방음

방음(防音, sound proof)은 외부의 소음이 실내에 유입되지 못하도록 하는 것을 말한다.

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개요

방음은 소리를 차단하여 외부로 새어 나가지 않게 하는 것과 외부의 소음이 내부로 들어오지 않게 하는 것 두 가지 모두를 말한다. 소음이 외부에 흘러나가지 않도록 하는 것에는 차음(들어오는 소리를 막음), 흡음(들어온 음을 흡수함), 진동 전달 방지 등이 있다. 방음은 현대 생활에서 반드시 갖추어야 할 필수 요소 중 하나로, 방음벽, 방음림, 방음터널 등이 있다. 자동차 주행 중 나타나는 차량의 소음은 엔진음, 타이어 소음, 풍절음 등 다양하게 발생한다. 특히 관리가 소홀하거나 노후된 차량일수록 소음이 더 크게 발생한다. 이러한 소음을 방지하기 위해서는 방음 매트, 풍절음 방지 테이프, 저소음 타이어, 흡음재 등을 이용하는 방법이 있다. 적절한 방음 처리는 운전자의 안전과 즐거운 드라이빙에 도움이 된다.

차량 방음

차음재

차음재(Sound insulation material)

차음재는 공기 중에서 전파되는 소음을 차단하는 재료로 구성 성분의 배열이 치밀하고 질량이 많을 수록 성능이 좋다. 차음성이 높은 재료라는 것은 콘크리트, AL판, 유리, 석면판 등 투과음이 적은 재료를 의미하며 무겁고 두거운 한 가지 재료만을 사용하는 것보다는 중간에 공기층을 둔 이중 차음재를 겹친 것이 차음에 더욱 효과적이다. 차음 재료 중에 가장 보편적으로 사용되고 있고 성능 또한 가장 좋은 재료는 콘크리트 계통의 재료이다. 물론 처음부터 이 재료가 차음 성능을 확보할 목적으로 사용된 것은 아니나 재료 자체의 밀실도나 중량 등이 입사하는 음파를 차단하는데 좋은 성능을 나타내어 자연스럽게 차음성능을 확보하는 재료로 인정 받게 되었다. 하지만 콘크리트 계열의 차음 재료가 건축물에서는 좋은 재료로 쓰이지만 자동차 차음 재료로 사용하기엔 적합하지 않다. 콘크리트 계열 차음 재료는 무게가 상당히 많이 나가기 때문에 차체 중량을 증가시키고 연비 효율을 떨어트리는 단점이 있다. 따라서 상대적으로 가볍고 배열이 치밀한 합성고무나 아스팔트 재질이 많으며 그 외 돌 가루 같은 것을 판 모양으로 성형한 것을 사용한다. 자동차 차체 바닥에는 주로 매트 형식으로 시공되며 소음이 들어오기 쉬운 문짝이나 차체 천장에 흡음재와 같이 시공된다.

흡음재

흡음재(Sound absorbing material)

흡음재는 소리를 잘 흡수하는 재료이다. 잔구멍이 많아서 그 속으로 음파가 들어가 다시 되돌아 나오지 못하고 흡수되는 특징으로 인해, 흡음재는 엔진룸과 차 밖에서 들려오는 소음을 흡수하고 차량의 정숙성을 높여 주는 자동차 부품 중 하나로 쓰이고 있다. 흡음재에 쓰이는 재료로 유리 섬유, 암면, 펠트, 코르크, 연질 섬유판 등 스펀지나 합성섬유로 만든 솜과 같은 재질을 사용하며, 간혹 긴 나무줄기 가닥을 쌓아 만든 목재 섬유를 사용하는 경우도 있다. 흡음재는 음파를 흡수하여 열에너지로 전환하는 원리로 보통 회절 성향이 강한 중고음역대를 흡음하며 결과적으로 반사를 억제하는 효과가 있다. 굴곡이 클수록 흡음 효과가 커지기 때문에 계란판 모양이나, 블럭을 불규칙적으로 쌓은 모양 등이 많이 쓰이며 대표적으로 다공질 형 흡음재, 공명 구조형 흡음재, 판상 흡음제, 반사재 등이 있다. 원리는 간단하다. 먼저, 공기의 파동을 따라서 진행되던 소리가 부틸판과 같은 방진 패드를 만나면 일부의 에너지를 잃고 대부분은 다른 곳으로 반사된다. 만약 방진패드만 사용한다면 소리가 차 안을 유령처럼 돌아다니게 될 것이다. 이때 필요한 것이 흡음재이다. 공기의 파동이 흡음재를 만나면 흡음재의 미세 섬유들을 진동시키는 데 에너지를 소모하면서 힘을 잃어버린다. 즉, 소리가 흡음재를 약간 떨리게 하고는 없어진다. 당연하게도 섬유에는 아주 작은 열에너지만 발생하고 아무런 소리도 나지 않는다. 방진패드는 진동과 같은 저주파와 강한 에너지를 상대하기 좋으나 작은 에너지는 반사시켜 버리는 반면, 흡음재는 중/고주파와 약한 에너지에 효과적이며 주로 흡수하는 역할에 충실한다.

