표제지
목차
요약 14
I. 서론 16
1. 연구배경 16
2. 연구 동향 19
가. 국내연구 동향 19
나. 국외연구 동향 20
다. 방음시설 성능향상을 위한 연구 동향 21
3. 연구의 목적과 내용 26
가. 연구의 목적 26
나. 연구 내용 28
II. 차세대 고속철도의 소음특성 29
1. 철도 관련 기준조사 29
가. 국내의 관련 기준 29
나. 국외의 관련 기준 31
2. 고속철도의 소음특성 47
가. 고속열차 제원 및 소음원 배치방안 47
나. 일반 고속열차의 소음특성 49
다. 차세대 고속열차(HEMU-430X)의 소음특성[내용누락;p.41] 56
III. 철도방음시설 현황 및 성능한계 61
1. 철도소음 발생원인 및 소음저감 방음시설 61
가. 철도소음 발생원인 61
나. 소음저감 방안 62
다. 방음시설의 종류 및 한계 65
2. 방음시설 연구 동향 70
가. 방음시설 현황조사 70
나. 방음시설 설치계획 및 대응한계 72
다. 방음시설 보완기술 실태연구 76
IV. 철도 방음시설 성능향상 연구 80
1. 성능향상의 이론적 연구 80
가. 상단형상 결정을 위한 관련 이론[원문불량;p.65-69] 80
나. 간섭효과 산정을 위한 이론[원문불량;p.70-71] 85
다. 임피던스관 시험 이론 87
라. 소결론 88
2. 초기형상개발에 관한 연구 89
가. 무른면 기법에 관한 연구 89
나. 기본형상의 음향특성 연구 93
다. 형상도출을 위한 이론적 연구[내용누락;p.83] 96
라. 임피던스 실험을 통한 검증연구 101
마. 무향실 실험을 통한 실증연구 107
바. 소결론 124
3. 차세대 고속철도용 형상개발연구 124
가. 형상선정을 위한 해석적 연구 124
나. 무향실 성능검증을 통한 모델 제시 132
다. 성능향상장치의 형상설계 142
라. 구조 안정성 해석을 통한 최종 형상제안 143
마. 소결론 147
V. 결론 149
참고문헌 152
ABSTRACT 156
[표 2-1] 소음·진동관리법 시행규칙에 제시된 철도의 소음·진동 규제기준 29
[표 2-2] 고속철도 소음협의 기준 30
[표 2-3] 최고소음도와 배경소음도의 차이 보정 방법 30
[표 2-4] 미국 고속철도 소음기준 관련 용도지역의 구분 및 소음 척도 31
[표 2-5] 동물에 대한 고속철도 소음 영향 관련 잠정기준 33
[표 2-6] 기존소음을 감안한 고속철도 소음의 지역별 허용한도 33
[표 2-7] 영국의 철도소음 기준 및 평가방법 34
[표 2-8] 철도 소음원 부근 신규주택건설 사업에 대한 소음기준 34
[표 2-9] 독일의 철도소음 관련 규정 35
[표 2-10] 신간선 소음환경기준 36
[표 2-11] 프랑스 철도소음 규제 기준 36
[표 2-12] 프랑스의 지역별 철도소음기준(Leq) 37
[표 2-13] 덴마크의 주거지역 철도소음 규제 기준 37
[표 2-14] 덴마크의 주거지역 이외의 지역에 대한 철도소음 규제기준 37
[표 2-15] 네덜란드의 철도환경소음 기준 38
[표 2-16] 오스트리아의 철도환경소음 기준 39
[표 2-17] 스웨덴의 철도환경소음 기준 39
[표 2-18] 노르웨이의 철도환경소음 기준 40
[표 2-19] 노르웨이의 도로교통 관련 소음 기준 40
[표 2-20] 스위스의 철도환경소음 기준 41
[표 2-21] 이탈리아의 교통소음 기준 41
[표 2-22] 주거지역의 공기전파 철도소음 기준 42
[표 2-23] 비 주거지역의 공기전파 철도소음 기준 43
[표 2-24] 지반전파 실내소음 규제기준 45
[표 2-25] 중국의 철도소음 관련 환경기준 45
[표 2-26] 주거지역에 대한 외국의 철도소음 기준 46
[표 2-27] 국내 고속철도차량의 제원 47
[표 2-28] 고속철도 소음 기여도를 고려한 부분 점 소음원 배치안 48
