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목차
논문요약 14
제1장서론 16
1.1. 연구배경 16
1.2. 층간소음과 바닥완충재 17
1.2.1. 층간소음 17
1.2.2. 바닥완충재 18
1.3. 연구동향 21
1.3.1. 재하시간에 따른 바닥완충재의 특성 21
1.3.2. 잔류변형과 동탄성 계수의 관계 21
1.3.3. 바닥완충재의 장기 처짐 연구 22
1.4. 연구목적 23
제2장 바닥완충재의 성능 25
2.1. 바닥충격음 관련 규정 25
2.2. 동탄성 계수와 손실계수 27
2.2.1. 동탄성계수 27
2.2.2. 손실계수 27
2.2.3. KS F 2868 28
제3장 바닥완충재의 장기 구조 성능 평가 실험 29
3.1. 실험 목적 29
3.2. 실험 개요 30
3.2.1. 실험체 구성 30
3.2.2. 실험체 명칭 36
3.2.3. 실험체 모델 38
3.2.4. 실험 방법 40
3.3. 실험 결과 41
3.3.1. 바닥완충재의 탄성계수 특성 48
3.3.2. 바닥완충재의 장기 처짐 특성 51
3.3.3. 바닥완충재 동탄성계수의 장기 특성 55
3.3.4. 바닥완충재 손실계수의 장기 특성 60
제4장 바닥완충재의 장기 구조 성능 평가 63
4.1. 바닥완충재의 탄성계수와 장기 처짐의 상관관계 63
4.2. 바닥완충재의 탄성 계수와 동탄성계수의 상관관계 67
4.3. 바닥완충재의 장기 처짐과 동탄성계수의 상관관계 69
제5장 바닥완충재의 장기 처짐과 동탄성계수 예측식 및 소음 저감량 평가 73
5.1. ISO 20392에 따른 바닥완충재의 장기 처짐 비교 평가 73
5.2. 바닥완충재의 동탄성계수 예측식 76
5.3. 소음 저감량 평가 79
제6장 결론 90
참고문헌 95
부록 97
부록 A. 실험 측정 기기 상세 97
부록 B. 실험 사진 100
ABSTRACT 102
표 1.1. 국토교통부 고시 바닥완충재 성능종류 및 기준 18
표 1.2. 표준바닥구조 중 벽식구조 및 혼합구조의 단면상세도 20
표 2.1. 중량충격음의 측정 방법 및 평가 기준 25
표 2.2. 국가별 바닥충격음의 요구 성능 기준 26
표 2.3. 바닥충격음 측정 장비 26
표 3.1. 선정된 바닥완충재 시료의 초기 물리적 특성 31
표 3.2. 선정된 바닥완충재 시료의 측면도와 바닥형상 (1, 2, 3, 4) 32
표 3.3. 선정된 바닥완충재 시료의 측면도와 바닥형상 (5, 6, 7, 8) 33
표 3.4. 장기처짐과 동탄성계수 측정 실험체 명칭 37
표 3.5. 단조하중 모델 실험을 바탕으로 계산한 재질의 탄성계수 41
표 3.6. 250N 재하 시 발생한 단기 처짐 42
표 3.7. 250N 재하 시 발생한 장기 처짐 42
표 3.8. 250N 재하 시 발생한 단기 처짐 43
표 3.9. 500N 재하 시 발생한 장기 처짐 43
표 3.10. 250N 재하 시 동탄성계수의 단기 변화 44
표 3.11. 250N 재하 시 동탄성 계수의 장기 변화 44
표 3.12. 500N 재하 시 동탄성계수의 단기 변화 45
표 3.13. 500N 재하 시 동탄성 계수의 장기 변화 45
표 3.14. 250N 재하 시 손실계수의 단기 변화 46
표 3.15. 250N 재하 시 손실계수의 장기 변화 46
표 3.16. 500N 재하 시 손실계수의 단기 변화 47
표 3.17. 500N 재하 시 손실계수의 장기 변화 47
표 4.1. 동탄성계수와 장기 처짐의 상관관계 선형 예측 및 결정계수 70
표 5.1. 270일까지 측정한 장기 처짐의 선형 회귀식 정리 73
표 5.2. 장기 처짐 실험과 ISO 20392선형 회귀식에 따른 1년 후 처짐 예측 75
표 5.3. 장기 처짐 실험과 ISO 20392선형 회귀식에 따른 1년 후 처짐 예측 75
표 5.4. 장기 처짐 실험과 ISO 20392선형 회귀식에 따른 10년 후 처짐 예측 75
표 5.5. 선정 재질 별 동탄성계수 예측식 모델을 적용한 예측식 77
표 5.6. Kim 등(2009)의 1/1옥타브밴드의 소음 저감 능력과 동탄성계수 상관관계식 80
