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한국방재학회논문집

제10권 1호 2010년 2월

pp. 35 ~ 42

도로교통방재

저소음 포장용 기층 콘크리트 블록 개발

Development of Base Concrete Block for Quiet Pavement System

이관호*·박우진**·김광염***

Lee, Kwan-Ho·Park, Woo-Jin·Kim, Kwang-Yeom

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Abstract

The rapid economic development induced the massive road constructions, becoming bigger and high-speed of the vehicles.

However, it brings lots of social problems, such as air pollutions, traffic noise and vibration. Special concrete block for the base

course of asphalt pavement is needed to decrease traffic noise such as tire's explosive and vehicles sound, applying Helmholtz

Resonators theory to asphalt pavement. If it is applied to the area where it happens considerable noise such as a junction, the street

of a housing complex and a residential street, it is one of considerable method to solve the social requirements of noise problem.

This research examines couple of laboratory tests for the sound absorption effect of the concrete block and the base concrete

block. There are specimens which is fixed hall-size, space, depth as the condition of this research, and these are analysed of noise

decrease effect using different condition of the first noise of each vehicle. As a result of analysis data according to vehicle noise

volume, measurement distance, a form and size of the hall using the base concrete block, the use of special concrete base showed

a good alternative solution for decreasing traffic noise level, from 4 dB to 9 dB.

Key words : Special concrete block, Noise absorption, Quiet pavement, 2-layer asphalt

요 지

급속한 경제성장은 대규모 도로건설 및 물류에 필요한 차량의 대형화 및 고속화를 유도하였으나, 이로 인해 발생하는 대기

오염 및 자동차의 소음, 진동은 사회적 문제로 대두되고 있는 실정이다. 기층용 특수콘크리트 블록은 Helmholtz Resonators

이론을 접목시킴으로서 차량의 타이어 파열음과 차량음 등을 흡수하여 소음을 현저히 줄이는 기능을 보유하고 있어 접속도로,

아파트 단지내 도로, 주택가 도로 등 소음발생이 높은 지역에 적용한다면 소음저감에 대한 사회적 요구를 충족시킬 수 있다.

본 연구에서는 2-layer 아스팔트포장과 기층용 특수콘크리트 블록의 복합식 공법으로 일반 콘크리트 블록과 기층용 콘크리트 블

록의 흡음효과 시험을 실내 시험으로 실시하였다. 시험 조건으로는 홀 사이즈, 간격, 깊이가 결정된 시편에 각 차종별 초기소음

을 다르게 주어 소음저감효과를 분석 하였다. 기층용 콘크리트블록을 이용하여 차량소음크기, 시편크기, 측정거리, 홀의 형상 및

크기에 따른 데이터를 분석한 결과 소음저감효과는 탁월했으며 약 4 dB에서 최대 9 dB 정도 감소시킨 것으로 나타났다.

