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태조 진
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1 J. Kor. Soc. Environ. Eng., 34(12), 847~854, 2012 Original Paper ISSN 국내외방음벽관련연구동향분석및개발방향 Analysis of Research Trend and Development Direction on Domestic and International Noise Barriers 안호상 * 김일호 *, **, 박종빈 * 이주행 ** 김광수 *, ** Hosang Ahn* Ilho Kim*, **, Jong-Bin Park* Ju haeng Lee** Gwang soo Kim*, ** * 한국건설기술연구원환경연구실 ** 과학기술연합대학원대학교환경공학부 *Environmental Eng. Research Division, Korea Institute of Construction Technology **Department of Construction Environmental Engineering, University of Science and Technology (2012 년 11 월 23 일접수, 2012 년 12 월 28 일채택 ) Abstract : The demand for noise barriers and necessity for the installation are highly growing because residential areas have become diverse and locational priority is changed to consider how to approach highway easily. However, public annoyance to the noise generated from highway is continued despite lots of noise barrier are installed. Moreover, there are growing concerns to maintain noise barriers to be free from losing transparency, dust stack, and shock fracture. To resolve these issues, it is suggested to develop new polymer materials and conceptually new noise barrier. In this study, as a first step to develop a new noise barrier to overcome current technological challenges as well as economic issues, recent research trends have been analyzed and found the direction for the future research in terms of material, supplementary function, and patterning. Key Words : Noise Barrier, Research Trend Analysis, Development Direction, Transparent Type, Sound Absorbent Type 요약 : 최근국내거주지역의다변화와고속도로와의근접성을고려한선호되는위치의변화로인해방음벽에대한수요및설치에대한필요성이그어느때보다증대되고있다. 하지만, 방음벽의설치에도불구하고, 도로로부터발생되는소음에대한민원은지속되고있는실정이다. 또한, 이미설치된방음벽에서도황변, 먼지침착, 충격파괴등의유지, 보수에대한어려움이제기되고있다. 이로인해위에서제시된문제점을해결하기위한방법으로새로운소재를이용또는새로운개념의방음벽에대한연구필요성이제시되고있다. 본연구는새로운소재의개발, 부가기능의첨가, 또는설계의다변화를통해기존의방음벽이안고있는기술적, 경제적문제점을해결하기위한새로운방음벽개발의첫단계로기존의국내외방음벽과관련된기수행된연구동향을분석하고이에따라향후개발방향에대해서모색하였다. 주제어 : 방음벽, 개발방향, 연구동향분석, 투명형, 흡음형 1. 서론 우리나라의교통소음은그배출원이자동차 트럭 기차등으로다양할뿐만아니라, 발생원으로부터피로도를느끼는민원의발생지가근접하여같은크기의소음이라도더크게느껴지는특성이있다. 발생소음도또한매우높을뿐만아니라, 발생빈도및영향권의지역도광범위하여매년소음민원의근원이되고있다. 교통수단은도로망이확장되고차량보유대수가지속적으로증가하고있어주된대도시소음원으로작용하고있으며, 특히대도시의근접성이주거환경의주된고려사항으로우선시되는형편이라, 방음벽설치에대한필요성뿐만아니라그에따른성능, 미관및부가되는유지보수의용이성까지도고려되는실정이다. 1) 우리나라의도로교통소음의양상은도시의경우, 상 공업지역은물론주거지역까지교통소음의영향권에있으며, 사통팔달로뻗은고속도로등각종도로망의확장으로농촌에이르기까지교통소음의영향권은확대되고있다. 이로인해국내에서도소음을공해로서인식하고, 더욱쾌적한음환경에 대한요구가높아지고있으나기존의방음벽은방음을최우선하여설치되어, 높이에따른미관상의문제, 소재상의문제로황변, 먼지침착등의유지보수의문제가야기되며, 고속도로인근의고층아파트의경우에는터널형의방음벽이설치되는등, 소음에대한기준이더욱강화되고있음에도불구하고현실은기존의방음벽을설치, 보완하는수준에그치고있다. 따라서현재의방음벽이안고있는문제점을해결할새로운방음벽의필요성이대두되고있으며이에따라관련연구에대한필요성역시끊임없이요구되고있다. 2) 이에본연구에서는기존에설치되거나실행되어진일본, 미국, 유럽, 홍콩등해외및국내의방음벽관련연구동향을분석하여향후연구방향및개발방향을모색함으로서새로운소재, 형태또는신개념의방음벽연구방향을제시하고자한다. 2. 연구범위및방법 본연구는방음벽의특성및종류에따라기존설치된방 Corresponding author ihkim@kict.re.kr Tel: Fax:

2 848 J. Kor. Soc. Environ. Eng. 안호상 김일호 박종빈 이주행 김광수 음벽을소재별, 형태별, 부가기능별로분류하고, 분류별방음벽의장단점및국내외방음벽의기술및설치현황에대하여분류를하였다. 분석대상의범위는기존에발표된국내외방음벽관련논문, 기술연구보고서, 특허및관련회사들의자료를분석하였다. 학술대회발표논문, 특허동향, 기술동향보고서에서, 흡음형, 반사형, 혼합형, 터널형, 부가기능형으로분류를했고, 설치및기술동향은국내와국외로나눈후, 국외의사례로는일본, 홍콩, 유럽, 미국의사례가조사후분석되었다. 특히흡음형은금속재, 목재로소재별구분이되었고, 반사형은콘크리트와투명형폴리머, 강화유리로구분을두었다. 또한, 부가기능형으로는소음저감장치를도입한경우와, 미관을고려한식생방음벽을적용한경우, 마지막으로태양광발전과방음벽을연결하여적용한사례를기술별설치사례별로분석하였다. 3) 각각의경우를시공기술별, 적용처별로분석함으로서, 기설치된국내방음벽의한계와개선사항에대한향후연구발전방향을제시하였다. 3. 연구결과 3.1. 형태별분류 방음벽의종류는방음기능에따라흡음형, 반사형, 또는혼합형으로나뉜다. 반사형은강변과같이반사음의영향을받지않는지역에주로설치되며, 간섭형은소음원이수음점보다높은지역에적용하며, 흡음형이나공명형은설치지역에따른별다른영향을받지않기에주로설치되고있다. 흡음형방음벽은소음이방음벽의반대편으로전달되는것을막기위하여입사된음을흡수하는형태의방음벽으로서, 방음벽의반사음에대한영향을고려해야하는경우에시공이권고되는형태의방음벽이다. 적용지역에대한제한은없으나, 설계시흡음률에대한기준을만족해야하므로, 설치지역에따라, 흡음소재및형태의차이를두어흡음률의기준을맞추어시공이된다. 현재외장은일반적으로알루미늄이주로사용되고있으며, 여러종류의내부흡음재를적용할수있기에최근에는다양한형태의다공성외장재, 기하학적모양의패널등다양한구조적형태를구축한흡음재들이이용되고있다. 4) 반사형방음벽은소음을반사시킴으로서전파되는것을막는형태의방음벽으로, 음이입사되었을때방음벽후면에서음을측정하여얼마나감소하였는지를나타내는투과손실률이방음판의성능을판단하는기준이된다. 반사형은강변과같이반사음과회절음의영향이크지않는지역에설치하는것이보통이며, 다양한소재들을적용할수있으며특히투명형방음벽의경우, 시야를확보할수있어근래많이적용되고있다. 반면유지보수가어려운곳에는콘크리트방음벽과같이내구성, 내후성이좋은소재를사용하여실용성을높이고있다. 혼합형방음벽은흡음형과반사형이혼합된구조로된방음벽을일컫는다. 흡음부와차음부가공존하여소음을효과적으로저감할수있기때문에, 각소재의기능을복합적으로적용이가능해단일소재로된방음벽에비해방음성능이우수하다. 국내에서시공된대부분의방음벽은투명형과흡음형의혼합으로구성되어있으며, 운전자의시야를확보하기위하여낮은높이에는투명패널을배치하고그이외의부위에는흡음재를보강하여, 기능, 미관을고려한흡음패널을적용하여시공된다. 이러한방음벽은다양한목적으로적용가능하나시공이상대적으로복잡하고가격이비싼단점이있다 소재별분류금속재방음벽은현재국내에서가장많이사용되는재질의방음벽으로방음벽의두께가 95~200 mm 정도로분포하며, 설치위치에따라다양한크기및높이를가지며시공이이루어지고있다. 전면은알루미늄판 (1.0 T) 을사용하고후면과측면은아연도금강판 (1.6 T) 을대부분사용하여시공이되고있으며, 내부의흡음재는 Glass wood, Rock wool, 폴리에스터등이사용되며밀도와두께를다르게하여반사음과흡음의정도를조절하여시공가능하다. 5) 반면에, 흡음형알루미늄방음벽은내부흡음재의내구성이약하고수분에의해성능이저하되는단점이있어 PVF 필름등을사용하여흡음재를보호하는시공법이적용되고있다. 두번째로는목재를이용하여설치된방음벽이다. 목재방음벽에사용되는목재는방부목으로가공되며, 소나무, 대나무등다양한종류가원목이적용되고있다. 원목이외에참나무껍질을압축, 접착하여판의형태로가공하여시공하는방법도제시되고있다. 목재형방음벽의특징은음향투과손실이뛰어나다는데있으며가공처리에따라내구성을증대시킬수있는장점이있다. 또한, 다양한디자인을적용하여시공이가능하며, 주로반원주직재를사용하여이루어진다. 디자인을고려할때, 목재만이가진자연미와편안한느낌으로주변경관과조화를이루는장점이있어도심에콘크리트나금속제를이용하여설치된방음벽이주는삭막함을목재를이용하여대체할경우, 주변경관을개선시킬수있는효과를나타낼수있다. 하지만, Mineral Rock wool 등을흡음재로서사용하는경우에는재료비가기존의알루미늄이나콘크리트방음벽에비해상대적으로고가이므로, 경제적인방음벽을설치하는데한계가있다. 6) 콘크리트방음벽은소재자체의특징이기존소재에비해, 진동이나두께측면에서장점을보인다. 이로인해, 콘크리트는방음벽재료중가장오래전부터사용되었으며현재까지도반사형방음벽의대표적인재료로사용되고있다. 최근에는시멘트와광물성목질섬유를혼합하여흡음성을부여한방음벽이개발되었으며, 내구성이좋으며경제적이고유지 보수에용이하여일반적으로차음형으로시공되지만표면처리에따라흡음형방음벽으로도시공이가능하다. 하지 Journal of KSEE Vol.34, No.12 December, 2012

