층간 소음 잡는 과학 기술 개발한 김동훈 박사
2015년 03월 11일 오전 09:00
[앵커]
이웃 간에 빈번하게 발생하는 층간 소음 문제가 심각한 사회로 발전했는데요.
그런데 국내 연구진이 공학 기술을 활용해 저렴한 비용으로 층간 소음을 최대 32%까지 줄일 수 있는 기술을 개발했습니다.
층간 소음 문제를 해결하는데 큰 도움이 될 것으로 기대되는데요.
연구를 주도한 한국기계연구원의 김동훈 박사와 함께, 자세한 내용 알아보도록 하겠습니다.
박사님, 안녕하세요?
아파트 위, 아래층에 층간 소음이 발생할 때 흔히 진동이 느껴진다고 하는데요, 먼저 층간 소음과 진동은 어떤 연관성이 있는지부터 설명해주시죠.
[인터뷰]
층간 소음 이웃사이센터 통계에 의하면 주로 발생하는 층간 소음의 70~80% 정도가 아이들 쿵쿵 뛰는 소리와 발걸음 소리이며, 10% 정도가 망치질 소리, 가구 끄는 소리, 청소기 소리라 합니다.
쿵쿵 뛰는 소리와 발걸음 소리는 보면 진동 발생에 의한 층간 소음입니다. 진동이란 기타 줄을 튕겨 보면 소리가 나는 것과 동시에 줄이 앞뒤로 떨리는 것을 볼 수 있는데 이렇게 물체가 떨리는 운동을 진동이라 합니다.
진동에 의해 주변의 공기가 진동하고 이에 따라 소리가 발생하는 것입니다. 이처럼 소리는 물체의 진동에 의해 발생하며, 소리의 크기는 진동하는 폭인 진폭에 따라 결정됩니다. 따라서, 층간 소음에서 발생하는 진동을 저감시키면 소리도 줄어들게 되는 것입니다.
[앵커]
그렇다면 박사님께서 층간 소음 문제를 해결하기 위한 기술을 연구하게 되신 계기는 무엇인가요?
[인터뷰]
최근에 한국기계연구원은 연구원 보유기술을 활용하여 국민행복을 증진시키기 위한 시범연구를 자체사업으로 운영하였습니다.
다른 분들도 그런 경험이 있겠지만 저도 애와 집에서 같이 놀아주다 보면 쿵쿵 뛰는 경우가 있게 됩니다. 그래서 제가 작년에 국가연구개발 우수성과 100선에 선정되기도 했던 정밀가공 최적화 연구에서 진동 저감기술을 활용하여 층간 진동 소음을 줄이면 좋겠다는 생각에서 출발하게 되었습니다.
기존에는 바닥 마감재 소재를 보충 또는 개발하거나, 건축 시에 콘크리트 슬래브 두께를 높이거나 층간 사이 빈 공간을 채우는 등의 수동적인 방식으로 층간소음을 줄이려는 노력을 해왔습니다.
이 경우 소음 저감효과는 10% 이하로 미비하며 한계가 있습니다. 그 이유는 마감소재를 두껍게 할 경우는 바닥이 단단하지 않아 좌식 생활에 불편함이 있어서 한계가 있으며, 층간 빈 공간을 채우는 방식은 건물 하중 증가로 인해 안전성에 문제가 있거나 추가 비용이 발생한다는 한계가 있었습니다.
[앵커]
기존에는 수동적인 방법으로 층간 소음을 줄여야 했는데, 박사님의 연구팀에서 개발한 기술을 활용하면 층간 소음을 능동적으로 제어할 수 있다고 들었습니다.
어떤 원리가 응용된 기술인지 구체적으로 설명해주시죠.
[인터뷰]
발소리 등 층간 소음은 대부분 저주파 영역의 진동에 의한 소리입니다. 따라서 바닥 마감재와 슬라브 사이의 빈 공간에 센서를 부착해, 저주파 진동이 발생하면 센서가 진동 크기를 감지해 자기력을 이용한 유연 진동 저감 장치를 작동하도록 했습니다.
방진판과 연결된 유연 진동 저감 장치 내의 유체흐름 조절로 진동 흡수 밀도 제어를 하여 아래층으로 전달되는 진동의 일부를 흡수 저감시키는 '스프링' 역할을 하도록 하였습니다. 기존 방식 대비 3배 이상의 효과를 간이 실험을 통해서 확인했습니다.
[앵커]
그렇다면 층간 소음 저감 효과를 확인하기 위한 실험은 어떤 방식으로 진행됐는지, 궁금하네요.