핵심용어 :특수콘크리트 블록, 소음저감, 저소음포장, 2-layer 아스팔트

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1. 서 론

국내 경제의 지속적인 발전과 더불어 사회기반시설과 고속

도로가 확장되면서 이용차량의 증가와 함께 차량의 대형화와

고속화로 인해 교통소음이 증가되었다. 이에 따른 도로의 확

충 등으로 교통소음의 영향을 받고 있는 지역은 확장되고 있

으며, 국민 소득증진과 더불어 쾌적한 환경에 대한 민원이

늘어나는 실정이다. 도시환경소음의 종류로는 도로교통소음,

철도소음, 항공기소음, 건설소음 등이 있으며 이 중에서 본연

구와 관련이 있는 도로교통소음은 특성상 교통량, 교통 흐름

과 관련된 차량 종류 및 차량운행 방법 등에 따라 달라지며,

차량 엔진소음, 흡·배기계 및 차량 표면과 공기의 흐름에 의

해 발생되는 기체소음, 타이어와 도로 표면과 마찰에 의해

발생하는 노면소음 등이 있다. 또한 도로의 직진성, 도로면의

상태나 토지지형의 조건 건물이나 차폐물에 의한 음의 반사

와 차폐효과 등의 복합적인 소음 발생인자들에 의해 영향을

받는다고 할 수 있다. 이러한 소음의 저감을 위해 간접적인

방식보다 소음의 발생량 자체를 저감시키는 직접적인 방식이

효과적이다. 소음저감형 기층용 콘크리트 블록은 Helmholtz

resonators 이론(FHWA, 2005)을 접목시킴으로서 차량의 타

이어 파열음과 차량음 등을 흡수하여 소음을 현저히 줄일 수

있는 기대하며, 이를 접속도로, 아파트 단지 내 도로, 주택가

***정회원·공주대학교 건설환경공학부 정교수(E-mail: [email protected])

***공주대학교 대학원 건설환경공학과 석사과정

***정회원·한국건설기술연구원 연구원

36 한국방재학회논문집, 제10권 1호 2010년 2월

도로 등 소음발생이 높은 지역에 적용한다면 소음저감에 대

한 사회적 요구를 충족시킬 수 있다.

본 연구에서는 복층형(2-Layer) 구조의 저소음 포장시스템

을 개발하기 위하여 3단계로 구분하여 연구를 수행하였다. 1단

계는 저소음 포장시스템의 복층구조 아스팔트 표층을 개발한

것이다(이관호와 정태현, 2009). 본 논문은 2단계 연구인 소

음저감형 기층용 콘크리트 블록을 개발하는 것으로, 기층 콘

크리트 블록에 Helmholtz resonators 이론을 접목하기 위하

여 3가지 다른 조건의 소음저감형 홀(hole)을 설치하였고, 이

를 통한 소음 저감효과를 분석하였다. 우리나라 도로사정과

소음규정에 대한 특성을 검토하고 현장 적용성, 유지관리에

중점을 두고 일반 콘크리트 블록과 기층용 콘크리트 블록의

홀 사이즈, 간격, 깊이에 따라 특수콘크리트를 거쳐 나오는

흡음효과 시험을 실내 시험으로 실시하였다. 현장에 직접 적

용할 수 있는 소음저감용 기층용 콘크리트 블록의 소음저감

효과를 정량화 하고자 한다. 본 연구의 3단계는 저소음포장

시스템의 복층구조 아스팔트 표층과 소음저감형 기층용 콘크

리트 블록의 복합식 공법으로 2-Layer 시스템의 소음저감 효

과를 검증하고 차량하중으로 인한 소성변형특성 평가 및 소

성변형 파손모형 개발. FEM 해석을 위한 설계입력변수 정량

화 등 아스팔트 혼합물의 공용성 평가를 통해 실제 현장에서

의 적용 및 문제점의 개선과정을 통한 실용화 또는 상용화할

수 있는 연구가 진행될 예정이다.

2. 도로의 소음특성

2.1 소음의 정의

소음이란, 원하지 않는 시끄럽고 음색이 불쾌감을 주는 큰

소리로서 강한 충격에 의해 물체에 심하게 진동하는 현상을

말한다. 소음에 대한 느낌은 사람에 따라 다르며 지속 시간

에 따라 느낌이 다르다. 일반적으로 사람이 불쾌하게 느끼는

소리. 이것은 상당히 주관적인 정의이며 어떤 사람에게는 소

음이라 해도 다른 사람에는 마음에 드는 소리도 될 수 있다.

보통의 일반적인 사람은 20-200 Hz까지 음을 감지한다. 최근

들어 자동차의 증가와 도로의 확대, 주택이 도로와 인접해서

건설됨에 따라 교통소음으로 인한 피해건수는 해마다 늘고

있는 추세이다. 피해 장소는 주로 병원이나 학교 도로인데,

도시권 지역 학교의 소음도는 60-65 dB(A) 수준이며 병원

및 공공도서관 등의 소음도는 64-69 dB(A)로 환경기준은 물

론이며 도로교통 소음한도를 초과 하는 지역이 늘어나고 있

다(김병삼, 1998; 문성호와 홍승호, 2008; 이상주와 김용훈,

2008; 이한진 등 2004; 환경부 2004).

