KR200488126Y1 - 통기성 몰딩을 포함하는 천장 구조물 - Google Patents

Abstract

본 고안은 건축물의 천장을 구성하는데 있어서 바닥충격음을 보다 향상시킬 수 있는 공동주택용 통기성 몰딩을 포함하는 천장 구조물에 관한 것으로, 본 고안의 통기성 몰딩 및 천장 구조물을 통해 천장층의 공기를 세대 내로 통기시켜 천장층의 에어 스프링 효과를 감소시킴으로써 바닥충격음 성능을 개선시킬 수 있다.

Description

통기성 몰딩을 포함하는 천장 구조물{Ceiling structure comprising air permeable molding}

본 고안은 건축물의 천장을 구성하는데 있어서 바닥충격음을 보다 향상시킬 수 있는 공동주택용 통기성 몰딩을 포함하는 천장 구조물에 관한 것으로, 천장층의 공기를 세대 내로 통기시켜 천장층의 에어 스프링(Air Spring) 효과를 감소시킴으로써 바닥충격음 성능을 개선시킬 수 있는 통기성 몰딩을 포함하는 천장 구조물에 관한 것이다.

국내의 공동주택 보급률은 지속적으로 증가하고 있는 추세이지만, 대표적으로 사용되는 바닥구조는 대량시공에 적합한 완충재를 사용한 뜬바닥 구조가 일반적이다. 또한 바닥충격음의 차단성능을 법으로 규제하여 그 성능에 제한을 두고 있지만, 실험실에서 인정받은 차단성능이 현장에서는 재현되지 않는 등의 문제가 발생하여 규제제도의 실효성에도 많은 의문점이 존재하는 실정이다. 완충재를 적용한 뜬바닥 공법이 충격음을 차단하지 못하는 주요 원인은 첫째, 저주파수 대역에 공진을 발생시켜 충격음 저감 효과를 악화시킨다는 것이다. 둘째, 직하층 세대에 설치되는 천장의 공기층에서 에어 스프링(Air spring) 작용에 의해 마찬가지로 저주파 대역의 충격음이 증폭되어 직하층 세대에 더 크게 전달되는 문제가 발생된다.

특히 직하층 세대의 천장에 의해 증폭되는 현상은 법 개정과 맞물려서 더 큰 문제로 대두되었는데, 소방시설 설치유지 및 안전관리에 관한 법률 시행령에 따르면, 층수가 11층 이상인 특정 소방대상물의 경우 전 층에 스프링 쿨러를 설치하도록 의무화하는 규정을 신설했다(2008.12.15.). 또한 건축설비 기준 등에 관한 규칙(2002.02)에 따르면, 100세대 이상 공동주택에 대해 자연환기 설비 또는 강제환기 설비 설치가 의무화되었다. 따라서 최근 공동주택에서는 스프링쿨러와 환기 유닛의 덕트를 설치하기 위해, 천장에 목재틀이나 경량철골을 이용하여 최소 180 ㎜ 이상의 공기층을 형성한다. 구체적으로, 천장 슬라브의 하면으로부터 180 ㎜ 이상 이격된 석고보드가 위치되어 천장 구조물이 설치되고 있고, 천장 슬라브와 석고보드 사이에는 공기층이 형성된다. 그러나 기존 주택에서는 보통 30 ㎜ 내외의 공간을 확보한 후 천장 석고보드를 시공하기 때문에 충격음 증폭현상이 큰 문제가 되지 않았지만, 스프링쿨러와 환기 유닛 설치를 위해 200 ㎜ 정도의 공간을 확보함에 따라 충격음 증폭현상은 큰 문제로 지적되고 있다. 따라서 천장 공기층이 바닥충격음 성능저하에 미치는 영향력을 평가하고 그 대안을 제시해 볼 필요가 있다.