[인터뷰]
본 연구는 선행연구 성격의 자체 시범사업으로 진행된 것이라서 프로토타입으로 실험을 하였습니다. 구체적으로 설명드리면, 실제 아파트 층간 수직구조(콘크리트 슬라브, 경량기포 콘크리트, 마감몰탈)를 약 8:1로 줄여 본뜬 시제작 실험장치 테스트를 하였습니다.
실험 결과, 소음을 최대 32% 감소시켰으며, 비용도 같은 효과를 가정할 때, 신축 아파트 기준으로 기존 저감기술에 적용 경우에 비해 5배 정도 절약할 것으로 예상됩니다.
[앵커]
그렇다면 이 기술을 층간 소음 문제를 해결하는 것 외에 또 어떤 분야에 활용할 수 있을까요?
[인터뷰]
층간 소음을 능동적으로 제어하여 저감할 수 있을 뿐만 아니라 고속 정밀 기계, 항공 우주, 풍력 발전, 대형 부품·디스플레이 및 반도체 정밀검사 장비 분야 등 다양한 스마트 방진 및 진동 저감 분야에 활용 가능합니다.
[앵커]
끝으로 층간 소음 제어 기술을 통해 바라는 점은 무엇이고, 또 상용화를 위해 남은 연구 과제에 대해서도 말씀해주시죠.
[인터뷰]
이번 연구는 기존의 한계를 가지는 수동적인 해결 방식에서 벗어나 능동적인 방식으로 공학적 해결 가능성을 제시한 것이 가장 큰 의의라 할 수 있겠습니다. 아울러, 이번 연구를 통해서 국내 특허가 등록됐고 국외 특허도 출원이 완료됐습니다.
하지만, 상용화를 위해서는 아직 할 일이 있습니다. 시제작 실험장치 테스트를 통해 공학적 해결 가능성을 확인한 만큼 상용화를 위해서는 실제 다양한 구조의 아파트 및 상가 등 여러 조건에 최적 대응 가능하도록 실용화 후속 연구가 민간과 함께 진행돼야 할 것이라고 생각합니다. 이러한 실용화 연구가 성공적으로 추진이 되면 앞으로 2~3년 이내 상용화를 기대합니다.
[앵커]
층간 소음을 획기적으로 줄일 수 있는 기술인만큼, 빠른 시일 내에 상용화될 수 있도록 적극적인 협조와 지원이 뒷받침되었으면 좋겠습니다.
지금까지 한국기계연구원 초정밀시스템연구실의 김동훈 박사와 함께 이야기 나눴습니다.
오늘 말씀 감사합니다.
이웃 간에 빈번하게 발생하는 층간 소음 문제가 심각한 사회로 발전했는데요.
그런데 국내 연구진이 공학 기술을 활용해 저렴한 비용으로 층간 소음을 최대 32%까지 줄일 수 있는 기술을 개발했습니다.
층간 소음 문제를 해결하는데 큰 도움이 될 것으로 기대되는데요.
연구를 주도한 한국기계연구원의 김동훈 박사와 함께, 자세한 내용 알아보도록 하겠습니다.
박사님, 안녕하세요?
아파트 위, 아래층에 층간 소음이 발생할 때 흔히 진동이 느껴진다고 하는데요, 먼저 층간 소음과 진동은 어떤 연관성이 있는지부터 설명해주시죠.
[인터뷰]
층간 소음 이웃사이센터 통계에 의하면 주로 발생하는 층간 소음의 70~80% 정도가 아이들 쿵쿵 뛰는 소리와 발걸음 소리이며, 10% 정도가 망치질 소리, 가구 끄는 소리, 청소기 소리라 합니다.
쿵쿵 뛰는 소리와 발걸음 소리는 보면 진동 발생에 의한 층간 소음입니다. 진동이란 기타 줄을 튕겨 보면 소리가 나는 것과 동시에 줄이 앞뒤로 떨리는 것을 볼 수 있는데 이렇게 물체가 떨리는 운동을 진동이라 합니다.
진동에 의해 주변의 공기가 진동하고 이에 따라 소리가 발생하는 것입니다. 이처럼 소리는 물체의 진동에 의해 발생하며, 소리의 크기는 진동하는 폭인 진폭에 따라 결정됩니다. 따라서, 층간 소음에서 발생하는 진동을 저감시키면 소리도 줄어들게 되는 것입니다.
[앵커]
그렇다면 박사님께서 층간 소음 문제를 해결하기 위한 기술을 연구하게 되신 계기는 무엇인가요?
[인터뷰]
최근에 한국기계연구원은 연구원 보유기술을 활용하여 국민행복을 증진시키기 위한 시범연구를 자체사업으로 운영하였습니다.
다른 분들도 그런 경험이 있겠지만 저도 애와 집에서 같이 놀아주다 보면 쿵쿵 뛰는 경우가 있게 됩니다. 그래서 제가 작년에 국가연구개발 우수성과 100선에 선정되기도 했던 정밀가공 최적화 연구에서 진동 저감기술을 활용하여 층간 진동 소음을 줄이면 좋겠다는 생각에서 출발하게 되었습니다.