J. Kor. Soc. Environ. Eng. 국내외방음벽관련연구동향분석및개발방향 849 만, 무게가무거워시공비가많이들고, 도시경관을해치는단점이있다. 구조적인면에서는타재료보다소음에따른진동이적어우수하지만방음벽의기초를더욱보강해야하는문제점도있다. 투명형방음벽은주로, 투명폴리머소재나강화유리를이용하여방음벽을설치한다.

일조 경관을저해하는방음벽특유의문제점을해소하는데이용되고있다. 특히, 나들목 (IC) 또는분기점 (JCT) 등에설치되는경우시계차단으로발생될수있는사고를예방할수있으며, 동절기노면결빙에대한영향을현저하게줄일수있다.

3 J. Kor. Soc. Environ. Eng. 국내외방음벽관련연구동향분석및개발방향 849 만, 무게가무거워시공비가많이들고, 도시경관을해치는단점이있다. 구조적인면에서는타재료보다소음에따른진동이적어우수하지만방음벽의기초를더욱보강해야하는문제점도있다. 투명형방음벽은주로, 투명폴리머소재나강화유리를이용하여방음벽을설치한다. 최초의투명형방음벽은 1960년대에프랑스에서도입이되었으며, 국내에서처음으로 1993 년에올림픽도로의노량대교일부구간에투명방음벽이설치되었다. 이후도시미관을고려한주택가주변과경치를감상하는데방해가되는도로주변에주로시공이되고있다. 투명방음벽은강변과같이소음이반사되더라도반대쪽에큰피해를주지않고경관보호가필요한곳에설치되는것이보통이며방음효과는뛰어난편이다. 일조 경관을저해하는방음벽특유의문제점을해소하는데이용되고있다. 특히, 나들목 (IC) 또는분기점 (JCT) 등에설치되는경우시계차단으로발생될수있는사고를예방할수있으며, 동절기노면결빙에대한영향을현저하게줄일수있다. 일반적으로쓰이는소재는 PMMA, PC 등의플라스틱계열이나, 플라스틱소재가대부분인기존의투명방음판중상당수는소재의특성으로인해, 시간이경과됨에따라황변현상과재질변성등의문제로인해투명도가떨어지고도로및대기중의오염물질이침착된상태로남아오히려도시미관을손상시키는경우를흔히볼수있다. 2) 최근에는강화유리를사용하여기존의플라스틱소재의한계를극복하고자하는시공이주로행해지고있으나, 강화유리의비용이투명폴리머소재대비 3배정도비싼관계로경제성의한계를가진다. 또한, 경제성을높이고자, 강성이작은프레임을사용하여강풍에의해프레임이휜경우도발생하며, 파손된방음판도종종발견되고있는실정이다. 터널형방음벽은최근에많이시공되고있는형태의방음벽으로서, 방음터널은기존수직일자형방음벽에서고층부와저층부전반에걸쳐발생되는회절음의영향을최소화하여완벽한소음방지를할수있는대표적방법으로제시되고있다. 금속재방음터널은아연도금된파형강판과 H-Beam 으로구성이되며, 투명형방음터널은 PC, PMMA등의플라스틱계열과 H-Beam으로구성되어있다. 기존방음벽대비, 장음효과가우수하며. 우천및결빙시터널속에서는주행안정성이확보되어교통사고를예방하는부수적인효과까지있다. 하지만이역시시공비용이고가이므로, 방음성능이월등히우수하게요구되는주거밀집지역에적합하다 부가기능별분류소음저감장치는대표적으로방음벽의성능개선을위해부가적으로설치되는대표적장치이다. 소음저감장치의원리는간섭통로로들어오는입사소음의파장을증가시켜위상차가반대인파형으로변조하여배출하고, 방음벽을넘어가는회절음을흡음시켜소음을저감시키는것이다. 1) 소음저감장치의종류로는간섭형, 흡음형이있으며구성과규격은 Table 1에서보는바와같다. 