한편, 종래의 천장용 몰딩은 단순 인테리어 요소였다. 세부적으로는 천장 석고보드와 벽체 석고보드가 만나는 부위에 적용되는 최종 마감재로서, 별도의 기능을 보유하지 않았다. 해당 분야의 종래의 기술은 시공성 개선을 위한 천장 몰딩의 결합 혹은 천장, 벽 석고보드와의 결합방법에 대한 개선 방법, 미관 개선을 위한 픽쳐 레일 몰딩-몰딩에 액자를 걸 수 있는 기술 등이 주를 이루었다. 따라서, 층간소음을 저감할 수 있는 천장용 몰딩의 개발이 필요한 실정이다.

본 고안의 목적은 직상층에서 발생하는 층간소음을 감소시킬 수 있는 천장 마감용 몰딩을 포함하는 천장 구조물을 제공하는 것이다.

본 고안은 상기 목적을 달성하기 위해, 천장 슬라브의 하측 중앙 부위에 설치되는 우물 천장판; 상기 우물 천장판의 테두리 부위에 설치되고, 우물 천장판과 높이 방향으로 단차를 이루면서 우물 천장판의 하부에 설치되는 메인 천장판; 상기 우물 천장판과 메인 천장판을 연결하여 우물 천장판과 메인 천장판 사이를 폐쇄하는 단차 폐쇄 측벽; 및 상기 메인 천장판과 벽면 마감재를 연결하도록 설치되고, 복수의 통기공을 구비하는 통기성 몰딩을 포함하는 천장 구조물을 제공한다.

본 고안에서 천장 마감용 통기성 몰딩은 천장 마감재와 벽면 마감재 사이에 설치되고, 복수의 통기공을 포함하되, 하기 식을 만족할 수 있다.

[수학식 1]

10% ≤ HA/MA×100 ≤ 30%

상기 식에서, HA/MA×100는 개구율을 나타내며, HA는 통기공의 전체 면적을 나타내고, MA는 몰딩의 전체 면적을 나타낸다.

본 고안에서 상기 통기공은 원형, 슬릿형, 타원형 및 다각형으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상의 형상을 가질 수 있다.

본 고안에 따른 통기성 몰딩은 금속, 목재, 플라스틱 및 세라믹으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상으로 이루어질 수 있다.

본 고안의 일 실시형태에 따른 통기성 몰딩은 상기 복수의 통기공이 형성된 수평부재; 상기 수평부재의 일단에서 상부로 연장되고 벽면 마감재와 밀착되는 수직부재; 및 상기 수평부재의 하부로 연장되다가 천정 마감재 쪽으로 절곡된 후 다시 상향 절곡되어 천장 마감재가 삽입되는 공간을 형성하는 수용부재를 포함할 수 있으며, 또한 상기 수용부재의 후면에 형성되는 리브를 추가로 포함할 수 있다.

본 고안의 다른 실시형태에 따른 통기성 몰딩은 상기 복수의 통기공이 형성된 수평부재; 상기 수평부재의 일단에서 하부로 연장되고 벽면 마감재와 밀착되는 수직부재; 및 상기 수평부재의 하부로 연장되다가 천정 마감재 쪽으로 절곡되어 천장 마감재가 삽입되는 공간을 형성하는 수용부재를 포함할 수 있다.

본 고안의 또 다른 실시형태에 따른 통기성 몰딩은 단면의 프로파일이 서로 소정의 간격만큼 이격된 계단형의 경계를 양측에 가지는 계단 형상을 가지고 일 방향을 따라 연장되고 개방되어 속이 빈 중공체; 상기 중공체의 상기 일 방향 양단에 배치되고 상기 일 방향에 수직한 면으로 형성되어 상기 중공체의 내부 공간을 복수의 공간으로 구분하는 복수의 칸막이; 및 상기 중공체에서 상기 일 방향을 따라 연장되고 상기 일 방향에 수직한 다른 방향을 따라 개방되어 형성되는 복수의 통기공을 포함할 수 있다.

