질 경우는 2실내에서 각각의 평균음압레벨을 구하고 이 차이를 말하는 것이며, 특정 장소간의 음압레벨차는 실내에서 균일한 음압분포가 얻어 지지 않을 경우 또는 실내의 특정장소나 특정구역에 관한 차음성능을 문 제로 하는 경우에는 측정장소를 정하여 음압레벨차를 구하는 방법이다.
측정장치는 음원장치와 수음장치로 구성되어 있고, 방의 보통의 상태 에서 측정하는 것을 원칙으로 하고 있다. 측정에 사용되는 중심주파수는 125Hz에서 4,000Hz까지의 1/ 1 Oct av e band를 채택하고 있다.2 ) , 1 7 )
실간 평균음압레벨차는 다음 (2)식에 의해 산출된다.2 )
D = L1 - L2 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(2)
D : 실간 평균음압레벨차 (dB ) L1 : 음원실 내의 평균음압레벨 (dB ) L2 : 수음실 내의 평균음압레벨 (dB )
특정장소간 음압레벨차는 다음 (3)식에 의해 산출된다.2 )
D = L1' - L2' ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(3)
D : 특정장소간 음압레벨차(dB )
L1' : 음원 쪽 특정 장소의 평균음압레벨(dB ) L2' : 수음 쪽 특정 장소의 평균음압레벨(dB )
일본에서는 JIS A 1419에서 정하고 있는 공기전파음에 대한 차음등급 의 기준주파수 특성곡선(Fig . 4)을 이용하여 차음등급을 결정하고 있다.
차음등급을 구하는 방법은 차음등급을 나타낸 기준주파수 특성곡선을 이 용하여 충격원별로 측정되어진 1/ 1 Oct av e band 중심주파수마다의 측정 치를 기준곡선에 plotting해서 그 D값들이 모든 주파수곡선을 하회할 때 그 최소기준곡선을 부르는 법에 의해 차음등급을 나타낸다. 단, 측정정도 등을 고려하여, 각 주파수 대역의 측정치는 기준곡선을 2dB 상회하는 것 을 허용하고 있다. 이때 D값이 클수록 차음성능이 양호한 것을 의미한 다.17 ) , 2 9 )
F ig . 4 Refer ence cont our for calculating differ ence of sound pres sure lev el in Japan .2 9 )
(2) 차음규정
한국은 조립식 공법에 의한 공동주택의 세대간 경계벽과 외벽의 차음 성능 기준을 「공업화주택 성능 인정제도」에서 고시하고 있는데 KS F 2809에 의해 측정한 벽체의 공기전파음 차음성능적용기준을 다음 T able 7과 8과 같이 제시하고 있다.5 7 )
일본의 일본건축학회에서 제시하고 있는 실간 평균음압레벨차에 대한 차음성능적용등급은 T able 9에 나타나있고, 이렇게 적용된 등급의 의미 는 위에서 보여진 T able 6과 같다.2 2 )
T able 7 T he st andards for sound insulat ion perform ance of party w all bet w een dw elling unit in Kor ea .5 7 )
Gr ade
Differ en ce of s ou n d pr es sur e lev el (dB )
125 H z 500 H z 1,000 H z
1 40 or m or e 55 or m or e 65 or m or e
2 35 - 40 50 - 55 60 - 65
3 30 - 35 45 - 50 55 - 60
T able 8 T he st andards for sound insulat ion perform ance of ext erior w alls in Kor ea .5 7 )
Gr ade
Differ en ce of s ou n d pr es sur e lev el (dB )
125 H z 500 H z 1,000 H z
1 20 or m or e 35 or m or e 45 or m or e
2 15 - 20 30 - 35 30 - 45
3 10 - 15 25 - 30 25 - 30
T able 9 T he application r ating for difference of sound pressur e lev el in Japan .2 2 )
Buildin g ty p e
R oom
ty p e A pplicat ion
Gr a de
A b ov e Gr ade Gr a deⅠ Gr adeⅡ Gr adeⅢ S pecial
sp ecificat ion s S t an dar d A ccept able M inim u m
A p ar tm en t Liv in g r oom
P ar t y w all an d floor
b et w een dw ellin g u nit s
D - 55 D - 50 D - 45 D - 40
H ou se
B edr oom Liv in g
r oom et c.
