◇ 차음(방음)과 흡음
2008. 03. 12
데시벨(dB) : 음레벨이 10dB 증가하면 감각적으로 2배 소리가 된다.
조용한 침실 : 20dB, 휴게실 : 50dB, 보통 대화 : 65dB, 수동식 기계 : 80dB
전동모터 : 88dB, 프레스작업 : 95dB, 전동톱 : 110dB, 그라인더 : 114dB
◆ 1. 차음과 흡음은 다른 개념이다.
흡음(sound absorption) : 음에너지를 표면에서 흡수시켜 소진하는 것으로 흡음의 반대개념은 음반사이다.
차음(sound insulation) : 음에너지가 어떤 물체를 통과/전달될 때 감소/차단시키는 것으로 반대개념은 음전달이다. 차음과 방음이란 흡음재와 반사재를 적절히 혼용해 칸막이 등으로 음전달을 차단하는 것이다.
◆ 2. 저주파와 고주파는 전달특성이 다르다.
저주파음은 전달손실이 적어 잘 전달되기 때문에 흡음과 차음이 어렵다. 고주파음은 표면반사도 잘 일어나지만, 전달시 쉽게 손실되기 때문에 흡음과 차음하기가 쉽다.
특히 저주파는 물체를 흔들면서 음파가 진동으로 바뀌어서 연결된 물체 전체로 쉽게 퍼지기 때문에 지하실의 기계실 소음과 진동이 상층부까지 전달되는 경우가 있다. 이 때 진동 주파수가 가청범위에 든다면, 상층부에 진동하게 된 벽이 다시 공기를 진동시켜 저음을 만들기 때문에 진동과 소음을 같이 느낄 수 있다.
◆ 3. 흡음재는 유연하거나 다공질이 좋다
흡음재는 실내에서 반사음을 줄여서 음원에서 직접 나오는 소리만 듣도록 한다. 그래서 흡음 마감재는 실내음 절감 효과가 있어 울림 현상을 조절한다. 흡음재에는 다공질 흡음재, 판진동형 흡음재, 격벽식 흡음재 등이 있다.
다공성 흡음재는 음파가 다공질재를 진동시키며 음에너지가 감소된다. 판진동형은 음파에 따라 쉽게 진동하는 판으로 음에너지를 감소시키는 것이다. 격벽식은 많은 격벽 사이로 들어간 음파가 안에서 반사 흡수되며 음에너지를 감소시키는 것이다.
일반 흡음재는 고주파음을 잘 흡수하지만 상당히 두꺼워야 차음효과를 낸다.
◆ 4. 차음재는 2중벽이나 밀실한 중량벽이 좋다.
음파 전달은 고체 충격음과 공기 전달음으로 나눈다. 고체 충격음 차음은 2중바닥을 만들거나, 슬래브를 중량화, 고강도화 하는 것이 좋다. 유연한 바닥 마감재는 발생음을 줄이고, 2중천정은 슬라브를 통과한 충격음을 추가 감쇠하는 효과가 있다.
공기 전달음 차단은 시공 틈새가 없도록 하여 공기층이 연결되지 않도록 각 재료를 철저히 차단해야 한다. 창문을 차음재로 사용하지는 않지만 창을 닫으면 외부소음이 많이 줄어든다. 창문 같은 고체판은 고주파 공기전달음을 차단하는데 아주 좋다. 그러나 저주파형 고체 충격음은 잘 차단하지 못하기 때문에 웅-소리를 창문으로 차단할 수 없다.
고체 충격음은 고밀도판과 저밀도판을 여러 겹으로 만들면 차음효과가 좋다. 같은 두께 합성재라도 2겹보다는 4겹이, 4겹보다는 6겹이 차음효과를 더 높이며, 사용하는 고체판의 서로 두께를 다르게 사용하면 효과가 더 좋다.
◆ 5. 아파트 차음(소음방지) 대책
공기 전달음은 창이나 벽에 의해 감소 차단되지만, 고체 충격음은 충격에 의한 진동과 합께 전달된다. 아파트에서 소음문제는 이 고체 충격음(주로 중량충격음)이다. 소음방지는 소음원에서 가까운 부분일수록 효과가 높다. 상부층 바닥을 모두 카펫으로 한다면 별반 대책없이도 소음은 없다. 그러나 일단 슬라브를 통과한 소음은 차단하기가 어렵다.
-. 바닥 슬라브를 두껍게 한다. 차음을 위해서는 20~25cm 이상 하는 것이 좋다.
-. 차음성능을 향상시키기 위해 여러 겹으로 된 차음층을 온돌 아래 설치하는 것이 좋다. 특히 바닥 마감층과 콘크리트 벽을 이격시켜야 하고, 벽 모서리까지 차음재를 감아올려 바닥충격음이 구조벽에 전달되지 않도록 해야 한다.