본 고안에서 상기 단차 폐쇄 측벽은 통기성 재료로 이루어질 수 있다.

본 고안에 따른 천장 구조물은 상기 단차 폐쇄 측벽의 내측면에 설치되어 이물질을 차단하는 필터를 추가로 포함할 수 있다.

본 고안에서 상기 메인 천장판은 천장 슬라브로부터 180 ㎜ 이상 이격될 수 있다.

본 고안의 일 실시형태에 따른 천장 구조물은 상기 천장 슬라브로부터 메인 천장판을 이격되게 설치하도록, 천장 슬라브의 하면으로부터 상호 간에 이격된 상태로 하향 설치되는 복수의 메인 천장판용 달대; 상기 천장 슬라브로부터 우물 천장판을 이격되게 설치하도록, 천장 슬라브의 하면으로부터 상호 간에 이격된 상태로 하향 설치되는 복수의 우물 천장판용 달대; 상기 복수의 메인 천장판용 달대를 수평 연결하는 복수의 메인 천장판용 반자틀; 및 상기 복수의 우물 천장판용 달대를 수평 연결하는 복수의 우물 천장판용 반자틀을 추가로 포함할 수 있다.

본 고안의 일 실시형태에 따른 천장 구조물에서 상기 메인 천장판은 메인 천장판용 반자틀의 하부에 부착되고, 상기 우물 천장판은 우물 천장판용 반자틀의 하부에 부착될 수 있다. 또한, 이와 달리, 상기 메인 천장판은 메인 천장판용 달대의 하부 및 메인 천장판용 반자틀의 하부에 부착되고, 상기 우물 천장판은 우물 천장판용 달대의 하부 및 우물 천장판용 반자틀의 하부에 부착될 수 있다.

본 고안의 다른 실시형태에 따른 천장 구조물은 상기 천장 슬라브로부터 메인 천장판 및 우물 천장판을 이격되게 설치하도록, 천장 슬라브의 하면으로부터 상호 간에 이격된 상태로 하향 설치되는 복수의 행거 볼트; 상기 복수의 행거 볼트의 하부에 설치되는 복수의 행거; 상기 복수의 행거에 결합되어 지지되는 복수의 캐링 채널; 상기 복수의 캐링 채널의 하부에 캐링 채널과 직교되도록 설치되는 복수의 엠바; 및 상기 복수의 캐링 채널과 엠바를 체결하는 복수의 엠바 클립을 추가로 포함할 수 있다.

본 고안에 따른 통기성 몰딩 및 천장 구조물을 통해, 천장층의 공기를 세대 내로 통기시켜 천장층의 에어 스프링 효과를 감소시킴으로써 바닥충격음 성능을 개선시킬 수 있다.

본 고안에 따라 공동주택 층간소음이 약 2dB 수준으로 저감될 수 있다. 이것을 검증하기 위하여 우선 천장 석고보드 전체에 드릴로 구멍을 뚫어 실험을 진행한 결과, 일반 석고보드로 천장을 마감한 것과 대비하여 타공 석고보드 마감시 중량충격음 5dB 저감하는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 개발된 몰딩의 목업 시공은 우물 천장판을 포함하는 천장 구조물을 바탕으로 진행되었으며, 중량충격음 차단효과가 약 2dB로 확인되었다.

도 1은 본 고안의 일 실시형태에 따른 천장 마감용 통기성 몰딩의 사시도이다.
도 2는 본 고안의 다른 실시형태에 따른 천장 마감용 통기성 몰딩의 사시도이다.
도 3은 본 고안에 따른 여러 가지 천장 마감용 통기성 몰딩 및 천장 마감재와의 결합구조를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 고안의 일 실시형태에 따른 천장 구조물의 단면도이다.
도 5는 본 고안의 다른 실시형태에 따른 천장 구조물의 단면도이다.
도 6은 본 고안에 따른 통기성 천장 구조물의 층간소음 저감원리를 나타낸 것이다.