저소음 포장은 포장체내에 존재하는 공극으로 배수기능을

보완하는 포장이며, 공극이 건조한 상태에서 공기의 투과성도

높고, 그림 1에 나타낸, 패턴 홈 공명음과 공기파열음(Air-

pumping)을 억제해서, 타이어도로소음을 저감시킨다(이관호,

정태현, 2009).

2.2 타이어와 포장체의 상호작용에 의한 소음

일반적으로 도로포장에서 발생하는 소음은 크게 두 가지로

나누어진다. 첫째는 차량주행으로 인한 차량 자체에서 발생하

는 소음으로 주로 엔진소음과 차량의 고속 주행 시 차량의

형상에 따른 공기의 충돌로 인해 발생하는 소음으로 구분된

다(Liu와 Alvin, 2009; CalTran, 2006). 이러한 소음은 주로

차량제작회사에 관리하는 소음으로, 차량에 승차한 탑승객의

입장에서 관리되는 소음형태이다. 둘째는 차량의 주행시 차량

의 바퀴와 도로포장의 표면에서 발생하는 소음이다. 이러한

소음은 타이어의 트레드(tire tread)형상과 도로표면의 표면조

직(texture)의 형상에 의해 크게 영향을 받게 된다. 본 연구

에는 주로 후자에서 발생하는 소음을 저감하기 위한 연구를

수행하였다.

차량의 타이어와 도로포장 표면의 상호작용으로 인해 발생

하는 소음은 그림 2와 같은 발생 매커니즘으로 구분해 볼

수 있다. 그림 2(a)는 차량 주행시 타이어의 트레드가 도로포

장 표면에서 압축과 팽창을 반복하게 되고, 이로 인해 타이

어의 표면에서 반복되는 진동이 발생한다. 이러한 진동은 마

치 고무해머로 도로포장을 일정한 간격으로 타격하는 효과를

발생시키고, 타격시 타격소음이 발생하게 된다. 이때 발생하

는 소음은 차량의 주행속도, 타이어의 종류, 트레드형상, 도

로포장표면의 형상등에 따라 다양한 주파수 대역의 소음을

발생시킨다. 그림 2(b)는 주행하는 타이어 트레드와 도로포장

표면 사이에 공기가 압축되었다가 이완되는 현상을 보여주며,

마치 stick-snap과 같은 소음이 발생하게 된다. 이때, 타이어

의 트레드는 차량의 주행시 마찰력을 제공하며, 그림 2(c)와

같이 접선방향운동(tangential motion)을 하게 된다. 이러한

운동은 높은 주파수 대역의 소음(squeak & squeal)을 발생

킨다. 이는 마치 농구선수가 슛을 쏘기 직전 농구코트의 바

닥면에 신발을 신은 발을 정지시킬 때 발생하는 소음과 같은

형태로 이해할 수 있다. stick-snap 소음은 주로 포장의 마찰

저항특성 및 연성도(flexibility)와 깊은 관계가 있다. 그림

2(d)는 주해하는 타이어와 포장표면사이의 공기가 압축되었다

가 터지는 공기파열음을 보여준다. 이러한 공기파열음은 마치

양손바닥을 이용하여 손뼉을 치는 것과 같은 효과에 의해 발

생하는 고주파형 소음이다. 이때 발생하는 소음은 주로 포장

체의 공극률과 표면조직형상과 밀접한 관계가 있다.

그림 1. 타이어 노면 소음.