방음 시설물

방음벽

방음벽은 소음을 저감 및 차단시키기 위해 설치된 벽체를 말하며, 도로소음의 저감 대책 중 가장 일반적으로 적용되는 방법이다. 방음벽이 소음원과 수음점 사이에 시선을 차단할 정도의 높이로 설치된 경우, 소음 저감효과는 5dB(A) 정도이고, 대부분 10dB(A) 정도의 저감 효과가 있다. 저층에서는 소음 저감 효과가 좋으나 고층에서는 소음 저감 효과가 거의 없으며, 시각 차단 및 도시 미관을 해치는 단점이 있다. 최근에는 도시 미관을 고려한 방음벽 디자인 설계를 권고하고 있으며, 다양한 디자인의 방음벽이 개발되고 있다. 방음 특징에 따라서 반사형, 흡음형, 간섭형으로 나뉜다. 반사형은 방음벽면에서 음파가 대부분 반사하는 방음벽이고, 흡음형은 방음벽면에서 음파가 대부분 흡수되는 방음벽, 간섭형은 방음벽면 또는 상단에서 입사음파와 반사음파가 간섭을 일으켜 소음이 저감되는 방음벽이다.

흡음형

시공한 소재에 따라 각각 다른 특징을 가진다. 금속제로 만든 방음벽은 대한민국에서 사용하는 대표적인 흡음형 방음벽이다. 소리가 입사할 수 있도록 알루미늄 등 금속판에 구멍을 뚫어 표면재로 사용하고, 방음판 내부에는 유리면이나 암면 등 흡음성 재료를 넣어 소리를 흡수하도록 구성되었다. 금속재질로 내구성, 내수성, 내열성이 뛰어나나 내부 흡음재는 내구성이 약하고 물기가 침투했을 때 흡음 성능이 저하하기 때문에 PVF필름 등으로 감싸서 시공한다. 벽돌로 시공한 방음벽은 방음벽면에 구멍이 있고 내부에 공동이 있어 소음이 공명에 의한 흡음 때문에 저감된다. 목재는 자연미와 주변 경관과의 조화, 시각적 이질감 해소를 위해 목재를 표면재로 사용한 경우이다. 내후성, 내변형성, 내충해성 등 품질 향상을 위해 전처리가 필요한 목재도 있다.

반사형

투명 방음벽은 조망 확보, 도시 미관 확보, 일조권 침해 예방, 전파 방해 해소, 지역분리 해소 등을 목적으로 설치된다. 안전강화유리, 폴리카보네이트, 아크릴수지 등이 사용된다. 흙먼지, 빗물 중에 녹아 있는 먼지 등이 투명판 표면에 부착되어 투명성을 저하하는 문제를 완화하기 위해 주기적인 세척이 필요하다. 다만, 플라스틱 계통의 투명판은 자외선이나 배기가스 등으로 변색 현상이 발생하는 문제와 태양광선 등의 반사로 운전자의 피로를 야기하는 문제가 있다. 콘크리트 방음벽은 반사형 방음벽의 대표적인 재료이며, 시멘트와 광물성 목질섬유를 혼합하여 흡음성을 추가하는 방음벽도 있다. 콘크리트 방음벽은 경제적이며, 내구성이 뛰어나고 유지보수가 용이한 장점이 있으나 도시열섬현상, 녹지의 단절, 경관 훼손의 문제가 있다. 이와 대비되게, 식생 방음벽은 방음벽으로 인한 도시경관 저해문제를 완화하기 위해 기존 방음벽에 담쟁이덩굴을 녹화하거나 식생블록을 쌓아 올려 방음 기능과 식생기능을 부여하는 방음벽이다. 도시 미관 개선에 효과적인 장점이 있다.

