흡 음 재

흡 음 재 2200975 윤종민 2200992 차승환

목 차 ◎추가발표 층간 소음 방지(저감)재 ◎흡음재 1. 개 요 2. 흡음 및 흡음률의 이해 3. 흡음재료의 기능 4. 흡음재의 구조적 분류 5. 흡음재 선정기준 6. 대체재료 7. 공 법 8. 시공현장답사 9. 발전방향 10. 결론

개 요 • 1900년경 흡음재료라는 개념이 확립 • 초기 흡음재의 사용목적은 강당 등의 실내음향 조정기능이 대부분 • 건축기능의 하나로서 거주환경의 조정이 중요시됨에 따라 건축물 내외에 존재하는 각종 소음원을 제어할 필요성이 증대 • 현재는 대부분의 건축물에 흡음재료가 사용 • 내장재뿐 아니라 각종 설비의 소음제어, 차음구조의 구성요소로 사용되는 비중이 증가

흡음의 이해

차 음 -음을 가능한 많이 반사시켜 음을 차단하는 것 -투과되는 음이 적을 수록 차음성이 높음 예) 피아노 소리, 오디오 소리가 밖으로 나가지 않고 외부소리가 실내로 들어오지 않음 (차음시트)

흡 음 - 흡음이란 재료표면에 입사하는 음의 에너지가 마찰저항, 진동 등에 의해 열에너지로 변하는 현상 - 음을 되도록 많이 빠져 나가게 만들어서 음을 반사시키지 않는 것, 반사시키지 않을수록 흡음률이 높다고 할 수 있음 예) 방안에 음소리를 억제한다. (글라스울)

제 진 -음진동을 단시간에 멈춰, 음의 발생을 막는 것을 말함 예) 에어컨과 냉장고의 진동 제어- 벽, 천장으로부터 음의 반사를 막는다. 바닥 음의 발생을 억제한다. (제진시트)

방 진 -진동의 전달을 되도록 적게 해서 전해지지 않도록 하는 것 예) 발자국 소리를 아래층에 전달하지 않는다. 오디오의 저음을 아래층에 전달하지 않는다.

흡 음 률 ◎흡음률의 정의 -입사에너지와 재료표면에 흡수된 에너지와의 비율 -어떤 재료의 흡음정도는 각 주파수별 흡음률(α)로 표시 -흡음률은 주파수에 따라 다르며 0~1 사이 값을 갖음

◎ 평균흡음률 -음파가 흡음재에 입사될 때, 모든 각도에서 흡음률의 평균치를 평균흡음률 이라함 -각각의 흡음력을 더한 총흡음력을 전체 면적으로 나눈 값 ◎ 실내의 평균흡음률 실험적으로 실내의 평균 흡음률을 구하기 위해서는 잔향시간(T)을 측정하여 다음 식과 같이 구한다. α = 0.16V / ST V : 실의 용적(㎥), S : 벽의 총 넓이(㎡), T : 잔향시간(sec)

실내의 평균흡음률과 울림의 정도와의 관계

흡음률의 변화요인 ① 재료자체의 성질 ② 재료배면의 조건(배후 공기층 등) ③ 재료의 시공조건(기본구조와 부착방법) ④ 입사음의 주파수와 입사각도

건축용자재의 흡음률

공기층에 의한 흠음률의 변화 그래프

◎입사조건에서 본 흡음률의 종류 -수직입사, 경사입사, 랜덤입사 흡음률 ① 수직입사 흡음률 -측정정밀도 높음 -입사조건 특수하고, 시료의 지지조건 한정