저소음 포장용 기층 콘크리트 블록 개발 37

그림 1과 같은 매커니즘에 의해 발생한 소음은 그림 3과

같은 과정을 거쳐 증폭되게 된다. 그림 3(a)는 주행하는 타이

어와 도로포장 표면사이의 공간이 마치 확성기(horn)와 같은

역할을 하게 되고, 이로 인해 발생소음이 증폭되어 전달되게

된다. 이러한 소음증폭 효과는 타이어 트레드의 폭과 포장표

면의 소음전달특성에 의해 영향을 받게 된다. 그림 3(b)는

타이어 트레드 사이의 공간이 열림과 닫힘을 반복함으로서

소음 증폭 효과를 주게 되는데, 이를 Helmholtz resonance

라 정의한다. 헬름홀츠 공명기는 조그만 구멍이나 주둥이를

가진 밀폐된 공간 모양으로 구성된 장치로써 조정실(Control

Room)에서 발생되는 매우 특별한 정상파가 가느다란 주둥이

를 통해서 그 공명기 안으로 들어오면 그 정상파의 파형

(Waveform)에 대한 새로운 역상(Out of Phase)형태의 진동

으로 변하여 공명기 밖으로 산출되어 나온다. 따라서 특정한

주파수에 대한 위상변이(Phase Cancellation)가 발생하여 조

정실 안에서의 그러한 특정 정상파가 소멸하게 되는 원리이

다(그림 4). 이는 마치 병을 딸 때 발생하는 소음과 같은 형

태이고, 주로 고주파의 소음증폭 효과를 보여준다. 그림 3(c)

는 발생한 소음이 타이어의 표면에 산재하고 있는 많은 공간

에서 소음이 증폭되는 효과를 보여주고 있다. 이는 마치 파

이프 오르간의 공명원리와 유사하며, 이때 발생된 증폭소음은

주로 중간 정도의 주파수를 가진다. 그림 3(d)는 발생한 소

음이 타이어의 측면(side-wall)에서 증폭되는 효과를 보여주고

있다.

3. 소음저감형 기층용 콘크리트 블록 제작 및

시험방법

3.1 특수콘크리트 블록 시편 제작

본 연구에서 기층용 특수콘크리트 단면 개발을 위해 도로

공사 표준시방서(2008) 린(Lean)콘크리트 기층의 배합설계 기

준을 적용하여 건식배합으로 시편을 제작하였고, 특수콘크리

트 블록의 최적 단면을 결정하고 설계단면을 이용한 실험 단

면 샘플 제작 및 양생을 하였다. 콘크리트의 운반시간이 길

거나 기온이 높을 경우에는 슬럼프가 크게 저하되므로 슬럼

프의 저하를 고려하여 배합을 결정하였고 슬럼프시험 결과

기준치 5~15 cm를 만족하는 9.2 cm가 나왔다. 물/시멘트비

(W/C), 단위시멘트량(C), 단위골재량, 잔골재율(S/a), 단위수량

(W)을 결정하고, 시험시편은 단위면적이 아니므로 이를 고려

하여 시험배합을 통해 배합설계 재료량을 결정하였다.

기층용 특수콘크리트 블록 배합설계 재료량은 표 1에서 보

여준다. 굵은골재는 깨끗하고, 강하며, 내구적이고 적당한 입

도를 가지며 얇은 석판, 세장편, 유기불순물, 염분 등의 유해

물을 함유하지 않은 골재를 사용하였고, 잔골재 역시 품질기

준을 만족하였다. 거푸집은 총 부피 500 mm × 500 mm ×

150 mm 크기로 목재합판을 사용하여 제작하였다. 소음저감형

홀(hole)을 설치하기 위해 강관파이프와 강판을 연결하여 홀

외경 32 mm, 17 mm 각각의 철제 모형관을 일정 간격으로

거푸집에 고정시겼고, 홀 간격, 홀 중심까지의 깊이, 철제 모

형관 갯수는 32 mm의 경우 각각 70 mm, 40 mm, 6개를 고

정시키고, 17 mm의 경우 55 mm, 30 mm, 8개를 고정시켰다.