1) 간섭형의예 Table 1. Noise reduction device (Interference type) 7) Title Size Noise keeper Inner plate + Porous plate + Sound absorption materials W520 H455 L100 Inner (interference) plate = ABS The side part of sound absorption = (Sound-absorption materials) Polyurethane 64 K + Porous plate ABS 2) 흡음형의예 Table 2. Noise reduction device (Sound adsorption type). 7) Title Size Composistion Materials Materials Noise-catcher R L The exterior : ABS The inner structure : Interference/ Sound-absorption Spilt-ABS Sound absorption material: Polyester 소음저감장치의적용은방음벽의높이를줄일수있는곳에주로설치되고있으며, 시공비를줄여경제적이며, 일반방음벽으로차단이어려운저주파소음에대한저감이높으므로건물고층부에대한저감효과가기대되는곳에설치할수있다. 또한, 방음벽의높이가낮아지므로풍하중에대한구조물의안정성이증가하고기존방음벽에추가적으로설치가가능하여, 재시공을하지않고서도, 시공이가능하다는장점이있다. 구조적으로볼때, 안쪽에흡음재가부착되어있는원통모양의감소기, 상단을양쪽으로퍼지게하여끝을원형으로처리한감소기, 버섯모양의소음감소기, 내부에서소음간섭과아울러흡음을함께일으키는형태등이존재한다. 방음벽상단의회절현상을차단, 전향하는기술연구가독일, 일본, 호주, 프랑스에서진행되었고, 모델실험시 0~7 db, 최고 26 db의저감효과향상을나타내었으며, 옥외측정시 6 db까지저감향상효과를보인것으로보고되고있다. 반면, 이들의현장시공평가결과에의하면저주파수영역인 100~400 Hz에서는어느측정위치에서든모두 4 db 이하의추가효과에그친것으로보고되었다. 4) 식생방음벽은도심지내도로및주변경관을개선, 녹지량확충, 도로로단절된생태계의연결및동식물의서식공간확보를위해제시된방음벽의형태이다. 유형상두가지종류로크게분류가되고있으며, 철재나목재등을구조재로사용하여프레임을형성하거나콘크리트블록을조립하여내부에식재기반을충진하고식물을식재하는방식으로구성이된다. 식재방식은방음벽자체에삽목하는방식, 방음벽하단부의지반에식재하는방식, 그리고이를혼용한경우로구분이되는데. 하단부의지반에식재하는방식이시공이용이하고방음벽의구조를바꾸지않고가능하기에많이이용되고있다. 다른하나는방음벽의하단부에식재기반 대한환경공학회지제 34 권제 12 호 2012 년 12 월

850 J. Kor. Soc. Environ. Eng. 안호상 김일호 박종빈 이주행 김광수 이있는경우적용이가능한방법으로, 기존의방음벽을시공하고하단부에식생을심어방음벽을녹화하는공법이다. 5) 이는적용공간의제약을받지만기존의공법을그대로적용할수있는이점이있다. 식생방음벽은설치되는공간의특성에따라크게자연지반인경우와인공지반인경우로구분이된다.