기존에는 바닥 마감재 소재를 보충 또는 개발하거나, 건축 시에 콘크리트 슬래브 두께를 높이거나 층간 사이 빈 공간을 채우는 등의 수동적인 방식으로 층간소음을 줄이려는 노력을 해왔습니다.
이 경우 소음 저감효과는 10% 이하로 미비하며 한계가 있습니다. 그 이유는 마감소재를 두껍게 할 경우는 바닥이 단단하지 않아 좌식 생활에 불편함이 있어서 한계가 있으며, 층간 빈 공간을 채우는 방식은 건물 하중 증가로 인해 안전성에 문제가 있거나 추가 비용이 발생한다는 한계가 있었습니다.
[앵커]
기존에는 수동적인 방법으로 층간 소음을 줄여야 했는데, 박사님의 연구팀에서 개발한 기술을 활용하면 층간 소음을 능동적으로 제어할 수 있다고 들었습니다.
어떤 원리가 응용된 기술인지 구체적으로 설명해주시죠.
[인터뷰]
발소리 등 층간 소음은 대부분 저주파 영역의 진동에 의한 소리입니다. 따라서 바닥 마감재와 슬라브 사이의 빈 공간에 센서를 부착해, 저주파 진동이 발생하면 센서가 진동 크기를 감지해 자기력을 이용한 유연 진동 저감 장치를 작동하도록 했습니다.
방진판과 연결된 유연 진동 저감 장치 내의 유체흐름 조절로 진동 흡수 밀도 제어를 하여 아래층으로 전달되는 진동의 일부를 흡수 저감시키는 '스프링' 역할을 하도록 하였습니다. 기존 방식 대비 3배 이상의 효과를 간이 실험을 통해서 확인했습니다.
[앵커]
그렇다면 층간 소음 저감 효과를 확인하기 위한 실험은 어떤 방식으로 진행됐는지, 궁금하네요.
[인터뷰]
본 연구는 선행연구 성격의 자체 시범사업으로 진행된 것이라서 프로토타입으로 실험을 하였습니다. 구체적으로 설명드리면, 실제 아파트 층간 수직구조(콘크리트 슬라브, 경량기포 콘크리트, 마감몰탈)를 약 8:1로 줄여 본뜬 시제작 실험장치 테스트를 하였습니다.
실험 결과, 소음을 최대 32% 감소시켰으며, 비용도 같은 효과를 가정할 때, 신축 아파트 기준으로 기존 저감기술에 적용 경우에 비해 5배 정도 절약할 것으로 예상됩니다.
[앵커]
그렇다면 이 기술을 층간 소음 문제를 해결하는 것 외에 또 어떤 분야에 활용할 수 있을까요?
[인터뷰]
층간 소음을 능동적으로 제어하여 저감할 수 있을 뿐만 아니라 고속 정밀 기계, 항공 우주, 풍력 발전, 대형 부품·디스플레이 및 반도체 정밀검사 장비 분야 등 다양한 스마트 방진 및 진동 저감 분야에 활용 가능합니다.
[앵커]
끝으로 층간 소음 제어 기술을 통해 바라는 점은 무엇이고, 또 상용화를 위해 남은 연구 과제에 대해서도 말씀해주시죠.
[인터뷰]
이번 연구는 기존의 한계를 가지는 수동적인 해결 방식에서 벗어나 능동적인 방식으로 공학적 해결 가능성을 제시한 것이 가장 큰 의의라 할 수 있겠습니다. 아울러, 이번 연구를 통해서 국내 특허가 등록됐고 국외 특허도 출원이 완료됐습니다.
하지만, 상용화를 위해서는 아직 할 일이 있습니다. 시제작 실험장치 테스트를 통해 공학적 해결 가능성을 확인한 만큼 상용화를 위해서는 실제 다양한 구조의 아파트 및 상가 등 여러 조건에 최적 대응 가능하도록 실용화 후속 연구가 민간과 함께 진행돼야 할 것이라고 생각합니다. 이러한 실용화 연구가 성공적으로 추진이 되면 앞으로 2~3년 이내 상용화를 기대합니다.
[앵커]
층간 소음을 획기적으로 줄일 수 있는 기술인만큼, 빠른 시일 내에 상용화될 수 있도록 적극적인 협조와 지원이 뒷받침되었으면 좋겠습니다.
지금까지 한국기계연구원 초정밀시스템연구실의 김동훈 박사와 함께 이야기 나눴습니다.
오늘 말씀 감사합니다.
[저작권자(c) YTN science 무단전재, 재배포 및 AI 데이터 활용 금지]