혼합형(17 mm + 32 mm)인 경우 간격은 60 mm로하고, 철제

그림 2. 타이어와 포장표면의 상호작용에 의한 소음발생 매커니즘

그림 3. 소음의 증폭 매커니즘(Purdue, 2009)

그림 4. 헬름홀츠 공명기 기본 모식도


모형관의 갯수를 각각 3개, 4개를 고정시켰다. 특수콘크리트

블록 시편 제작 제원은 표 2와 같고 비교시편, 17 mm 블록,

32 mm 블록, 혼합형 블록의 완성된 시편의 모습은 그림 4에

서 보여준다. 그림 5는 향후 진행될 3단계연구를 위한 저소

음 포장 단면도이다. 기층용 콘크리트 블록과 이 위에 2-

layer 아스팔트포장 표층이 시공되어 하나의 포장체로서 소음

저감효과를 증대할 것으로 기대한다.

3.2 흡음측정 시험방법

본 연구에서는 특수콘크리트블록의 소음저감효과를 측정하

기 위하여 도로주변의 횡방향 소음을 측정하는 개념을 바탕

으로 현장과 동일한 조건을 만들기 위하여 그림 6과 같은

기본 모듈을 적용하여 소음저감 효과 특성을 평가하였다. 소

음도에 따라 차량의 종류를 소형차, 중형차, 대형차 세 가지

를 선택하였고 차종별 초기소음은 Random Noise 형태로,

각각 90 dB, 100 dB, 110 dB로 가정하였다. 도로 노면에서

직접적으로 발생하는 소음을 적정 거리를 두고 측정하는 것

이므로 차량 소음발생원과 도로 기층까지의 거리를 차종별로

각각 50 cm, 70 cm, 90 cm를 같은 조건으로 적용하였다. 차

량 소음발생원과 노면까지의 거리 및 초기소음은 표 3에서

보여준다. 소음허용기준은 2002년 1월 1일 이후 제작된 자동

차의 소음허용기준으로 소형차 74 dB, 중형차 78d B, 대형차

80dB 이하를 만족하도록 시험을 진행하였다. 정량적인 소음

도를 측정하기 위해 측정장비는 TES 1350A SOUND

LEVEL METER을 사용하였으며 측정오차는 ±2 dB, 측정

장소는 실내시험을 하였으며 온도는 상온, 측정시간은 주간

(12:00~18:00)에 실시하였다. 시험 준비가 완료된 모습은 그

림 7에서 보여준다.

4.소음 측정 데이터 분석

4.1 차량소음크기에 따른 소음 저감 효과

차량 종류에 따라 소형 90 dB, 중형 100 dB, 대형 110 dB을

표 1. 기층용 특수콘크리트 블록 배합설계 재료량

물(kg) 시멘트(kg) 잔골재(kg) 굵은골재(kg) 슬럼프(cm)

13 34 36 62 9.2

표 2. 기층용 콘크리트 블록 시편 제작 제원

간격(mm)

홀 중심까지의 깊이(mm)

철제모형관 개수(개)

17mm 55 30 8

32mm 70 40 6

혼합형(17mm+32mm)

6017 mm - 30 3

32 mm - 35 4

그림 4. 특수콘크리트 블록 완성 시편

표 3. 차량 소음발생원과 노면까지의 거리 및 초기소음

비교시편 17 mm 시편 32 mm 시편 혼합형 시편 초기소음(dB)

소형차(cm) 50 50 50 50 90

중형차(cm) 70 70 70 70 100

대형차(cm) 90 90 90 90 110

그림 5. 저소음 포장 단면도

그림 6. 흡음시험 모식도


초기소음으로 가정하여 차량주행음을 주었다. 일반 콘크리트

블록과 홀을 설치한 시편을 비교해 보았을 때 소형차에서는

혼합형 시편에서 최대 8.7 dB의 효과를 보였고, 중형차의 경

우는 시편면적 3배에서 최대 5.5 dB의 효과를 보였으며, 대

형차의 경우는 혼합형 시편에서 최대 6.8 dB의 저감효과를

보였다. 초기소음의 크기가 저감효과에 미치는 영향은 소형차

와 대형차에서 저감효과가 더 큰 수치를 보여주는 것으로 볼

때 그 외 다른 변수에 의해 생긴다고 할 수 있다. 그림 8,

9 및 10은 비교시편과 홀을 설치한 시편의 소음저감 값을

나타낸 차트이다. 전체적으로 비교시편에 비해 소음도가 낮아

지는 것을 볼 수 있고, 평균 4~5 dB의 소음저감효과를 보였

으며 차량소음 크기에 대한 영향은 소형 90 dB에서 저감효과

가 높았다.

