본 논문에서는 유한요소법을 이용하여 공동주택의 중량충격음을 예측하기 위해 구조해석 모델과 음향해석 모델을 개발하고 예측결과와 실험결과를 비교하여 정확성을 검증하였다. 패널 임피던스 값을 사용하여 거실의 적절한 흡음 특성을 반영할 수 있었으며, 수치해석에 주파수 응답함수 특성을 적용하여 1회 수치해석만으로 다양한 충격원에 대한 응답을 예측할 수 있도록 하였다. 구조진동에 의한 실내 소음해석은 유한요소 수치해석 기법이 진동 및 음향모드에 대한 응답을 비교적 정확하게 예측할 수 있도록 하였으며, 본 연구의 예측결과는 실험결과와 비교적 유사한 값을 나타내었다. 향후 정확도가 보다 향상된 수치해석 모델개발을 통해 바닥충격음 저감에 효과적인 공동주택 설계가 가능할 것으로 판단된다.

이 논문에서는 최근 사회적인 이슈로 대두된 바닥충격음 중 특히 중량충격음을 저감시키기 위한 방법의 일환으로, 바닥슬래브의 두께를 증가시키는 기존의 방식과는 달리 평판형 슬래브에 장선을 설치하여 바닥슬래브의 강성을 증가시킴으로써 고유진동수의 이동을 통한 중량충격음의 저감 효과를 기대할 수 있는 장선바닥슬래브를 제안하고, 장선의 춤과 간격에 따른 중량충격음 특성을 해석적으로 분석하였다. 해석결과, 장선슬래브의 슬래브 두께가 증가할수록 음압레벨이 감소하는 경향을 나타내었으나 일정 두께 이상에서는 큰 차이를 보이지 않아 바닥두께 증가로 인한 중량충격음 차단 기대효과에는 임계치가 있을 것으로 판단된다. 또한 장선 춤의 증가와 간격 감소에 따른 바닥강성의 증가는 일관된 중량충격음 차단성능의 증가로 이어지지 않아 최적의 중량충격음 차단성능을 기대하기 위해서는 주택의 유형별로 각기 다른 장선 춤과 간격이 적용되어야 할 것으로 판단되며, 100mm 정도 장선 춤의 증가나 간격 감소로 약 1dB~2dB정도의 중량충격음 감소효과를 얻을 수 있을 것으로 기대된다.

표준 중량 충격원의 실제 충격원 재현성에 대한 논란이 있음에도 현재 기준에서는 뱅머신 방식만 사용하고 있다. 현행 기준의 평가 방법 및 등급 기준이 충격원 특성을 고려하지 못하고 있어 충격원의 선택에 따라 바닥충격음 차단 성능 등급에 차이가 발생하기 때문이다. 본 연구는 충격원 특성 외에 바닥 진동 거동 특성을 함께 고려한 현행 기준의 바닥충격음 평가 방법 고찰을 목적으로 한다. 공동주택 mock-up 실험 동에서 표준 중량 충격원과 실충격원에 대하여 바닥충격음을 측정하고 이를 이용하여 해외 평가 방법과 우리나라의 평가 방법을 비교 검토하 였다. 또한 현행 바닥충격음 평가 기준의 대상 주파수 범위를 벗어나는 저주파수 대역의 음압레벨은 네텔란드의 저주파 소음 인지 곡선과 국내 연구자가 제안한 저주파 소음 기준안을 이용하여 평가하였다. 그 결과 기준 및 평가 산정 방법에 따라 성능 평가 결과가 상이하며, 바닥 진동의 지배 주파수 범위에서 모든 충격원에 대한 바닥충격음 가청 소음으로 인식하여 성가시게 느낄 가능성이 매우 크다. 현행 평가 기준의 단일수치 평가량 산정 방법은 충격원에 따라 상이한 음압레벨 스펙트럼 특성을 제대로 반영하지 못하며, 바닥의 진동 거동 지배 주파수를 포함하는 저주 파수 대역의 음압레벨을 고려하지 않고 있어 바닥충격음에 대한 평가 결과와 사람의 인지 수준에 차이가 발생할 수 있다. 따라서 충격원에 따른 음압레벨의 스펙트럼 특성과 저주파수 대역의 음압레벨을 반영할 수 있도록 현행 기준의 평가 방법을 보완할 필요가 있다.

Using an experimental test of frequency response function, it was found that the heavy-weight impact noise and the concrete slab acceleration response was amplified by interaction of the finishing mortar and the resilient material of floating floor in low frequency range.