표 5.7. DM1-250의 1/1옥타브밴드의 진동수 대역에 따른 소음 저감 능력 변화 81
표 5.8. DM2-250의 1/1옥타브밴드의 진동수 대역에 따른 소음 저감 능력 변화 81
표 5.9. DM3-250의 1/1옥타브밴드의 진동수 대역에 따른 소음 저감 능력 변화 81
표 5.10. DM4-250의 1/1옥타브밴드의 진동수 대역에 따른 소음 저감 능력 변화 81
표 5.11. DM5-250의 1/1옥타브밴드의 진동수 대역에 따른 소음 저감 능력 변화 82
표 5.12. DM6-250의 1/1옥타브밴드의 진동수 대역에 따른 소음 저감 능력 변화 82
표 5.13. DM7-250의 1/1옥타브밴드의 진동수 대역에 따른 소음 저감 능력 변화 82
표 5.14. DM8-250의 1/1옥타브밴드의 진동수 대역에 따른 소음 저감 능력 변화 82
표 5.15. DM1-500의 1/1옥타브밴드의 진동수 대역에 따른 소음 저감 능력 변화 83
표 5.16. DM2-500의 1/1옥타브밴드의 진동수 대역에 따른 소음 저감 능력 변화 83
표 5.17. DM3-500의 1/1옥타브밴드의 진동수 대역에 따른 소음 저감 능력 변화 83
표 5.18. DM4-500의 1/1옥타브밴드의 진동수 대역에 따른 소음 저감 능력 변화 83
표 5.19. DM5-500의 1/1옥타브밴드의 진동수 대역에 따른 소음 저감 능력 변화 84
표 5.20. DM6-500의 1/1옥타브밴드의 진동수 대역에 따른 소음 저감 능력 변화 84
표 5.21. DM7-500의 1/1옥타브밴드의 진동수 대역에 따른 소음 저감 능력 변화 84
표 5.22. DM8-500의 1/1옥타브밴드의 진동수 대역에 따른 소음 저감 능력 변화 84
표 5.23. 125Hz 소음 대역의 바닥완충재 설치 1년 후 소음 저감 능력 평가 85
표 5.24. 125Hz 소음 대역의 바닥완충재 설치 20년 후 소음 저감 능력 평가 85
표 5.25. 125Hz 소음 대역의 바닥완충재의 소음 저감 능력 변동 추이 85
그림 1.1. 평균 생활 소음 수준 17
그림 2.1. KS F 2868의 펄스 가진법 모식도 28
그림 3.1. FFT 분석기를 활용한 동탄성계수 및 손실계수 산출 개념 34
그림 3.2. 하중 모델에 따른 탄성계수 실험 모델(좌측)과 실험 실물(우측) 38
그림 3.3. 장기 처짐 실험체 모델(좌측)과 동탄성계수 실험체 모델(우측) 39
그림 3.4. 장기 처짐 실험체 실물(좌측)과 동탄성계수 실험체 실물(우측) 39
그림 3.5. 단조하중 모델에 따른 바닥완충재의 응력-변형률 곡선 49
그림 3.6. 반복하중 모델에 따른 바닥완충재의 응력-변형률 곡선과 단조하중 모델의 응력-변형률 곡선 비교 50
그림 3.7. 250N의 하중 재하에 따른 바닥완충재의 장기 처짐 52
그림 3.8. 500N의 하중 재하에 따른 바닥완충재의 장기 처짐 53
그림 3.9. 250N의 하중 재하에 따른 바닥완충재의 장기 처짐 비교 54
그림 3.10. 500N의 하중 재하에 따른 바닥완충재의 장기 처짐 비교 54
그림 3.11. 250N의 하중 재하에 따른 바닥완충재의 동탄성계수의 장기 변화 57
그림 3.12. 500N의 하중 재하에 따른 바닥완충재의 동탄성계수의 장기 변화 58
그림 3.13. 250N의 하중 재하에 따른 바닥완충재의 동탄성계수 장기 변형 비교 59
그림 3.14. 500N의 하중 재하에 따른 바닥완충재의 동탄성계수 장기 변형 비교 59
그림 3.15. 250N의 하중 재하에 따른 바닥완충재의 손실계수의 장기 변화 61
그림 3.16. 250N의 하중 재하에 따른 바닥완충재의 손실계수의 장기 변화 62
그림 4.1. 바닥완충재의 처짐 발생에 따른 층간소음 증가 모식도 64
그림 4.2. 250N의 하중이 작용하는 바닥완충재의 처짐과 탄성계수의 상관관계 65
그림 4.3. 250N의 하중이 작용하는 바닥완충재 중 탄성계수가 0.3MPa 이하인 바닥완충재의 처짐과 탄성계수의 상관관계 65
그림 4.4. 500N의 하중이 작용하는 바닥완충재의 처짐과 탄성계수의 상관관계 66
그림 4.5. 500N의 하중이 작용하는 바닥완충재 중 탄성계수가 0.3MPa 이하인 바닥완충재의 처짐과 탄성계수의 상관관계 66