본 고안은 통기성 몰딩 및 이를 포함하는 천장 구조물에 관한 것으로, 천장구조 개선을 통한 층간 소음 저감기술에 관한 것이다.

천장 마감용 몰딩은 건축물의 벽과 천장 마감재의 조인트 부위, 즉 천장의 말단 테두리에 시공되는 천장 구조물을 마감하는 역할을 하는 마감 부재로서, 종래의 천장용 몰딩은 단순한 인테리어 요소였으나, 본 고안에 따른 통기성 몰딩은 복수의 통기공을 포함하여 층간 소음을 저감할 수 있는 것을 특징으로 한다.

바닥충격음을 완화시키면서 종래의 마감재로서의 기능을 유지하기 위해 새로 개발된 통기성 몰딩은 기존의 몰딩이 벽과 천장의 석고보드가 설치된 후 시공되는 것과 달리, 천장 석고보드에 일정 간격을 두어 설치한 후 천장의 공기가 몰딩을 통해 세대로 소통하여 천장층의 에어 스프링 효과를 감소시킬 수 있다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 고안을 상세하게 설명한다.

도 1은 본 고안의 일 실시형태에 따른 천장 마감용 통기성 몰딩의 사시도로서, 이 실시형태에 따른 통기성 몰딩(10)은 통기공(11), 수평부재(12), 수직부재(13), 수용부재(14) 및 리브(15)를 포함하여 이루어질 수 있다.

이 실시형태에 따른 통기성 몰딩(10)은 알루미늄과 같은 금속, 섬유판(MDF, HDF)과 합판 등과 같은 목재, 플라스틱 및 세라믹 재료로부터 1종 또는 2종 이상 혼합하여 제작될 수 있다. 몰딩의 재질은 이하의 다른 실시형태에서도 동일할 수 있다.

통기공(11)은 몰딩(10) 표면을 타공하여 형성될 수 있고, 이 통기공(11)을 통해 천장 내부 공기 및 실내 공기가 소통될 수 있다.

통기공(11)은 도 1에 도시된 바와 같이 원형으로 이루어질 수 있다. 그러나, 통기공(11)의 형상은 이에 한정되지 않고 다양하게 변경할 수 있다. 예를 들어, 통기공(11)은 원형 이외에 슬릿형, 타원형 및 다각형 등으로 이루어질 수 있다. 복수의 통기공(11)은 모두 동일한 형상인 것이 바람직하나, 2종 이상의 형상이 조합될 수도 있다.

통기공(11)의 개구율은 하기 식을 만족하는 것이 바람직하다.

[수학식 1]

10% ≤ HA/MA×100 ≤ 30%

상기 식에서, HA/MA×100는 개구율을 나타내며, HA(hole area)는 통기공의 전체 면적을 나타내고, MA(molding area)는 몰딩의 전체 면적을 나타낸다. 통기공(11)의 개구율이 너무 작으면 중량 충격음 저감효과가 불충분할 수 있고, 반대로 통기공(11)의 개구율이 너무 크면 중량 충격음 저감효과가 오히려 저하될 수 있다.

통기공(11)의 크기는 0.5 내지 5 ㎜, 바람직하게는 1 내지 3 ㎜일 수 있다. 통기공(11)의 크기는 원형일 경우 직경을 의미할 수 있고, 원형이 아닌 다른 형상일 경우 평균 직경을 의미할 수 있다. 통기공(11)의 크기가 너무 작으면 중량 충격음 저감효과가 불충분할 수 있고, 반대로 너무 크면 중량 충격음 저감효과가 오히려 저하될 수 있다.