② 경사입사 흡음률 -실용면의 응용에 많은 가능성 -측정방법의 표준화가 미비 ; 데이터가 거의 없음 ③ 랜덤입사 흡음률 - 각 주파수마다 하나의 값으로 대표시키는 데 일반성이 있음. - 실용면에서 가장 중요한 흡음성능을 표시 - 잔향실법 흡음률 ; 잔향실에 흡음재를 넣었을 때와 넣지 않았을 때의 난(랜덤)입사 흡음률을 측정하여 결정되는 값으로 실내음향 설계나 소음 저감 등에 주로 이 값이 사용됨 측정오차와 기술상 문제(1.0 초과)로 랜덤입사 흡음율과 불일치 -흡음율 주파수특성의 표시방법 : 125, 250, 500, 1000, 2000, 4000Hz

◎흡음계수(noise reduction coefficient : NRC) -주파수에 따라 상이한 흡음률을 평균적으로 나타내는 방법이 규정되어 있는데, 이를 흡음계수라함 -두 마감재질의 NRC값은 비슷 -But 흡음 특성은 정 반대임 -NRC 값만으로는 그 마감재의 특성을 판단할 수 없으므로 반드시 주파수 별 흡음률을 살펴보아야 함 NRC(Air Wall)=(0.85+0.61+0.59+0.39)/4 =0.61NRC(G3 25T)=(0.34+0.67+0.65+0.72)/4 =0.595

◎흡음력 - 면적과 재료 흡음률의 곱을 의미 - 만약 면적이 50㎡인 벽에 재료 흡음률이 0.4이라면 흡음력 A=50*0.4=20(㎡) 이 된다.

흡음재료의 기능 1. 실내음향 조정기능 - 강당, 음악당, 방송스튜디오 등에서 반사음 등을 제거하여 소리의 청취조건이나 마이크로폰의 수음조건을 개선 2. 소음제어기능 -소음발생원 주변에 흡음재를 배치하여 소음레벨을 저하시키는 등의 거주환경조정을 위한 것 -소음발생원과 피해지점과의 거리가 가깝거나 소음의 직접영향이 클 때에는 흡음에 의한 방음효과가 크지 않음에 주의

흡음재의 구조별 분류표

다공질재 • ◎정의 • -다공성 흡음재는 표면과 내부에 미세한 구멍이 있는 재료 • -음파가 입사하면 재료 내부의 공기진동에 의하여 점성마찰이 생기고, 음 에너지가 열에너지로 변환되어져 흡수 ◎종류 : 유리면, 암면, 석면, 목모시멘트판, 직물류 …

다공질재의 특성 • 주파수가 높을수록(중고음역) 흡음률은 높아지다가 일정주파수 이상에서는 거의 일정함 • 일반적으로 두께를 늘리면 흡음률은 커지나 같은 두께일 경우에는 밀도가 높을수록 효과가 큼 -다공질재의 두께와 주파수에 따른 흡음률

- 유리원료인 규사(모래)를 고온에서 용융, 고속회전력을 이용하여 만든 인조광물섬유 ◎특성 -전기적특성 : 전기절연성이 우수 -기계적특성 : 치수안정성이 높음 (탄성회복율 100%) 인장강도, 인장탄성율 매우 좋음 -열적특성: 불연성,무연, 무가스성 (내열온도 300~550℃, 연화온도 840℃) -화학적특성: 생리적으로 안전한 물질 석면대체용으로 사용이 가능 유리면 (글라스울)

<글라스울 시공 사진> ◎주요 적용 현장 - 기계실, 발전기실, 공조기실, 체육관, 강당, 스포츠센터, 방송국 등

암 면 - 현무암, 안산암 등을 녹여 실로 뽑은 것 - 알칼리에는 강하지만 강한 산성에는 약함 - 무기질이므로 내화성이 우수하고 흡음률이 좋음 - 암면의 조성은 석회 30%, 산화알루미늄 16%, 산화철 2%, 규산 38%, 고토 7%, 기타 7%로 되어 있음 - 밀도가 0.35g/㎤이하이고 경량

암면(락울) 사진

목모시멘트판 • 목모(木毛)와 시멘트, 물, 염화칼슘을 혼합한 후 가압하여 만듦 • 단열성, 흡음성, 내수성, 난연성이 뛰어나고 천연 및 무기질 자재로 구성되어 포름알데히드 및 라돈의 발생이 없음 • 흡음재로 사용되기 위해서는 비중이 0.6이하, 두께는 12∼15mm 적합