[표 2-29] 소음특성평가에 사용된 고속철도차량의 속도 영역 51
[표 2-30] The analysis result of noise sources of the KTX[내용없음] 8
[표 3-1] 철도환경소음의 특성 및 발생원인 61
[표 3-2] 철도 궤도분야에 적용 가능한 방음방진 사례 및 대책 64
[표 3-3] 금속재료 방음시설의 종류 및 특징 65
[표 3-4] 콘크리트 및 플라스틱재료 방음시설의 종류 및 특징 66
[표 3-5] 투명형 방음시설의 종류 및 특징 67
[표 3-6] 목재형 방음시설의 종류 및 특징 68
[표 3-7] 2018년까지 부설된 철도 연변의 방음시설 현황 71
[표 3-8] 철도소음으로 인한 민원발생 현황 및 추이 71
[표 3-9] 향후 방음시설 설치계획에 따른 소요비용 72
[표 3-10] 지역별 방음시설 설치계획 73
[표 3-11] 연도별 방음시설 설치계획 73
[표 3-12] 수도권 방음시설 설치계획 73
[표 3-13] 지역별 방음시설 설치계획 74
[표 3-14] 일반 방음벽 높이/연장증설 비용 75
[표 3-15] 높이보완기술 적용 시 높이/연장증설 비용 75
[표 3-16] 방음벽 보완기술 관련 기존 특허등록 현황 1 77
[표 3-17] 방음벽 보완기술 관련 기존 특허등록 현황 2 78
[표 3-18] 방음벽 보완기술 관련 기존 특허등록 현황 3 79
[표 4-1] 방음벽 보완시설 축소모형 옥외시험을 위한 실험장치 91
[표 4-2] 이론적 계산과 해석결과와의 오차 비교 93
[표 4-3] 다양한 격자형상에 대한 음향모드 해석결과 93
[표 4-4] 기본소음에 대한 음향해석 결과 96
[표 4-5] 방음벽 성능향상기술 개발을 위한 소음원의 소음도 97
[표 4-6] 국내외 기존제품 및 초기 고안된 성능향상장치 형상 도식도[원문불량;p.82] 97
[표 4-7] 해석검증을 위한 임피던스관 시험체 종류 101
[표 4-8] 임피던스관 시험용 상단장치의 크기 및 공명주파수 102
[표 4-9] 무향실 실험용 성능향상장치 형상종류 107
[표 4-10] 실험 결과에 따른 삽입손실 분석결과 109
[표 4-11] 평가지점에 따른 성능향상장치의 음압레벨 결과표 110
[표 4-12] 무향실 성능시험용 모델 선정을 위한 음향해석결과 130
[표 4-13] 평가모델에 대한 수음지역의 평가결과 131
[표 4-14] 개발형상 선정을 위한 무향실 평가시험 모델 131
[표 4-15] 무향실 시험을 위한 시험체 종류 및 시험내용 132
[표 4-16] 칼라방음판의 투과손실 및 흡음계수 133
[표 4-17] 일반방음벽 대비 1.0m 떨어진 위치의 음압레벨 137
[표 4-18] 일반방음벽 대비 2.0m 떨어진 위치의 음압레벨 137
[표 4-19] 일반방음벽 대비 3.0m 떨어진 위치의 음압레벨 138
[표 4-20] 일반방음벽 대비 1.0m 떨어진 위치의 삽입손실 138
[표 4-21] 일반방음벽 대비 2.0m 떨어진 위치의 삽입손실 138
[표 4-22] 일반방음벽 대비 3.0m 떨어진 위치의 삽입손실 138
[표 4-23] 초기모델 대비 1.0m 떨어진 위치의 삽입손실 139
[표 4-24] 초기모델 대비 2.0m 떨어진 위치의 삽입손실 139
[표 4-25] 초기모델 대비 3.0m 떨어진 위치의 삽입손실 139
[표 4-26] 구조 변위해석 조건 및 치수 설계 결과 144
[표 4-27] 외판에 대한 치수설계 결과 147
[그림 1-1] 방음시설 상단장치의 설치 전경 사진 23
[그림 1-2] 차세대 고속철도 HEMU 차량의 속도별 소음도 추이 (거리 25m)[그림없음] 26
[그림 2-1] 고속철도 관련 소음 기준 32
[그림 2-2] KTX의 부분 점 소음원 배치방안 48