그림 4.6. 250N의 하중이 작용하는 바닥완충재의 동탄성계수와 탄성 계수의 상관관계 67
그림 4.7. 250N의 하중이 작용하는 바닥완충재 중 탄성계수가 0.3MPa 이하인 바닥완충재의 동탄성계수와 탄성계수의 상관관계 68
그림 4.8. 500N의 하중이 작용하는 바닥완충재의 동탄성계수와 탄성 계수의 상관관계 68
그림 4.9. 500N의 하중이 작용하는 바닥완충재 중 탄성계수가 0.3MPa 이하인 바닥완충재의 동탄성계수와 탄성계수의 상관관계 69
그림 4.10. 하중이 작용하는 바닥완충재의 동탄성계수와 처짐의 상관관계 (1, 2, 3) 71
그림 4.11. 하중이 작용하는 바닥완충재의 동탄성계수와 처짐의 상관관계 (5, 6, 8) 72
그림 5.1. 250N 하중이 작용하는 바닥완충재의 동탄성계수의 실험값과 예측값 비교 78
그림 5.2. 500N 하중이 작용하는 바닥완충재의 동탄성계수의 실험값과 예측값 비교 78
그림 5.3. 250N 하중이 작용하는 바닥완충재의 초기 소음 저감 능력 대비 150일, 1년, 10년, 20년 소음 증가량 비교 86
그림 5.4. 250N 하중이 작용하는 바닥완충재의 1일, 150일, 270일, 1년, 10년, 20년의 소음 저감 능력 변화 87
그림 5.5. 500N 하중이 작용하는 바닥완충재의 초기 소음 저감 능력 대비 150일, 1년, 10년, 20년 소음 증가량 비교 88
그림 5.6. 500N 하중이 작용하는 바닥완충재의 1일, 150일, 270일, 1년, 10년, 20년의 소음 저감 능력 변화 89
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공동주택에서 대표적인 문제점의 하나는 층간소음이다. 일반적으로 콘크리트 벽체와 바닥으로 분리된 다수의 세대가 생활하는 공동주택의 특성상, 인접 세대한 상하층 세대 사이에 발생하는 층간소음으로 인한 분쟁은 끊임없이 증가하고 있다. 한국환경공단의 자료에 따르면 우리나라의 16개 시, 도 지방자치센터에 접수된 층간소음 민원건수는 2005년에 114건, 2007년에 215건, 2009년에 358건으로 소폭 증가해 왔으나 2012년에는 7,021건으로 3년 동안 20배에 가까운 수치로 증가하였고 2013년에는 15,455건, 2014년의 경우 7월까지 10,835건으로 층간소음에 대한 문제가 심각하게 확대되고 있는 실정이다.
이 연구에서는 다양한 종류의 하중을 받는 바닥완충재의 재료적 특성 변화를 실험을 통하여 평가하였다. 기존 연구는 완충재의 단기성능이나, 장기성능의 경우에도 하중이 재하되지 않은 상태에 대한 완충재의 성능평가에 집중되었으며 다양한 종류의 하중이 재하된 상태의 완충재의 장기 재료성능에 대한 연구는 미흡하다. 따라서 이 연구에서는 다양한 크기의 하중을 장기간 받는 바닥완충재의 물성을 측정한 후에 단기하중을 받을 때의 완충재 물성과 그 차이를 비교 평가함과 장기하중을 받는 바닥완충재의 물성 예측을 목적으로 하였다. 또한, 완충재의 탄성계수와 장기처짐의 관계, 단기처짐과 단기처짐의 추이, 단기재하 시와 장기재하시의 동탄성계수 변화를 실험을 통하여 평가하였다.
본 연구의 실험에서 고려한 바닥완충재의 구조 성능으로는 탄성계수, 처짐, 밀도, 동탄성계수와 손실계수이며 이 요소들은 바닥완충재의 성능에 직접적인 영향을 주게 된다. 그러므로 본 연구에서 아직 선행연구가 부족한 장기적 관점에서의 바닥완충재의 성능의 분석과 성능 사이의 상관관계 규명, 장기 성능 예측에 대하여 다루어 보았다. 하지만 바닥완충재의 장기적 관점에서의 거동에는 앞서 언급한 다양한 성능들과 재질 내부의 구성이 종합적으로 작용하기 때문에 본 연구의 평가만으로 바닥 완충재의 장기 구조 성능을 평가하여 특정 결론을 도출하기에는 한계가 있다. 그러므로 향 후 바닥완충재의 장기 실험에 관한 추가 데이터와 소음과의 관계 등을 변수로 한 추가적인 평가가 필요한 것으로 판단된다.
원문구축 및 2018년 이후 자료는 524호에서 직접 열람하십시요.
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