4.2 시편의 크기에 따른 소음 저감 효과

시편의 크기가 소음저감에 미치는 영향은 실내시험이라는

것을 고려하여 시편면적과 초기소음도에 따른 영향을 받을

것으로 판단하였다. 횡방향으로 시편 면적을 3배로 늘렸을 경

우에 대한 시험을 실시 하였다. 시편면적이 커진 만큼 측정

지점 거리를 두배로 늘렸으며 17 mm, 32 mm, 혼합형 세가

지 시편과 비교를 하였을 때 ±2dB 범위 안으로 혼합형 시

편, 32 mm 시편과 비슷한 데이터 값을 얻었다. 이것으로 볼

때 면적의 중요성은 낮으며 실제 시공시 소음저감에 미치는

영향은 홀 사이즈 결정이 중요하다는 것을 알 수 있었으며

도로 전면부에 홀을 설치 할 필요성이 없고 타이어와 노면이

접지하는 주부분에만 적용하면 된다는 결론을 얻을 수 있었

다. 표 4-6의 (d)값과 (a), (b), (c)를 비교해보면 각시편의

크기와 홀 사이즈가 미치는 영향을 알 수 있다.

4.3 측정거리에 따른 소음저감효과

기본적으로 음원에서부터 거리가 멀어질수록 소음은 줄어

들며 음원의 주파수 대역에 따라 소음도도 달라진다. 본 연

구에서는 근거리에서 측정지점을 정해 소음도를 측정하였다.

횡방향 거리는 20 cm, 40 cm, 60 cm로 각 측정지점을 정하

그림 7. 소음측정 시험시편 준비 상태

그림 9. 중형차의 소음저감 데이터

그림 8. 소형차의 소음저감 데이터


표 4. 소형차 - 거리별 소음감소 차이(dB)

횡방향

측정지점20(cm) 40(cm) 60(cm)

횡방향


60(cm) −1.7 −1.6 −2.2 60(cm) −4.2 −3.2 −4.3

80(cm) −3.3 −3 −3.6 80(cm) −5.2 −5.1 −4.4

100(cm) −4.3 −4.4 −3.2 100(cm) −5.8 −5.7 −4.7

120(cm) −4.3 −3.9 −4.5 120(cm) −5.7 −5.7 −5.0

(a) 비교시편 - 17mm b) 비교시편 - 32 mm

횡방향


횡방향


60(cm) −5 −5 −7.2 60(cm) −2.2 −2.4 −4.9

80(cm) −5.9 −6.7 −7.6 80(cm) −2.9 −3.9 −6.7

100(cm) −7.0 −8.0 −8.4 100(cm) −3.4 −4.7 −7.1

120(cm) −7.8 −8.1 −8.7 120(cm) −3 −5.6 −5.6

(c) 비교시편 - 혼합형 (d) 비교시편 - 시편3개

표 5. 중형차 - 거리별 소음감소 차이(dB)