- 목모와 목편 사이에 간격을 두기 때문에 다공질 재료의 흡음특성을 보임 - 표면은 통기성이 손상되지 않게 도장을 하여야함 ◎주요 적용 현장 -공장, 빌딩기계실,체육관등의 내외장 벽체, 바닥재, 천장재, 사무실 칸막이에 널리 사용

◎다른 자재와 비교

폴리우레탄 - 폴리우레탄폼의 흡음성능을 극대화 시키기 위해 계란판 모양으로 제작한 흡음재 - 용도 :음악당, 피아노실, 연주실 등의 건물의 흡음 마감재로 주로 사용되며, 사무실, 특장차,공장, 컨테이너, 광학기기, 콤프레샤, 펌프실, 전기실, 기계실, 광학기기 등 모든 산업체까지 널리 사용

연질성형판재 • 섬유를 원료로 하여 판상으로 성형한 것으로 다수의 공극을 지니고 있음 • ◎ 종류 : 연질성형판재, 연질섬유판, 암면흡음판 … • ◎ 특성 • - 주파수가 높을수록(중고음역) 흡음률이 큼 • - 배후 공기층은 흡음성능에 유효함 • - 석고보드 등이 바탕재로 사용될 때에는 배후공기층의 효과는 없음 • - 재질이 단단할수록 흡음률은 낮음

연질 섬유판(soft fiber board) - 목재, 짚, 종이 등의 식물성 섬유를 펄프로 만든 것에 접착제, 방수제 등을 첨가 후 원통 사이를 통하여 가압 탈수시켜 성형, 건조한 것 ◎ 특 징 - 표면은 황갈색 또는 회갈색, 가볍고 흡음성, 단열성이 우수-휨 강도가 약하고 흡수성이 크므로, 넓은 판으로 만들면 습기로 인하여 휘어서 처지기 쉬움 - 경량으로 (비중: 0.4미만) 톱가공, 못박기가 가능하여 내장재 또는 벽이나 지붕 밑 바탕재로 쓰임 -인슐레이션 보드(insulation board) 또는 텍스(tex)라고함

<연질섬유판>

구멍판재 • 경질판에 다수 구멍을 관통시킨 것으로서 구멍과 배후공기 층으로 구성. • ◎종류 : 구멍합판, 구멍석고보드, 구멍석면시멘트판, 구멍알루미늄판… <유공보드>

구멍판재의 특성 • 재질은 거의 관계하지 않음 • 유공판배후에 글래스울, 락울등 다공질재료 삽입이 기본구조 • - 일반적으로 낮은 주파수(중저음역)의 흡음에 유효 • - 판의 두께, 구멍크기와 간격, 배후조건에 따라 특성이 달라지고 유효주파수역이 변화함 • 배후공기층을 크게 하면 흡음 주파수역이 넓어짐 • 배후공기층에 흡음재를 넣으면 흡음률이 높아짐

유공보드 - 연질 Poly Foam에 유공레자를 부착시킨 제품 - 먼지나 습기에 강하며 시공이 용이 - 음악연습실, 극장, 강당등의 흠음재로 주로 사용 <유공보드의 흡음률>

유연한재료 • 발포한 탄성재로서 다수의 기포로 구성 • 종류 : 연질 우레탄폼 등 • -특성 • 무수한 기포의 집합으로 구성, 그 99%가 움직임이 없는 공기층이므로 소재 그 자체로 높은 흡음성을 발휘,밀도 16 ~ 40kg/m³,열전도율 0.035Kcal/mh˚C • - 흡음률(NRC)은 70%, 결국 소리를 70%나 흡수하는 소재