W all w it hin a dw ellin g
un it
D - 45 D - 40 D - 35 D - 30
3 .2 미 국 의 차 음 규 정 3.2.1 바닥충격음
(1) 측정방법
북미에서는 바닥충격음을 평가하기 위해서 Impact In sulation Class (IIC)를 사용하는데 이는 건축물을 설계할 때 바닥구조를 비교할 수 있도록 단위숫자로 나타내고 있으며 바닥골조를 통한 소음전달의 기 준으로 사용하고 있다. 6 2 ) , 6 7 )
IIC를 나타내기 위해서는 A ST M E 492 “St andard T est Method for Laborat ory Measur em ent of Im pact S ound T ransmission T hr ough F loor - Ceiling A ssemblies Using the T apping Machine”의 측정방법에 의해 산출된 바닥충격음레벨을 사용한다.6 5 ) 이 측정방법은 표준충격원으 로 직경 3cm , 무게 500g의 5개의 스틸햄머를 차례로 높이 4cm로부터 자유낙하 시키되 1초에 10회 바닥을 타격하는 장치인 T apping Machine 을 사용하여 위층의 4곳의 측정점에 설치하여 바닥충격음을 발생시켜 아래층에서의 음압을 측정한다. 측정주파수는 100Hz부터 3150Hz까지의 1/ 3 Oct av e band중심주파수를 사용하여 평균음압레벨을 측정한다.
측정한 평균음압레벨은 다음의 (4)식에 의해 구하여진다.
L p = 10 log (1/ n
n
i = 110L p i/ 10) ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(4)
Lp : 평균음압레벨(dB )
Lpi : 각 측정점에서의 평균음압(dB ) n : 측정점 수
이렇게 계산된 평균음압레벨은 수음실의 흡음에 의하여 영향을 받게 되므로, 일반주택의 거실에 있어서는 흡음력을 10m2으로 표준화 한 후 보정한 규준음압레벨을 구한다.
규준충격음압레벨은 다음의 (5)식에 의해 구하여진다.6 5 )
L 'n = LP - 10log (A0/ A1)・・・・・・・・・・・・・・・・・・・(5)
L 'n : 규준충격음압레벨 (dB ) LP : 수음실의 평균음압레벨 (dB ) A0 : 기준흡음력(10m2)
A1 : 수음실의 흡음력(m2)
또한 일반주택의 경우 방의 잔향시간은 0.5초에 가깝기 때문에 주택간 의 차음기준에서는 0.5초의 잔향시간을 대입하여 보정한 표준충격음레벨 을 구한다.
표준충격음압레벨은 다음의 (6)식에 의해 구하여진다.6 5 )
L 'nt = LP - 10log (T / To) ・・・・・・・・・・・・・・・・・・(6)
L 'nt : 표준충격음압레벨 (dB ) LP : 수음실의 평균음압레벨 (dB ) T : 수음실의 잔향시간(sec) To : 기준잔향시간(0.5sec)
IIC값은 이렇게 측정된 규준 또는 표준충격음압레벨값을 A ST M E 989 “St andar d Clas sification for Det ermination of Impact In sulation Class (IIC)”에 명시되어 있는 방법에 의하여 F ig . 5과 같은 IIC기준곡 선에 겹쳐서 기준곡선과의 편차의 합이 32dB를 초과하지 않고, 특정주파 수의 편차가 8dB를 초과하지 않는 조건하에서 500Hz와 교차하는 값을 구한다. IIC값이 커질수록 그 차음성능은 높아진다.6 7 ) F ig . 5에서 Gr ade
Ⅰ은 야간에 집 밖에서 40dB (A )이하(농촌 또는 고급 주택지역), Grade
Ⅱ는 40 - 45dB (A )(교외 일반주택지역), Grade Ⅲ는 45dB (A )이상(도시 지역 일반의 최저)인 곳에 적용하고 있다.1 7 )
F ig . 5 Refer ence cont our for calculating Impact Insulat ion Class and other rating s in U .S .A .6 7 )
(2) 차음성능 적용등급
미국의 대표적인 건축법규인 UBC(Uniform Building Code)에서는 건 축물에 대한 차음성능 규정을 IIC 50(현장에서는 45)이상으로 정하고 있
고 7 1 ), 캐나다의 NBCC (National Building Code of Canada )에서는 명확
히 규정하고 있지는 않지만 55이상을 추천하고 있다.7 8 )