횡방향


횡방향


80(cm) −1.5 −1.0 −1.0 80(cm) −1.5 −1.0 −1.0

100(cm) −1.5 −2.2 −2.1 100(cm) −1.5 −2.2 −2.1

120(cm) −2.3 −2.7 −2.7 120(cm) −2.3 −2.7 −2.7

140(cm) −3.7 −2.7 −3.2 140(cm) −3.7 −2.7 −3.2

(a) 비교시편 - 17 mm b) 비교시편 − 32 mm

횡방향


횡방향


80(cm) −2.8 −1.8 −3.0 80(cm) −2.3 −0.3 −3.0

100(cm) −3 −3.4 −4.0 100(cm) −1.7 −1.9 −4.4

120(cm) −3.9 −3.0 −4.0 120(cm) −3 −4.1 −5.5

140(cm) −4.6 −3.2 −2.9 140(cm) −3.3 −3.4 −2.9


표 6. 대형차 - 거리별 소음감소 차이(dB)

횡방향


횡방향


100(cm) −3.1 −4.6 −3.4 100(cm) −3.0 −4.6 −2.5

120(cm) −6 −4.1 −4.0 120(cm) −5.9 −3.5 −3.5

140(cm) −5 −5.8 −4.2 140(cm) −6.5 −5.6 −3.5

160(cm) −5.4 −5.5 −5.3 160(cm) −5.4 −5.4 −3.9

180(cm) −5.3 −4.0 −6.0 180(cm) −4.3 −3.6 −4.5

(a) 비교시편 - 17mm (b) 비교시편 − 32mm

횡방향


횡방향


100(cm) −4.2 −5.1 −5.2 100(cm) −3.2 −4.2 −4.3

120(cm) −6.1 −4.5 −5.8 120(cm) −5.6 −2.6 −5.3

140(cm) −6.8 −6.0 −4.8 140(cm) −5.0 −5.0 −4.7

160(cm) −6.3 −4.9 −5.9 160(cm) −6.4 −4.7 −4.7

180(cm) −5.7 −4.1 −6.0 180(cm) −4.9 −5.0 −6.5



였으며 시편면적을 3배로 하였을 때는 40 cm, 80 cm, 120 cm

로 하였다. 시편과 수직방향의 거리는 초기소음도와 차량 크

기별 노면과의 거리를 고려하여 소형차 최소 60 cm 대형차

최대 180cm까지 측정지점을 정하였다. 그림 8과 9을 보면

거리가 멀어질 수록 소음저감은 지속적으로 나타나며 그래프

가 상승하는 구간은 미미하지만, 이는 일부 음의 회절효과로

발생한 것으로 판단된다. 대형차의 거리에 따른 저감효과를

보았을 때는 소형과 중형에서 보여지지 않은 데이터를 보여

준다. 그림 10의 (a), (c)는 정상적인 그래프 양상을 보였으

나 (b)를 보면 160 cm를 변환점으로 저감효과가 감소한다는

것을 알 수 있다. 이런 결과를 보았을 때 음원이 반사되는

형태가 거리와 범위별로 일정한 소음도를 나타내지 않고 불

규칙한 커브를 나타낸다는 것을 알 수 있다. 이러한 영향도

있지만 일반 콘크리트 블록과 비교를 하였을 때 거리에 따른

소음저감효과가 높았으며, 표 4, 5 및 6은 비교시편과 특수

콘크리트 블록의 거리별 소음감소차이(dB)를 보여준다.