-. 세대간 경량벽체 : 샛기둥이 있는 얇은 판벽은 저주파 소음을 감소시킨다. 샛기둥 간격과 판넬의 성능에 따라 차음 정도는 달라지며, 흡음재로만 저주파를 차단하려면 상당히 두껍게 해야 한다. 대체로 샛기둥 간격이 넓고, 판벽 두께가 얇고, 중공층 간격이 클 때 저주파 소음에 효과가 있고, 반대의 경우는 고주파 쪽에 효과가 있다고 한다. 특정한 주파수를 잡기 위해서는 해당 주파수에 맞는 판벽을 설계/설치해야 한다.
-. 급 배수 소음은 방에서 먼 곳에 배관을 설치하고, 소음방지 배관 부속을 설치하며, 고정부 파이프밴딩과 배관 사이에 완충재를 설치한다. 특히 배수음은 불쾌감을 주므로 설계 단계부터 주의한다.
-. 옥외 소음 : 플라스틱샤시, 2중창문 등 방음효과가 좋은 창문을 설치한다. 복층유리는 내외부 유리 두께가 다를 때 차음효과가 더 좋기 때문에, 내부보다 외부유리를 두껍게 설계하는 것이 좋다.
◆ 6. 기타 소음에 대한 지식들
음파에너지는 공기 속에서보다 액체나 고체에서 더 잘 전달된다. 공기 속에서는 공기분자와 분자간 거리가 멀어 소리가 전달되면서 음파에너지의 손실이 많다. 그러나 액체나 고체에서는 분자와 분자간 거리가 가깝기 때문에 음파가 잘 손실되지 않고 더 쉽게 전달되는 것이다. 어릴 때 만들어서 놀던 실전화기로 들으면 공기중에서는 들리지 않는 먼 거리에서 속삭이는 소리도 잘 들을 수 있는 것이다.
차음은 음파 투과손실을 말한다. 차음효과는 대체로 무겁고 딱딱한 물체에서 크며, 같은 무게라도 두꺼우면 효과가 더 크다. 다만 표면이 매끈하고 딱딱한 물체는 음반사율이 높기 때문에 음원이 있는 실내를 더 시끄럽게 만든다.
차음효과를 높이기 위하여 납을 함유한 고무를 이용하기도 한다. 즉 더 무겁게하여 투과손실을 늘이면서, 표면을 유연하게 하여 흠음효과를 동시에 발휘하도록 하는 것이다. 수시로 출입하는 공장 개구부 등에 무거운 고무 커텐을 설치하면 차음에 좋다.
방진과 저주파 차음은 유사하기 때문에 방진재는 저주파를 차단한다. 저주파는 물체에 진동 형태로 전달되며 실내 공기와 만나는 부분에서 다시 공기를 진동하여 소음으로 느껴지게 된다. 소음원(기계류)에 방진재(고무, 스프링류)를 설치하면 물체를 따라 전달되는 진동과 저주파음을 잘 차단할 수 있다.
단지 격벽을 어긋나게 여러 층 설치하는 것으로 많은 소음을 감소시킬 수 있다. 자동차의 소음기(마후라)가 이러한 원리를 이용한 격벽식 소음감소장치다. 음파에너지는 격벽과 부딪히면서 반사 흡수되는 과정을 반복하게 되면서 점차 더 감소하게 된다.
소음과 진동은 견고하게 연결된 물체보다 느슨하게 연결된 물체에서 전달량이 감소한다. 차음 성능을 높이기 위해서는 일체식 합성재로 만들기보다 여러 겹으로 (느슨하게) 연결된 물체로 만드는 것이 좋다.
다공질 재료는 고주파에 흡음성이 좋지만 저주파는 효과가 적다. 저주파 흡음을 위해서는 격벽, 중공층과 같은 흡음재 뒷면의 공기층을 두는 것이 차음(흡음)효과를 좋게 한다.
◆ 아파트 차음재와 구조체 건조 :
최근 여러 공법으로 공기가 많이 줄어 콘크리트 구조체에 함유된 물기가 미처 건조되지 못하고 마감공사를 진행하게 된다. 재래식 마감재는 투습성이 있어 마감공사 이후에도 계속 건조가 되지만, 차음층 같은 비투습층이 설치되면 슬라브 수분이 건조되기 어렵다. 벽지나 천정 마감재도 비투습성 마감재로 시공되는 경우가 많아져 구조체와 습식 공법에서 사용된 물기가 건조되는데 더 많은 시간이 필요하게 된다.
특히 공기 단축을 위하여 구조체를 올리고 3~7일 후면 커튼월 외피공사가 진행되어 자연 건조를 차단하기 때문에 내부 습기 건조는 더 어렵게 된다. 고층 공사일 경우에는 창을 열어도 개구부가 너무 작아 별 효과가 없으며, 우천시나 내부 작업 등을 이유로 작은 창문조차 닫아버리는 경우가 많아 구조체를 건조할 시간이 상당히 부족하다.
◆ 구조체가 건조되지 않으면 :
건조과정에 발생하는 습기는 냄새를 포함하고 있어 오랜 기간 거주환경을 악화시킨다.
습기를 먹은 MDF나 마감재가 공사 후에 건조되며 오염, 변형될 수 있다.
흡습성이 높은 재료는 높은 내부습도에 의해 곰팡이 발생 우려가 있다.
겨울철 난방을 하면 실내 습도가 높아져 결로와 곰팡이 원인이 될 수 있다