유연한재료의 특성 - 주파수가 높을수록(중고음역) 흡음률이 큼 - 두께를 늘리면 흡음률은 커지며, 배후에 공기층을 설치하면 흡음성능이 좋아짐

판(막)상재 • 경질판 또는 막으로 공극이 없기 때문에 배후 공기층과 함께 구성함 • - 종류 : 합판, 석고보드, 석면시멘트판, 비닐시트 등 <석고보드>

판(막)상재의 특성 • - 재료 부착방법과 배후조건에 의해 특성이 달라짐 • 일반적으로 큰 흡음률은 기대할 수 없음 • 낮은 주파수대역에 유효함 • 재료의 판진동에 의한 흡음이기 때문에 견고하게 붙이는 것보다는 못을 이용하여 붙이는 것이 효과적임

석고보드 - 석고를 약 200℃로 가열, 탈수시킨 소석고를 주원료로 이것에 혼화제를넣은 물로 반죽하여 강인한 보드용 원지 사이에 넣어 안정된 결정상태의 석고로 환원시켜 판상으로 제조한 것. ◎특성 - 열전도율이 낮아(0.076～0.14㎉/m․h℃) 보온성이 높음 • - 비중이 0.9~1.1㎏/㎤으로 경량 • - 방음성 우수 • ◎ 용도 ; 내벽, 칸막이벽, 천장내장재에 사용

- 석면은 무기결정의 섬유재료로 섬유는 가늘고, 인장강도가 30～40ton/㎠로 내식성, 내열성이 좋음 - 석면시멘트판은 석면과 시멘트가 주원료 - 혼화제가 포함된 물로 배합하여 1,000t 프레스로 가압하여 제조 ◎ 특징 - 불연성, 내수성, 내부식성, 가공성 우수, 시공성, 흡음성, 경제성이 좋음 - 건습에 의한 신축은 목재의 1/10～1/20 정도 ◎용도 ; 내․외벽, 칸벽, 칸막이 및 천장의 마감용 재료 석면시멘트판

석면과 암면

흡음재료의 선정기준 - 흡음재의 종류는 다양하기 때문에 사용목적에 적합하다고 판단되는 것을 선정해야함 1. 흡음특성 2. 그 재료의 외관표면 3. 시공의 난이도를 검토 4. 최종적으로는 경제성에 의해 최종 결정하는 것이 바람직 5. 그 외에도 적용장소에 따라 기계적인 강도, 내화˙내열성, 내수성, 빛반사성 등을 고려

석면 해체 및 제거 • 내화성, 단열성, 내구성, 절연성, 유연성 등이 뛰어남 • 석면가스켓(단열재), 석면시멘트(내화재), 석면직물(방화 • 재), 석면브레이크라이닝(마찰재)등에 이용 폐암 악성중피종 석면폐

석면에 의한 질환

대체재료.1 셀롤로오스(cellulose) 섬유 ㅡ 석면의 대체 재료로 부각중 ㅡ 고등식물의 세포막과 목질부를 이루고 있는 주성분으로 자연계에 널리 분포 되어 있는 탄수화물 (섬유소라고도 불림)

대체재료.2 2. 멜라민 흡음재 ㅡ 초경량(12㎏/㎡)으로 천정틀에 사용할때 구조적으로 안전하다. ㅡ 경량이면서 타자재와 비교시 흡음성이 우수하다. ㅡ 불연성이므로 화재에 안전하다. ㅡ 불에 노출되더라도 유독가스가 없다. ㅡ 미세한 분진이 전혀 없다. ㅡ 제품에 탄성이 있어 충격에 강하다. ㅡ 제품이 경량이므로 곡면 시공도 용이하다. ㅡ무색의 주상(柱狀) 결정(기둥모양의 결정)으로, 분자량 126.12, 녹는점 347℃(분해), 비중 1.573(14℃) 승화성이 있다.

멜라민을 사용한 교회 내부 멜라민을 사용한 영화관

폴리에스테르(polyester) • 열에 대한 저항성이 크다(불연재) • 내산성, 내알칼리성이 크다. • 기계적인 강도가 뛰어나고 내구성도 뛰어나다.

흡 음 재

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