1. 개요
우리나라의 교통망이 급속히 발전함에 따라 교통 소음 문제를 해결하기 위한 방법으로 방음벽의 사용이 점차 늘어나고 있습니다. 그러나 현재 중국에 건설된 방음벽의 효율성으로 판단하면 일부는 그다지 이상적이지 않으며 국가와 국민에게 불필요한 낭비를 초래하고 있습니다. 그 주된 이유는 대부분의 방음벽 설계가 과학적 근거가 없고 상대적으로 눈에 띄지 않기 때문입니다. 방음벽을 설치하기에 적합한 장소는 어디이며, 방음벽의 길이(L), 높이(H) 및 기타 매개변수를 결정하는 방법은 느낌에 따라 결정됩니다. 저자는 다년간의 방음벽 연구 및 설계 실무 경험을 바탕으로 설계자가 향후 방음벽 설계에 참고하고 사용할 수 있도록 본 논문에서 방음벽 설계 시 위 매개변수에 대한 실용적인 방법과 경험적 공식을 제공하려고 합니다.
2. 방음벽 설치에 적합한 주변 환경은 무엇인가요?
현재 교통소음 규제 문제를 이야기할 때 가장 먼저 떠오르는 것은 문제를 해결하기 위해 방음벽을 적용합니다. 1990년대부터 우리 나라가 상하이의 도시 고가 도로에 방음벽을 처음 사용했을 때 전국의 다른 주요 도시도 이를 따랐으며 고가교의 방음벽은 비가 내린 후 버섯처럼 솟아올랐습니다. 실제로 도심에 방음벽을 건설하는 효과는 미미하다. 적절하게 설계되지 않으면 소음 공해도 증가할 수 있습니다. 이는 국가에 가슴 아픈 손실을 가져올 뿐만 아니라 도시 경관에도 파괴적인 영향을 미칩니다.
교통 소음을 가장 잘 줄일 수 있도록 방음벽을 설치하는 데 적합한 주변 환경은 어디이며 어떤 종류입니까? 방음벽 설치 가능 여부는 다음 측면에 따라 결정될 수 있습니다:
2.1. 방음벽으로 보호되는 물체의 높이가 방음벽의 높이를 초과하는지 여부. 보호되는 물체의 높이가 방음벽의 높이보다 낮을 경우, 방음벽은 더 나은 효과를 갖습니다. 예를 들어, 외국 고속도로 측면의 빌라를 보호하는 물체를 보호하는 경우에는 매우 효과적입니다. 음속 장벽보다 높으면 음속 장벽 설정에 적응하지 않습니다. 예를 들어, 고층 건물이 많은 도심 지역의 고가교에서 교통 소음을 줄이기 위해 방음벽을 사용하는 것은 적합하지 않습니다. 이런 경우에는 건물의 문과 창문에 조치를 취하는 것이 경제적이며 효과적입니다. 현재 심천, 상하이, 광저우 및 기타 지역에 설치된 우리나라의 독립적인 지적 재산권인 자연 환기 및 소음 감소 창은 매우 좋은 결과를 얻었습니다.
2.2. 주변에 소리를 반사하는 표면이 있나요? 주변 환경에 소리 반사 표면이 있으면 방음벽 설계가 매우 어려워집니다. 반사면에서 반사되는 소음은 방음벽과 접촉하지 않기 때문에 방음벽의 소음 감소 효과가 크게 감소됩니다. 예를 들어, 도시 거리에 방음벽을 설치하는 효과는 좋지 않습니다. 거리 양쪽의 건물이 반사 표면이기 때문에 고에너지 반사음은 방음벽 효과를 크게 감소시킵니다. 따라서 방음벽을 설계할 때는 주변 환경에 반사면이 있는지 먼저 고려해야 합니다. 반사면이 너무 복잡하면 방음벽을 고려하지 않아야 합니다.
2.3. 음원 표면이 너무 넓은지. 일반적으로 라인 음원을 이용하여 교통 소음을 다루게 됩니다. 요즘 고속도로에는 4차선, 6차선, 8차선, 심지어 12차선까지 있습니다. 이러한 음원은 라인 음원으로 처리할 수 없습니다. 음원 표면이 너무 넓으면 사운드 장벽과 접촉하는 소음 구성 요소가 크게 줄어들고 사운드 차폐 효과가 크게 감소합니다. 경험에 따르면, 도로 교통량이 6차선을 초과하는 경우에는 방음벽을 고려하지 말고 다른 소음 감소 방법을 고려해야 합니다.