또한 미국의 HUD(T he U.S . Department of Hou sing and Urban Dev elopm ent )에서는 지리적 위치, 경제적 조건, 바닥구조의 기능에 따라 3등급으로 구분하여 공동주택의 바닥에 대한 차음성능 적용등급을 T able 10과 같이 제시하고 있다. Grade Ⅰ은 야간에 밖의 소음이 35 - 40dB (A )이거나 혹은 위치에 관계없이 고층 공동주택에서 8층 이상이고 고급건물인 경우에 적용되며, Grade Ⅱ는 표준치로서 외부소음레벨이 보 통인 경우에 적용되고(40 - 45dB (A )) , Grade Ⅲ은 최저치로서 시끄러 운 지역(45dB (A ))에 적용되고 있다.17 ) , 6 9 )
T able 10 Crit eria for airborne and im pact sound insulat ion of floor - ceiling a ssem blies bet w een dw elling unit s .6 9 )
P ar tit ion F u n ct ion B et w een Dw ellin g s
A pt .A A pt .B
Gr ade Ⅰ S T C IIC
Gr a de Ⅱ S T C IIC
Gr ade Ⅲ S T C IIC
Bedr oom ab ov e Bedr oom 55 55 52 52 48 48
Liv in g r oom ab ov e Bedr oom 57 60 54 57 50 53
Kit ch en ab ov e Bedr oom 58 65 55 62 52 58
F am ily ab ov e Bedr oom 60 65 56 62 52 58
Cor r idor ab ov e Bedr oom 55 65 52 62 48 58
Bedr oom ab ov e Liv in g r oom 57 66 54 52 50 48
Liv in g r oom ab ov e Liv in g r oom 55 55 56 56 48 48
Kit ch en ab ov e Liv in g r oom 55 60 56 57 48 53
F am ily r oom ab ov e Liv in g r oom 58 62 54 60 52 56
Cor r idor ab ov e Liv in g r oom 55 60 52 57 48 53
Bedr oom ab ov e Kit ch en 58 55 55 50 52 46
Liv in g r oom ab ov e Kit ch en 55 55 52 52 48 48
Kit ch en ab ov e Kit ch en 52 55 50 52 46 48
Bath r oom ab ov e Kit ch en 55 55 52 52 48 48
F am ily r oom ab ov e Kit ch en 55 60 52 58 48 54
Cor r idor ab ov e Kit ch en 50 55 48 52 46 48
Bedr oom ab ov e F am ily r oom 60 50 56 48 52 46
Liv in g r oom ab ov e F am ily r oom 58 52 54 50 52 48
Kit ch en ab ov e F am ily r oom 55 55 52 52 48 50
Bath r oom ab ov e Bat hr oom 52 52 50 50 48 48
Cor r idor ab ov e Cor r idor 50 50 48 48 46 46
3.2.2 공기전파음
(1) 측정방법
북미에서는 음악, 라디오, T V 및 대화음이 벽, 창, 문, 천장 또는 바닥 을 통하여 전달되어지는 음향의 투과손실을 측정하여 단위 숫자로 이 곡 선을 나타낼 때의 값인 ST C(Sound T ransmission Class )를 사용하여 공 기전파음을 측정한다.6 2 ) , 6 4 )
ST C를 나타내기 위해서는 AST M E 90“St andar d T est Met hod for Laborat ory Mea surem ent of Air - bone S ound T ran smission Loss of Building P artition s”의 측정방법에 의해 산출된 결과치를 사용한다. 측 정주파수가 125Hz에서 4,000Hz까지의 1/ 3 Oct av e band중심주파수하에서 음원실과 수음실의 평균음압레벨차를 구한다.3 )
평균음압레벨은 일반주택의 경우 방의 잔향시간은 0.5초에 가깝기 때 문에 주택간의 차음기준에서는 0.5초의 기준잔향시간을 대입하여 보정한 표준음압레벨차를 구한다.
표준음압레벨차는 다음의 (7)식에 의해 구하여진다.6 5 )
Dnt = L1 - L2 + 10log (T / To)・・・・・・・・・・・・・・・・・(7)
Dnt : 표준음압레벨차 (dB ) L1 : 음원실의 평균음압레벨 (dB ) L2 : 수음실이 평균음압레벨 (dB ) T : 수음실의 잔향시간(sec) To : 기준잔향시간(0.5sec)
또한 주거건물의 요구치를 명백히 하기 위해서 음투과손실을 다음의