4 850 J. Kor. Soc. Environ. Eng. 안호상 김일호 박종빈 이주행 김광수 이있는경우적용이가능한방법으로, 기존의방음벽을시공하고하단부에식생을심어방음벽을녹화하는공법이다. 5) 이는적용공간의제약을받지만기존의공법을그대로적용할수있는이점이있다. 식생방음벽은설치되는공간의특성에따라크게자연지반인경우와인공지반인경우로구분이된다. 자연지반인경우에는다양한식생과식재방법을고려할수있는데비하여, 인공지반인경우는여러가지한계점이있다. 식생의선택, 바람과일사에강하고매우건조한인공환경에서생육이가능한식물종을선택, 유지관리를최소화할수있는식물을선택, 기존방음벽토대위에적용가능하다. 식생방음벽의적용사례에대해조사를한결과, 2000년대에들어서식생방음벽에대한연구는활발히진행되고있으나실제적용사례는많지않은것으로나타났다. 식생매트를이용한생태방음벽, 조립식식생방음벽, 식재플랜트와이를이용한생태식생방음벽등특허출원이다수되어있으나, 실제적용후시공된특허는없는것으로보인다. 일본은대부분도로변방음벽주변에식계가가능한공간이확보되어있는특징을보인다. 5) 한국의경우와달리, 방음벽설치공간이완전한인공지반으로조성되어있고, 식재기반이전혀없는경우에적용할수있는식생방음벽이개발되었다. 독일에서는일찍부터경관저해와생태계단절이라는문제점의해결대안으로식생서식이가능한다양한유형의방음벽을고안해왔다. 화단과같은형상의방음벽이나화분과같은용기또는블록형의식재용기를쌓아올려서그틈에식재를하는형태의방음벽이제시되었다. 블록형식생방음벽의구성은식재플랜터에해당하는단위블록, 하중지지용보조블록그리고측면마감블록등 3가지블록으로구성이되어있다. 이공법은공장에서부품을생산하여현장에서축조하는건식공법으로, 최고 7.6 m 높이까지시공이가능하고방음벽양쪽에식물의식재가가능한특징이있다. 이때의단위블록은콘크리트제의다공질구조이며, 약 50 kg 정도의무게이고, 뒷면은조적이가능하도록요철구조로되어있으며, 앞면은세로방향으로홈을파고동시에둥글게배가나온형태를가진다. 블록바닥은토사가아래로흘러내리지않을정도의구멍이있다. 태양광발전방음벽은전세계적으로가장많이사용되고있는자연에너지원인태양에너지를방음벽에적용하여발전도하고방음벽의기능도부여하기위해개발이되었다. 해외선진국에서는이미여유부지, 공공부지등에태양광발전시스템을적용한전력생산을실용화하고있으며, 특히, 도로는가로변여유부지, 터널덮개부등일정공간만확보되면태양광모듈 ( 집광판 ) 을설치하여전력생산이가능한장점을갖고있어타분야보다빠르게발전중이다. 최근우리나라에서도여러분야에서여유부지, 공공부지등을이용한태양에너지활용에대한연구가진행중에있으나적용사례는아직까지없는상황이다. 태양광발전의경우높은설치단가때문에유지기간을길게하기위해높은내구성이요구된다. 도로방음벽의경우계속되는진동, 먼지에 의해발전효율이낮아질수있기에, 향후연구를통해개선해야할부분이다. 태양광발전방음벽시공사례는일본의경우, 20010년 3월 20일개통한일본의교토와오사카를연결하는제 2게이한고속도로의방음벽에태양광발전용설비가대표적인사례이다 m의직사각형모양의모듈은 68개의태양전지로구성이되어있으며, 4개의톨게이트요금소위에설치된이발전설비는 120 kw로 4개의톨게이트에필요로하는전력의 15~20% 를충당할수있어서연간약 150만엔의전기료절감과 42톤의온실가스감축효과기대하고있다. 4. 국내방음벽설치형태및기술동향 4.1. 국내방음벽설치형태및기술동향 2008년방음벽설치및현황분석은아래그래프에나타난바와같다. 국내고속도로주변에설치된방음벽은 2008년을기준으로 3,024개소에총설치연장약 741 km 총노선연장대비 23.7% 가설치되어있으며, 투명방음벽의설치비율은전체방음벽연장의 2.2% 정도로서매우낮은수준이나다른방음벽과혼합하여쓰이는경우가많은실정이다. 최근들어, 조망권에대한민원인들의요구와방음벽디자인평가등으로인하여방음벽전체또는특히일부에투명방음판을적용하는사례가급격하게증가하는추세이다 동향분석및시사점기설치국내방음벽의설치현황을분석한결과, 국내에서주로사용하는금속재의알루미늄방음벽은시공이편리하고, 경제적인반면, 산발적으로설치되어주거단지와도로를시각적으로차단하여경관을저해하고있다. 또한, 주거지역과도로변지역의구분이명확하지않은지역이많은국내에서는특히방음벽의미관에대한고찰이필요한것으로사료된다. 이런지역의방음벽의소재를투명폴리머소재나강화유리를사용하여미관을확보하고, 소음저감장치등의부가장치를부착하여방음벽의높이를줄이는것이주택지역의방음벽설치시접근하는방법이라고볼수있겠다. 방음벽설계시에는건물고층의소음피해에대한대책이고려되어야할것으로보인다. 방음벽이설치된도로옆아파트의소음을층별로측정한연구결과에따르면, 저층 Fig. 1. Classification of type of installed noise barriers. 2) Journal of KSEE Vol.34, No.12 December, 2012