통기공(11)의 간격은 0.1 내지 3 ㎜, 바람직하게는 0.5 내지 2 ㎜일 수 있다. 통기공(11)의 간격은 도 1에 도시된 바와 같이 일정한 것이 바람직하나, 독립적으로 다를 수도 있다. 통기공(11)의 간격이 너무 좁으면 중량 충격음 저감효과가 오히려 저하될 수 있고, 반대로 너무 넓으면 중량 충격음 저감효과가 불충분할 수 있다.

통기공(11)은 도 1에 도시된 바와 같이 일렬로 가지런히 배치되는 것이 바람직하나, 정렬되지 않고 불규칙한 패턴으로 배열될 수도 있다.

통기공(11)의 위치는 통기성 몰딩(10)이 천장 마감재와 벽면 마감재 사이에 설치된 후에 통기공(11)이 외부에 노출되도록 위치하는 것이 바람직하다. 예를 들어 통기공(11)은 도 1에 도시된 바와 같이, 외부에 노출될 수 있도록 수직부재(13)에 인접하게 배치되는 것이 바람직하다.

통기공(11)에 대한 상술한 설명들은 이하의 다른 실시형태에서도 동일할 수 있다.

수평부재(12)는 천장 마감재를 따라 길게 연장되는 긴 수평판으로서, 이 수평부재(12)에 복수의 통기공(11)이 형성된다.

수직부재(13)는 벽면 마감재를 따라 길게 연장되는 긴 수직판으로서, 수평부재(12)의 일단에서 상부로 연장되고 벽면 마감재와 밀착된다. 수직부재(13)는 나사, 볼트, 못 등의 체결수단을 통해 벽면 마감재에 고정될 수 있는데, 이를 위채 수직부재(13)에는 가이드 홈이 형성될 수 있다.

수용부재(14)는 통기성 몰딩(10)과 천장 마감재의 결합을 위해 천장 마감재를 수용하는 역할을 한다. 수용부재(14)는 천장 마감재가 삽입되기 위한 홈 형태의 수용공간을 형성하는데, 이를 위해 도 1에 도시된 바와 같이, 수평부재(12)의 하부로 연장되다가 천정 마감재 쪽으로 절곡된 후 다시 상향 절곡되어 천장 마감재가 삽입되는 공간을 형성한다. 구체적으로, 수용부재(14)는 2개의 수직판과 하나의 수평판으로 구성되고, 즉, 수용부재(14)는 하향 연장되는 긴 수직판과, 이 수직판의 하단에서 수평으로 연장되는 수평판과, 이 수평판의 말단에서 상향 연장되는 짧은 수직판으로 구성된다. 이러한 이중 절곡 구조는 천장 마감재가 삽입되는 홈을 형성할 뿐만 아니라, 천장 마감재가 삽입된 상태에서 천장 마감재를 안정되게 지지할 수 있다.

리브(rib)(15)는 상기 수용부재(14)의 후면에 형성되어 수용부재(14)를 구조적으로 보강하는 역할을 한다. 리브(15)는 도 1에 도시된 바와 같이 수용부재(14)의 중간 부위에 형성될 수 있고, 도 3의 두 번째 도면처럼 수용부재(14)의 말단에 형성될 수도 있다.

도 2는 본 고안의 다른 실시형태에 따른 천장 마감용 통기성 몰딩의 사시도로서, 이 실시형태에 따른 통기성 몰딩(20)은 통기공(21), 수평부재(22), 수직부재(23) 및 수용부재(24)를 포함하여 이루어질 수 있다.

통기공(21), 수평부재(22), 수직부재(23)의 구성은 도 1의 실시형태와 동일 또는 유사하므로, 이들에 대한 구체적인 설명을 생략한다.