[그림 2-3] HEMU 430X의 부분 점 소음원 배치방안 48
[그림 2-4] 마이크로폰 어레이 실제 설치 49
[그림 2-5] 마이크로폰 어레이 측정 H/W 구성도 50
[그림 2-6] 포토센서 설치 모습 (End 트리거) 50
[그림 2-7] KTX 차량의 속도 대역별 소음특성 분석 결과[원문불량;p.37] 52
[그림 2-8] KTX 차량의 속도 대역별 소음도 차이 분석 결과[원문불량;p.37] 52
[그림 2-9] KTX 차량의 소음 발생원 위치 54
[그림 2-10] 소음발생 위치에 따른 KTX 차량의 소음 특성[내용없음] 10
[그림 2-11] KTX 고속철도 차량 전두부의 소음 특성[내용없음] 10
[그림 2-12] KTX 고속철도 차량 판토그래프 부분의 소음 특성[내용없음] 10
[그림 2-13] KTX 고속철도 차량 대차 부분의 소음 특성[내용없음] 10
[그림 2-14] KTX 고속철도 차량 부분의 소음 특성[내용없음] 10
[그림 2-15] 144채널 마이크로폰어레이 설치 전경 사진[내용없음] 10
[그림 2-16] 고속철도차량 적용시험[내용없음] 10
[그림 2-17] 외부 차량간 연결부 음압레벨 측정 결과 57
[그림 2-18] 판토그래프 하부의 차체 상부영역 음압레벨 측정 결과 57
[그림 2-19] M3차량 대차 영역 음압레벨 측정 결과 58
[그림 2-20] 고속열차 운행속도{350km/h}에 대한 주요 소음원 음향특성 58
[그림 2-21] 고속열차 운행속도{410km/h}에 대한 주요 소음원 음향특성 59
[그림 2-22] 점음원의 음향강도를 합산하여 나타낸 음원 가시화 결과 59
[그림 2-23] 대차 영역 소음원 분포 결과(운행속도 410km/h) 60
[그림 2-24] 차간 연결부 소음원 분포 결과(운행속도 410km/h) 60
[그림 3-1] 방음시설 설치계획 수립 절차 72
[그림 3-2] 국내 도로교통 상단장치의 종류 및 형상 76
[그림 4-1] 2차원 경계요소 모델의 정의[내용없음] 10
[그림 4-2] 격자구조와 간섭효과에 대한 이론적 모델[내용없음] 10
[그림 4-3] 임피던스 관을 이용한 삽입손실 측정방법 88
[그림 4-4] 주파수튜닝기법의 정립을 위한 수치해석 모델 89
[그림 4-5] 주파수 튜닝기법의 정립을 위한 수치해석결과 90
[그림 4-6] 격자구조의 소음저감 특성에 대한 평가결과 92
[그림 4-7] 다중 격자형 구조의 무른면 형성에 대한 해석 스펙트럼 92
[그림 4-8] 철도소음 특성에 맞는 격자구조 튜닝모델 94
[그림 4-9] 철도소음 특성에 적합한 격자구조 해석결과[그림없음] 95
[그림 4-10] 방음시설 성능향상기술 평가를 위한 모델링 치수 97
[그림 4-11] 형상 1에 대한 소음전달 및 전파 스펙트럼[내용누락;p.83] 98
[그림 4-12] 형상 2에 대한 소음전달 및 전파 스펙트럼[내용누락;p.83] 98
[그림 4-13] 형상 3에 대한 소음전달 및 전파 스펙트럼 99
[그림 4-14] 형상 4에 대한 소음전달 및 전파 스펙트럼 99
[그림 4-15] 형상 5에 대한 소음전달 및 전파 스펙트럼 99
[그림 4-16] 형상 6에 대한 소음전달 및 전파 스펙트럼 100
[그림 4-17] 형상 7에 대한 소음전달 및 전파 스펙트럼 100
[그림 4-18] 형상 8에 대한 소음전달 및 전파 스펙트럼 100
[그림 4-19] 형상 9에 대한 소음전달 및 전파 스펙트럼 101
[그림 4-20] 해석을 통한 CASE 01 삽입손실 그래프 103
[그림 4-21] 해석을 통한 CASE 02 삽입손실 그래프 103
[그림 4-22] 해석을 통한 CASE 03 삽입손실 그래프 104
[그림 4-23] 해석을 통한 CASE 04 삽입손실 그래프 104
[그림 4-24] 임피던스 시험을 통한 CASE 01 삽입손실 그래프 105
