Abstract
In the present study, a tunnel type soundproof wall with partial opening is proposed to reduce the environmental noise caused by railway vehicles traveling on bridges, which affects residents of high-rise apartment buildings; the study also attempts to minimize load due to wind and the weight of the wall. Applying the principles of computational fluid dynamics and structural mechanics, and the ray tracing method, a reduction in noise as well as of the overall weight of the soundproof walls is estimated. Analysis results show that the proposed soundproof wall with a partial opening weighs less, while reducing the wind loading by up to 30%. To prevent direct propagation of sound through openings in the wall, an acoustic louver, which is a type of silencer, could be considered for the opening. In order to achieve a similar noise effect with existing insulation material, the fluid flow and the insulation effect of the acoustic louver are analyzed. As the considered opening is in the range of 30~40% of the total length of the soundproof wall, the noise effect and wind load are reduced by 10dB and 25% respectively. Consequently, opening some part of tunnel type soundproof walls and installing louvers on the wall openings can have the effects of weight-reduction and reduced wind load. If a partial opening is applied with proper sound material application, a gain of an additional 5~10dB of noise reduction can be achieved.
본 연구에서는 철도 교량 위를 주행하는 철도 소음에 의한 고층 공동주택 거주민들의 철도 소음 피해를 최소화할 뿐 아니라, 방음시설에 미치는 풍하중 및 자중을 동시에 감소시키는 방안으로 터널형 방음벽의 벽면부 개방을 검토하였다. 광음향기법, 전산 유체 역학 및 구조 역학을 이용하여 방음 효과, 유동 효과 및 구조 경량화가 고려된 터널형 방음벽 설계 및 효과를 예측하였다. 해석결과, 벽면부를 부분 개방하여 경량화 및 풍하중 감소 효과를 얻을 수 있었으며, 방음시설의 풍하중은 최대 30% 감소되었다. 부분 개방으로 인해 철도소음의 피해가 특정 높이에서 증가하기 때문에 이를 보완하기 위하여 개방된 부분에 소음기 형태의 음향 루우버 설치를 검토하였다. 음향 루우버의 경우 기존 방음재료의 차음성능과 유사한 성능이 존재하도록 개공율에 따른 유동 해석과 차음성능 해석을 수행하였다. 개공율 30~40% 개방 시, 차음성능 10dB를 만족하며 풍하중이 약 25% 저감되는 것으로 분석되었다. 결과적으로 터널형 방음벽의 벽면부 개방과 음향 루우버 설치는 경량화 및 풍하중에는 긍정적인 효과를 보여주며, 부분 개방과 함께 적절한 방음 재료와 방음설계가 동시에 적용될 경우, 거주민들이 요구하는 5-10dB 수준의 소음저감 효과가 나타나는 것으로 분석되었다.