이론 모델에 근거한 완충재 동탄성계수와 중량충격음 단일수치 평가량의 관계 연구

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확장요약문

완충재의 동탄성계수가 낮을수록 경량충격음이 개선된다는 사실은 널리 알려져 있으나, 중량충격음에 대해서는 유리하다는 결과와 불리하거나 무관하다는 결과가 함께 보고되어 왔다. 본 연구에서는 이러한 상반된 결과가 맨슬라브의 지배 주파수 대역과 뜬바닥 공진주파수의 상대적 위치에서 비롯된다고 보고, 뜬바닥구조의 진동 저감에 대한 이론 모델로 이를 검토하였다.

진동전달 모델로 1 자유도 진동계 모델과 두 무한 평판이 완충재로 연결된 무한 뜬바닥 모델을 사용하였고, 단일수치 평가량의 변화를 한 대역이 지배하는 경우와 뜬바닥 적용 후 지배대역이 바뀌는 경우로 나누어 해석하였다. 동탄성계수에 따른 평가량의 변화는 뜬바닥 공진주파수와 지배대역 중심주파수의 비에 의해 결정되며, 증가하다가 감소하는 경향을 보였다. 손실계수 0.1 에서 저감이 증폭으로 바뀌는 지점은 1 자유도 모델에서 f₀/fk = 0.69, 무한 뜬바닥 모델에서 f11/fk = 0.78 이었고, 면밀도 104 kg/m²의 뜬바닥에서 증폭으로 바뀌는 동탄성계수는 63 Hz 대역이 지배할 때 약 8 MN/m³, 125 Hz 대역일 때 약 31 MN/m³ 였다. 200 Hz 이상의 대역이 지배하는 슬라브는 일반적인 동탄성계수 범위(5~40 MN/m³)에서 동탄성계수를 낮출수록 개선되지만, 63~160 Hz 대역이 지배하면 그 범위 안에 개선과 악화의 경계가 있고, 50 Hz 이하의 대역이 지배하면 범위 전체가 동탄성계수를 낮출수록 불리한 구간이 된다.

이 결과는 중량충격음에 대한 완충재의 효과를 동탄성계수만으로 판단할 수 없으며, 뜬바닥 공진주파수와 슬라브의 지배대역을 함께 고려하여야 함을 보여준다.