4.4 홀의 형상 및 크기에 따른 소음저감효과

본 연구에서 홀의 형상과 크기에 따라 정량적인 소음저감

효과를 분석하기 위해 홀의 형상은 둥근 원형으로 정하였고

홀의 크기는 세가지 종류로 17 mm, 32 mm, 혼합형 시편을

제작하였다. 그림 8, 9 및 10에서 보면 알 수 있듯이 모든

시편이 일반콘크리트 볼록과 비교를 하였을 때 낮은 소음도

를 보이며 대형차에서 뚜렷한 결과를 보여준다, 소형차에서

혼합형시편의 흡음도를 보면 5~8.7 dB의 높은 저감효과를 보

이고 중형차는 시편 3개의 면적에서 0.3~5.5 dB의 저감효과

를 보였으며 대형차에서는 혼합형 시편에서 4.2~6.8 dB의 저

감효과를 보였다. 전반적으로 17 mm 시편보다 32 mm와 혼

합형 시편에서 평균 2~4 dB정도 높은 흡음효과를 보이는 것

으로 보아 홀의 크기가 커질수록 저감효과도 높아진다는 것

을 알 수 있었다. 하지만 홀의 크기를 결정하는데 있어 사이

즈가 커지면 콘크리트의 강도가 떨어지는 문제가 발생 것으

로 판단이 되어 적정한 홀 사이즈 결정이 중요하다. 이번 시

험결과로 볼 때 17 mm보다 32 mm, 혼합형 시편이 흡음효과

를 위한 기층용 콘크리트 블록으로 적절하다고 본다.

5. 결론 및 향후 연구과제

본 연구에서는 소음저감용 기층용 특수콘크리크 블록의 흡

음효과를 분석하였다. 시편 간격과 홀 사이즈 결정에 있어서

차량종류, 거리별 소음치를 측정하였다. 차량소음크기에 따른

소음저감효과는 소형차에서는 혼합형 시편에서 최대 8.7 dB

의 효과를 보였고, 중형차의 경우는 시편면적 3배에서 최대

5.5 dB의 효과를 보였으며, 대형차의 경우는 혼합형 시편에서

최대 6.8 dB의 저감효과를 보였다. 초기소음의 크기가 저감효

과에 미치는 영향은 소형차와 대형차에서 저감효과가 더 큰

수치를 보여주는 것으로 볼 때 그 외 다른 변수에 의해 생

긴다고 할 수 있다. 시편의 크기가 소음저감에 미치는 영향

은 17 mm, 32 mm, 혼합형 세가지 시편과 비교를 하였을 때

±2 dB 범위 안으로 혼합형 시편, 32 mm 시편과 비슷한 데

이터 값을 얻었다. 측정거리에 따른 소음저감효과는 거리가

멀어질수록 소음저감은 지속적으로 나타났으며, 음원이 반사

되는 형태가 거리와 범위별로 일정한 소음도를 나타내지 않

고 불규칙한 커브를 그린다는 것을 알 수 있다. 홀의 형상과

크기에 따라 정량적인 소음저감효과를 분석한 결과 소형차에

서 혼합형시편의 흡음도를 보면 5~8.7 dB의 높은 저감효과를

보이고 중형차는 시편 3개의 면적에서 0.3~5.5 dB의 저감효

과를 보였으며 대형차에서는 혼합형 시편에서 4.2~6.8 dB의

저감효과를 보였다. 전반적으로 17 mm 시편보다 32 mm와

혼합형 시편에서 평균 2~4 dB정도 높은 흡음효과를 보이는

것으로 보아 홀의 크기가 커질수록 저감효과도 높아진다는

것을 알 수 있었다. 이러한 시험 결과를 보았을 때 전체적으

로 특수콘크리트 블록은 탁월한 소음저감 효과를 보인다는

결론을 얻었다.

추후에 본 연구에서 제시한 소음저감용 기층용 특수콘크리

트 블록에 2-layer 아스팔트 시스템을 적용하여 흡음효과를

측정하고, 개발된 블록과 2-layer 시스템의 결합을 통한

Total Quiet Pavement System 구축, 공용성 평가, 실용화

방안을 위한 현장 적용성 및 경제성 평가를 통해 국내 저소

음 도로포장의 소음저감 데이터 자료를 구축 할 것이다.

감사의 글

본 연구는 국토해양부 도시재생 사업단 “도심지 시공을 위

한 민원저감형 대체공법 개발” 연구비지원에 의해 수행되었

고, 이에 감사드립니다.

그림 10. 대형차의 소음저감 데이터


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◎ 논문접수일 : 09년 12월 17일

◎ 심사의뢰일 : 09년 12월 21일

◎ 심사완료일 : 10년 01월 28일

pp. 35 ~ 42 - kongju.ac.kr · 2010-03-11 · 35 10 1 2010 2 pp. 35 ~ 42 저소음 포장용 기층...

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