흡음형 또는 반사형 + 투명판

금속재와 투명판을 혼합하는 경우, 목재와 투명판을 혼합하는 경우가 있다. 이는 방음벽의 미관 향상이나 조망권 확보 등을 목적으로 하여, 투명판과 다른 재질의 방음벽을 복합적으로 설치한 경우이다.

방음림

방음림은 소음 저감을 목적으로 설치되는 나무의 하부까지 잎이 무성하게 형성된 수림대를 말한다. 방음효과를 높이기 위해 방음벽과 방음둑 위에 보존적으로 시행된다. 방음림은 통행차량을 시각적으로 차단하여 소음에 대한 거주자의 반응을 심리적으로 완화하는 효과가 있다. 방음림에 의한 소음저감 효과는 수목의 종류에 따른 조성 및 성장 단계에 영향을 받고, 식수의 유형, 구조, 배치 및 심도에 따라서도 달라진다.

방음둑

방음둑은 소음 저감을 목적으로 설치하는 일정한 두께를 가진 언덕이다. 흙이나 바위, 돌 등 자연 재료를 이용하는 방음 시설로, 구조적인 안정성 확보를 위해 완만한 경사가 필요하여 소음원측과 수음측 사이의 공간이 충분해야 한다. 방음둑의 폭은 방음둑 높이의 2배가 되도록 하는 것이 일반적이며, 계단형 경사는 방음둑 높이의 1.5배까지는 허용한다. 방음둑은 초기 설치 비용이 방음벽에 비해 비싸지만 유지∙관리 비용이 거의 들지 않고 식재가 가능하여 친환경적이며, 방음둑 상부에 추가적으로 방음벽을 설치할 수 있는 장점이 있다.

방음터널

방음터널은 방음벽으로 목표치를 달성할 수 없는 경우, 차음 성능이 큰 재료로 도로를 터널 모양으로 덮어 소음을 차단하는 시설이다. 방음터널은 발생한 소음이 높이 올라가지 못하도록 직접 차단하기 때문에 초고층 건물에 대한 방음 효과가 탁월하다. 또 기존 방음벽에서 발생하는 반사 소음도 최소화할 수 있기에 도심지 도로 교통 소음 저감효과를 극대화할 수 있는 대표적인 기술로 각광받고 있다. 음향학적으로 큰 효과를 기대할 수 있는 대책수단이지만, 대규모 구조물이고, 여러 가지 부대공사가 필요해 설치 비용이 고가이며 화재 등 재해 시 피난 유도의 안전성과 자동차의 배출가스 처리 등의 문제가 있다. 별도의 표준화된 설계 방법이 없어 획일적으로 설계가 이뤄지고 있고, 주변과 조화를 이루지 못하는 단순한 형태가 대다수다. 복잡한 도심에서는 교량, 고가 등 기존 구조물에 방음터널을 추가로 설치해야 하는데, 그럴 경우 과도한 중량과 바람 등에 의한 추가 하중이 발생해 설계 하중을 초과하는 문제도 있다.

참고자료

• 〈방음〉, 《나무위키》
• 〈방음재〉, 《나무위키》
• 〈도로교통소음 - 도시 소음관리 매뉴얼〉, 《서울시 기후환경본부 생활환경과》, 2016-08
• 주영e, 〈“조용하게 타고 싶다!” 자동차 방음 팁!〉, 《네이버 포스트》, 2017-09-16
• 수퍼노바, 〈자동차 방음과 흡음의 개념 정리〉, 《네이버 블로그》, 2020-03-06
• 방음천사, 〈방음재 종류, 무엇이 있을까? 궁금증 해소~!〉, 《네이버 블로그》, 2020-05-26
• 〈소음 싹 다 잡는 경량방음터널, PosLST 공법 개발기〉, 《포스코 뉴스룸》, 2020-11-24

같이 보기

• 방음재
• 소음
• 흡음재

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