J. Kor. Soc. Environ. Eng. 국내외 방음벽 관련 연구동향 분석 및 개발 방향 Table 3.

research and technology (Switzerland & Germany) PVNB (Photovoltaic noise barriers) Photovoltaic plates attached on the noise barrier Eco-friendly energy produced Convenience of installment,

PVNB Designs and realization dates (Nordmann and Froelich, 2000) Name of institution Name of noise barrier BREADSTUDIO : 2nd Prize, Noise barrier international design competition.

5 J. Kor. Soc. Environ. Eng. 국내외 방음벽 관련 연구동향 분석 및 개발 방향 Table 3. Cases of installed noise barriers in abroad8~11) Name of institution Name of noise barrier Structure Feature The Swiss national energy research & the German federal ministry of education, science, research and technology (Switzerland & Germany) PVNB (Photovoltaic noise barriers) Photovoltaic plates attached on the noise barrier Eco-friendly energy produced Convenience of installment, management and maintenance Utilization of land with multi-purpose Application The 100 kwp plant in a long-term Swiss/German project to explore this PV application Domat/Ems A13 plant, Switzerland PVNB Designs and realization dates (Nordmann and Froelich, 2000) Name of institution Name of noise barrier BREADSTUDIO : 2nd Prize, Noise barrier international design competition. professional group, Apr (Hong Kong) Highway noise barrier, Green bubble concept design Structure Half portion-made of plastic in the structure : The weight of system lighten up Materials Main structure made of light steel, Various types of sound absorption materials Design Name of institution Name of noise barrier Structure Feature Superior aesthetics itself Van campen industries (Holland) Sound of silence - Aluminium noise barrier (Winner of the european aluminium award 2010) Porous cylinders arrayed Aesthetic view Noise reduction effect by pores on the surface Durability-Aluminium 대한환경공학회지 제34권 제12호 2012년 12월 851

nuisance A series of cylinder. Wave going through between one cylinder and the other one diminished. Pilot scale experiment conducted successfully.

6 852 J. Kor. Soc. Environ. Eng. 안호상 김일호 박종빈 이주행 김광수 Aluminium Noise barrier Name of institution Name of noise barrier Structure Development Status Feature Loughborough University (UK) Sonic crystals developed to tackle noise nuisance A series of cylinder. Wave going through between one cylinder and the other one diminished. Pilot scale experiment conducted successfully. Engineering development, associating with renewable energy companies. Patent-pending Application of SONIC CRYSTALS Able to reduce the amount of material used for existing noise barriers and has stable heat absorption and release by air passing through. Overcoming the limitation of existing noise barriers such as decrease of transparency, resistance of a wind load Simple structure, low cost for maintenance, commercially value (1~4층) 에서의차음효과는뛰어난반면, 그이상의층에서는방음벽의유무와관계없이교통량에따라소음이높게측정되었다. 따라서설치지역에대한소음분석이선행되고, 이에따라, 소재, 형태, 부가기능및구조적인설계가동시에이루어져야할것이다. 5. 국외방음벽설치형태및기술동향 5.1. 국외연구동향 미국의경우, 각주마다현황은다양한편이나대부분반사형방음벽을설치한것으로나타났다. 몇몇주에서는흡음형방음벽이설치되었다. 방음벽의소재는일반적으로목재, 콘크리트, 금속등다양한소재가이용되었으나, 유지관리가용이한콘크리트와벽돌이많이사용이되었다. 도시의밀집도가낮기때문에미관보다는그기능에초점을맞 춘경우가많은것으로보인다. 미국에서기출원된특허중주된 3가지특허에대해살펴보면, 영구적으로설치된방음벽이아닌가설형으로쉽게조립이가능한형태로, 아래위로커튼형태의방음판이설치가되고, 방음판사이로, 공기가잘유동되게끔하여, 판이받는압력을줄이는형태의방음벽이제시되었다. 12) 두번째로, 방음벽상단부를감싸는형태의구조물로설계를하여, 기존방음벽대비소음저감효과를강화시킨방음벽이제시되었다. 감싸는부분의구조체는, 13개의측벽체로구성이되고, 투명재질로이루어져미관상문제점도해결하였다. 3번째특허는, U자형태의방음벽을거꾸로설치하여방음벽사이로, 2개의도로가아래위로지나가게끔구성하여, 위에위치한도로의교통발생지역의상당부분이완전히방음이되게끔구성이되어있다. 이또한투명재질을이용하여미관상문제가없도록설계되었다. 하지만, 구조상의문제로시공비가많이들고, 방음효과에대한실증이없어시공비대비방음효과의우수 Journal of KSEE Vol.34, No.12 December, 2012

