뜬바닥구조의 전달 충격력을 이용한 중량 바닥충격음 예측에 관한 기초 연구

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공동주택 바닥충격음 중 중량충격음은 충격원의 가진력, 뜬바닥구조의 동특성, 슬래브 진동 및 수음실 음향특성이 복합적으로 작용하여 발생한다. 문대호(2016), 이성복(2026), 조태환(2013)의 연구에 따르면, 뜬바닥구조를 직접 구현하는 유한요소해석은 완충재 물성, 접촉조건 및 감쇠의 설정에 따라 예측결과가 달라질 수 있다. 이에 본 연구는 뜬바닥구조에서 실측한 전달 충격력을 슬래브의 등가 가진력으로 적용하는 예측방법에 대해 기초적 검증을 진행하였다.

본 연구의 범위는 복합 완충재를 활용하여 KS F 2868에 따른 동탄성계수와 모르타르 타설·양생 후 평가한 동탄성계수, 완충재 위에 두께 50 mm의 모르타르 시편을 제작하여 상치한 후 측정한 전달 충격력, 고무공의 원 충격력 및 실증시험실의 중량충격음 음압레벨을 측정하였다. 두 동탄성계수의 차이와 상부층 면밀도를 이용한 공진주파수를 비교하고, 충격력은 시간영역의 최대값, 지속시간 및 충격량과 주파수영역의 스펙트럼을 통해 시뮬레이션시 기초값으로 활용하였다.

Simcenter 프로그램을 활용하여 뜬바닥 모델과 전달 충격력 기반 모델을 비교 분석하였다. 상세 모델은 모르타르·완충재·슬래브를 포함하고 고무공의 원 충격력을 입력하며, 동탄성계수의 평가조건에 따른 물성 입력의 영향을 평가하였다. 전달 충격력 기반 모델은 상부 뜬바닥 층을 제외한 슬래브에 실측 전달 충격력을 적용하였다. 두 모델에는 동일한 슬래브·수음실 형상, 경계조건 및 가진·수음 위치를 적용하고, 주파수응답 해석을 통해 음압레벨을 산출하였다.

본 연구 목적은 뜬바닥구조의 전달효과를 실측 가진력으로 반영한 모델을 상세 모델 및 실측 음압과 대조하여 적용 가능한 주파수 범위와 오차 요인을 검토하는 데 있다. 전달 충격력 측정계와 실제 슬래브의 기계적 임피던스 및 하중 분포 차이는 등가성의 검증조건으로 다뤘으며, 향후 슬래브 진동과 추가 시험체를 활용한 검증을 진행할 계획이다.