[그림 4-25] 임피던스 시험을 통한 CASE 02 삽입손실 그래프 105
[그림 4-26] 임피던스 시험을 통한 CASE 03 삽입손실 그래프 106
[그림 4-27] 임피던스 시험을 통한 CASE 04 삽입손실 그래프 106
[그림 4-28] 성능평가를 위한 무향실 시험사진 및 시험체 개략도 107
[그림 4-29] 성능향상장치의 성능평가를 위한 측정 및 평가 위치 108
[그림 4-30] CASE01에 대한 삽입손실 측정결과 112
[그림 4-31] CASE02에 대한 삽입손실 측정결과(음원높이 : 0.0m) 113
[그림 4-32] CASE03에 대한 삽입손실 측정결과(음원높이 : 0.0m) 113
[그림 4-33] CASE04에 대한 삽입손실 측정결과 115
[그림 4-34] CASE05에 대한 삽입손실 측정결과(음원높이 : 0.0m) 116
[그림 4-35] CASE06에 대한 삽입손실 측정결과(음원높이 : 0.0m) 116
[그림 4-36] CASE08에 대한 삽입손실 측정결과 118
[그림 4-37] CASE09에 대한 삽입손실 측정결과(음원높이 : 0.0m) 119
[그림 4-38] CASE11에 대한 삽입손실 측정결과(음원높이 : 0.0m) 119
[그림 4-39] CASE10에 대한 삽입손실 측정결과 121
[그림 4-40] CASE12에 대한 삽입손실 측정결과(음원높이 : 0.0m) 122
[그림 4-41] CASE13에 대한 삽입손실 측정결과(음원높이 : 0.0m) 122
[그림 4-42] CASE14에 대한 삽입손실 측정결과(음원높이 : 0.0m) 123
[그림 4-43] CASE15에 대한 삽입손실 측정결과(음원높이 : 0.0m) 123
[그림 4-44] 성능평가를 위한 평가지점 및 위치 125
[그림 4-45] 초기모델 개선을 위한 기본개선(안) 125
[그림 4-46] 무른면에서 초기모델의 주파수 별 삽입손실 그래프 126
[그림 4-47] 무른면에서 개선 1안의 주파수 별 삽입손실 그래프 127
[그림 4-48] 무른면에서 개선 2안의 주파수 별 삽입손실 그래프 128
[그림 4-49] 수음지역에서의 형상 별 삽입손실 그래프 129
[그림 4-50] 각 모델에 대한 성능평가를 위한 수음 위치 131
[그림 4-51] 무향실 시험을 위한 시험체 종류 및 형상 133
[그림 4-52] 무향실 시험체 설치순서 및 개념도 134
[그림 4-53] 무향실 시험을 위한 측정위치 단면도 135
[그림 4-54] 무향실 시험체 설치 및 시험 전경사진 136
[그림 4-55] 일반방음벽 대비 외부케이스(Case 3) 설치 시 삽입손실 139
[그림 4-56] 일반방음벽 대비 개선모델 1(Case 5) 삽입손실 140
[그림 4-57] 일반방음벽 대비 개선모델 2(Case 6) 삽입손실 140
[그림 4-58] 일반방음벽 대비 개선모델 3(Case 7) 삽입손실 140
[그림 4-59] 초기모델(Case 4) 대비 개선모델 1(Case 5) 삽입손실 141
[그림 4-60] 초기모델(Case 4) 대비 개선모델 2(Case 6) 삽입손실 141
[그림 4-61] 초기모델(Case 4) 대비 개선모델 3(Case 7) 삽입손실 141
[그림 4-62] 초기모델과 시험결과를 이용하여 완성된 형상설계(안) 142
[그림 4-63] 성능향상장치 내 흡음재를 배치한 단면도 143
[그림 4-64] 자중 및 외부하중을 고려한 치수설계 결과 및 변위 스펙트럼 144
[그림 4-65] 외판 치수설계 및 안정성평가를 위한 해석모델 145
[그림 4-66] 전·후 및 측면 판에 대한 수치해석결과 145
[그림 4-67] 중간 및 바닥 판에 대한 수치해석결과 146
[그림 4-68] 보완장치 치수 설계도서 및 모델형상 147