3. 방음벽 높이 결정
요즘에는 방음벽을 설계할 때 방음벽의 높이를 결정하기 위해 기하학적 음향 분석이 주로 사용됩니다(그림 1). 사운드 배리어의 유효 면적을 결정하는 "음영 영역 방법"과 같은 것입니다. 사실 이 방법은 잘못된 방법입니다. 교통 소음의 음파는 기계적 파동이기 때문에 파장의 단위는 미터 수준이며, 이는 음속 장벽의 기하학적 크기와 같은 크기입니다. 파동역학 이론에서 입사파의 입사각이 반사파의 반사 각도와 같습니다. 광파의 경우도 마찬가지이다. 광파의 파장은 미터 수준인 반면, 반사경의 기하학적 크기는 미터 또는 센티미터 수준입니다. 반사경의 기하학적 크기와 비교하면 광파의 파장은 무시할 수 있습니다.
이렇게 하면 λgt;gt;H 조건이 만족되며, 반사 원리를 이용한 광파의 전파 경로 분석이 정확해질 것입니다. 음속벽의 경우, 음파의 파장과 음속벽의 높이 방향은 같은 크기입니다. 소음의 음파가 음속벽과 상호 작용하면 산란과 회절이 발생하게 되는데, 그 원리는 다음과 같습니다. 입사각이 반사각과 같다는 것은 성립되지 않습니다. 음파 주파수가 매우 높은 경우(예: 4K 이상의 음파)에만 파동 반사 원리가 대략적으로 적용될 수 있습니다. 음속벽의 길이방향에서는 λgt;gt;H의 조건을 만족하므로 기하학적 음향학 방법을 이용하여 길이방향의 음파전파경로를 분석할 수 있다.
방음벽의 높이는 어떻게 결정되나요? 수년간의 설계 및 연구 경험에 따라 "유효 주파수"를 사용하여 방음벽의 높이를 결정할 수 있습니다. 여기서는 유효주파수 λE라는 개념을 도입하는데, 이는 특정 옥타브 대역, 즉 음속 장벽에 의한 소음의 1/3배의 주파수 감쇠가 3dB(A)가 되는 주파수를 말한다. 소음의 파장이 "유효 주파수"의 파장보다 길면 음속 장벽은 회절 및 산란으로 인해 매우 낮은 감쇠 효과를 갖게 됩니다. "유효 주파수"보다 짧은 파장을 갖는 모든 소음에 대해 사운드 장벽은 우수한 소음 감쇠 효과를 갖습니다. 방음벽의 높이는 다음 실험식으로 결정할 수 있습니다.
H=2λE (1)
H는 방음벽의 높이이고 λE는 유효 주파수입니다. .
예를 들어 일반적인 설계에서 고속도로를 주행하는 차량 중 대형차가 차지하는 비중이 크고 교통 소음 중 저주파 음향 성분이 상대적으로 높은 경우 유효 주파수는 125HE로 결정해야 합니다. (λE=약 2.720미터) 더 적합합니다. 경험식에 따르면 방음벽의 높이는
H=2λE=2×2720=5.450미터
도로 위의 차량이 소형차인 경우 교통량이 많아야 합니다. 고주파수를 갖는 소음 성분은 상대적으로 높으므로 "유효 주파수" λE를 250HE(λ =1.360)의 옥타브 주파수로 선택하는 것이 더 적절할 것입니다. 그런 다음 음속 장벽의 높이는 다음과 같이 결정될 수 있습니다. :
H= 2λE=2×1360=2.720미터
이러한 방식으로 투자를 절약하고 더 나은 소음 감소 효과를 얻을 수 있습니다.
4. 방음벽의 길이 결정
음속벽의 소음 감소 효과에 영향을 미치는 최종 효과를 피하기 위해 방음벽의 길이를 보다 합리적으로 선택합니다. 방음벽은 설계 중에 만들어져야 합니다. 요즘 중국의 많은 방음벽에는 최종 효과 문제가 있습니다. 100미터의 면적을 보호하면 음속 장벽이 100미터 길이로 건설되어 최종 효과가 심각해 음속 장벽의 소음 감쇠 효과가 크게 감소합니다. 효과의 관점에서 볼 때, 음속 장벽을 길게 구축할수록 최종 효과는 작아지고, 음속 장벽 효과는 더 좋아집니다. 그러나 방음벽을 너무 오랫동안 구축하면 불필요한 낭비가 발생합니다. 투자를 절약하면서 효율성을 보장하려면 어느 정도의 방음벽을 구축할 수 있습니까? 저자는 다년간의 디자인 연구 실무 경험을 바탕으로 “15도 협각 결정 방법”을 제안한다.