7 J. Kor. Soc. Environ. Eng. 국내외방음벽관련연구동향분석및개발방향 853 성이의문이든다. 마지막으로, 수직으로설치된방음벽을소음원쪽으로기울여서, 방음벽에설치된공명통이소음원에서떨어진곳에서가까운곳으로일렬로설치되어, 부피공간을확장시켜, 소음저감효과를최대화시킨다. 게다가, 표면에광촉매물질을코팅하여오염물질로부터의오염을방지하였다. 일본에서는수직형, 캔틸레버형, semi-enclosure형등다양한형태의방음벽이설치되어왔다. 특히 2000년대에는방음벽상부의구조적인변형에따른소음저감효과가심층적으로연구되었다. 일본방음벽의특징은, 우리나라의방음벽설치조건과사용형태가거의유사하며, 기술적측면에서볼때, 동일한높이에서소음을보다저감시키는여러가지형태의방음벽이개발되어있으며, 이와더불어식생을적용한방음벽또한개발이되고있다. 몇가지사례를살펴보자면, 상단의변형으로반사, 회절, 상쇄, 흡음에의한소음저감성능을갖춘방음벽을 edge-modified noise barriers 라고명명하여개발이되었다. 방음벽에사용되는재료로는크게, 콘크리트, 나무, 유리, 흡음성금속, 섬유등이사용이되었다. 12) Table 3에서보는바와같이, 유럽등기타이외의지역에서는, 다공성의원통, 광전판이부착된방음판, 재활용플라스틱과경량스틸, Sonic Crystal을결합한다양하고도도시미관을개선시킬수있는형태의방음벽이개발, 설치되고있다. 스위스와독일은공동연구를통해, 태양광발전이가능한방음판을이용해, 발전및방음기능까지고려하여, 유지보수및국토의효율적활용이라는 2가지목적을달성했으며, 네덜란드에서는 2010년유럽알루미늄상의수상작인 Table 4. Type of noise barrier materials installed in US by ) Single Material Barriers Combination Barriers Material Square Feet (Thousands) Material Square Feet (Thousands) Concrete/Precast 67,926 Wood/Concrete 4,281 Block 33,993 Berm/Wood 2,990 Concrete/ Unspecified 13,715 Concrete/Block 2,154 Wood/Post &Plank 5,912 Other 1,930 Metal/Unspecified 4,279 Berm/Concrete 1,863 Berm Only 4,281 Metal/Concrete 1,786 Wood/ Glue Laminated 3,701 Berm/Metal 1,439 Absorptive 3,629 Berm/Block 795 Wood/Unspecified 3,055 Concrete/Brick 586 Other 1,812 Wood/Metal 464 Brick 1,152 Berm/Wood /Concrete 348 Wood/Block 283 Berm/Wood/Metal 171 Block/Brick 8 Total 143,455 Total 19,098 알루미늄기반의다공성원통을이용하여채광효과및흡음효과를극대화한방음통을설치하였으며, 영국에서는소리의뉘앙스를변화시킬목적으로소닉크리스탈이개발되어실험실테스트는마치고특허출원중에있다. 소닉크리스탈은그림에서보이는바와같이판형태가아니기에시공비가적게들고, 기존판형태에서나타난바람에의한공기저항및시야확보의취약성을구조적으로해결가능하다. 하지만, 기설치된보고가없기에검증이필요한상태이다. 6. 결론 조사결과, 방음벽에대한연구가가장활발한나라는일본으로파악되었다. 다양한소재와형상에대한효율성을실험, 모델링을통해구명하였고. 특히최근에능동형소음저감장치에대한연구가활발히진행중에있다. 미국의경우콘크리트소재의전통적인방음벽이주로설치되어있다. 이것은미국의지리적특성상도로변지역과주거지역이분리되어있어주거지역에대한교통소음피해가상대적으로낮기때문이다. 따라서방음벽의설계시, 미관보다방음벽의기능, 유지관리의용이성에초점을맞추어진행이되어왔다. 유럽국가들은방음의성능, 방음이외의부가적인기능, 디자인을모두고려하여방음벽을개발 적용해왔으며, 최근들어태양광발전형방음벽이비교적많이설치되고있다. 특히디자인측면에서기타이외국가들에비해미관을고려한방음벽이주로설계가되었다. 홍콩은방음벽의디자인에대한관심이높으며. 특히투명형방음벽을정부차원에서권고하고있다. 이것은도시의밀집도가높아방음벽이도시의경관을저해할우려때문인것으로사료된다. 이와같이국내외방음벽설치현황및관련기술을고려한결과, 전세계적으로방음이외의부가적인기능을동시에갖는방음벽이연구개발되고있으나, 상용화된경우는많지않은것으로조사되었다. 다기능방음벽의경우, 유지와관리가용이해야하는도로시설물의조건을부합하기어렵기때문으로사료된다. 우리나라의경우, 도로변지역과주거지역의구분이명확하지않으므로방음벽을설계할때디자인측면을고려해야하고, 또한유지, 관리가용이하며도로시설물로서유효한내구성을갖는소재를발굴하여기존의방음벽소재가갖는한계를극복하며능등형소음장치와같은부가기능을도입하여방음성능과동시에도시미관을향상시킬수있는방음벽의개발및설치가행해져야할것으로판단된다. 사사 본연구는한국건설기술연구원주요사업 ( ) 의연구비지원에의해수행되었습니다. 대한환경공학회지제 34 권제 12 호 2012 년 12 월

8 854 J. Kor. Soc. Environ. Eng. 안호상 김일호 박종빈 이주행 김광수 참고문헌 1. Y.-J. Ryu, Analysis of noise reduction effect per upper shape on noise barriers, Korean Soc. Civil Eng., pp. 2600~ 2603(2002). 2. T. S. Chang, Performance standards of transparent soundproof panel product for the noise barrier in highway, Korean Inst. Arch. Sustainable Environ. Building Syst., 4(54), J.-H. Cho, Patent trend analysis of noise barrier and soundproof device, The Korean Soc. Railway, J. Proc. Korean Soc. Railway, pp. 1975~1981(2010). 4. C. H. Kim, Estimation of upper noise reduction devices installed on the noise barrier using outdoor noise barrier performance test facility in ETRI, Korean Soc. Environ. Eng., Proceeding of Spring 2008 symposium of KSEE, Samsung Everland Co., Ltd., Development of green noise barriers commercialization technology for urban environment improvement, Polymer Society of Korea Home page, or.kr, Merits technologiy Co., Ltd., Home page, co.kr/noise/noise Hans B., Noise Barrier Design: Danish and Some European Examples, CA101735D, Denmark, Dorothy Remmer, Photovoltaic noise barrier-canada, British Columbia Institude of Technology, U. S. Department of Transportation Federal Highway Administration Home page, Thomas, N. and Luzi, C., PV in noise barriers, progress in photovoltaics: research and applications, pp. 485~495(2004). 12. Jackie, W. U., Mitigation Measure against Road Traffic Noise in Selected Places, RP04/05-06, Hong Kong, Ministry of Environment, 08 Annual Report supplement, Journal of KSEE Vol.34, No.12 December, 2012

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레이아웃 1 Annual 2013 vol.15 th HOW ENGINEERING ANNIVERSARY Annual 하우인 2013 vol.15 하우엔지니어링과 자매사 우인엔지니어링은 경남, 부산지역 종합엔지니어링 업계의 선두주자로서 건설기술의 미래지평을 열어가고 있습니다. 행복한 삶의 공간 창출, 안전하고 튼튼한 도시기반시설의 건설을 위해 우수한 인력과 기술력을 바탕으로