수용부재(24)는 수평부재(22)의 하부로 연장되다가 천정 마감재 쪽으로 절곡되어 천장 마감재가 삽입되는 공간을 형성한다. 구체적으로, 수용부재(24)는 하나의 수직판과 하나의 수평판으로 구성되고, 즉, 수용부재(24)는 하향 연장되는 짧은 수직판과, 이 수직판의 하단에서 수평으로 연장되는 긴 수평판으로 구성된다. 도 1의 실시형태와 비교했을 때, 이 실시형태에 따른 수용부재(24)는 반대방향으로 형성되는데, 즉 수직부재(23)와 같은 방향으로 형성된다. 또한, 도 1의 실시형태와 달리, 이 실시형태에 따른 수용부재(24)는 2개의 판으로 구성되고, 한 번의 절곡 구조를 가지며, 수용부재(24)의 긴 수평판이 수평부재(22)와 평행하게 연장되되 수평부재(22)의 말단까지 연장되어 일반적인 홈 형태를 제공한다. 또한, 도 1의 실시형태와 달리, 이 실시형태에 따른 통기성 몰딩(20)은 리브를 포함하지 않는데, 필요에 따라 리브를 형성할 수도 있다.

도 3은 본 고안에 따른 여러 가지 천장 마감용 통기성 몰딩 및 천장 마감재와의 결합구조를 도시한 사시도로서, 첫 번째 도면은 도 2의 실시형태에 따른 통기성 몰딩(20)을 나타내고, 두 번째 및 세 번째 도면은 도 1의 실시형태에 따른 통기성 몰딩(10)을 나타내며, 네 번째 도면은 본 고안의 또 다른 실시형태에 따른 통기성 몰딩을 나타낸다.

도 3의 네 번째 도면에 따른 통기성 몰딩은 도시된 바와 같이 단면이 계단 형상으로 이루어지고 속이 빈 중공체로 구성될 수 있고, 상기 중공체에는 복수의 통기공이 형성될 수 있다.

도 4는 본 고안의 일 실시형태에 따른 천장 구조물의 단면도로서, 이 실시형태에 따른 천장 구조물(100)은 통기성 몰딩(10), 우물 천장판(101), 메인 천장판(102) 및 단차 폐쇄 측벽(103)을 포함하고, 천장 슬라브(1)의 하부에 이격 설치된다.

통기성 몰딩(10)은 천장 슬라브(1)로부터 이격 설치된 메인 천장판(102)과 벽체(2)에 설치된 벽면 마감재(110)를 연결하여 천장 구조물(100)의 가장자리를 마감하는 역할을 한다. 이 실시형태에서 사용되는 통기성 몰딩(10)으로는 도 1에 따른 통기성 몰딩(10)을 예시하였는데, 도 2 및 도 3에 따른 통기성 몰딩을 사용할 수 있음은 물론이다.

우물 천장판(101)은 천장 슬라브(1)의 하측 중앙 부위에 설치된다. 천장판의 중앙 부위가 우물처럼 함몰되어서 우물 천장판이라고 불린다.

메인 천장판(102)은 우물 천장판(101)의 테두리 부위에 설치되고, 우물 천장판(101)과 높이 방향으로 단차를 이루면서 우물 천장판(101)의 하부에 설치된다. 메인 천장판(102)은 소방 및 건축물 관련 법령에 따르면, 바람직하게는 천장 슬라브(1)의 하면으로부터 180 ㎜ 이상만큼 이격된다. 또한, 우물 천장판(101)은 메인 천장판(102)보다 적게 천장 슬라브(1)의 하면으로부터 이격되고, 즉 천장 슬라브(1)의 하면으로부터 180 ㎜ 미만만큼 이격되며, 천장 슬라브(1)의 하면에 직접 부착될 수도 있다. 이로 인해, 메인 천장판(102)은 우물 천장판(101)과 조합하여 천장 슬라브(1)의 하면 전체와 마주하게 된다. 메인 천장판(102)은 개구가 형성된 1개의 판으로만 이루어질 수 있고, 개구가 형성되도록 복수 개의 판들이 조립되어 이루어질 수도 있다.

우물 천장판(101), 메인 천장판(102) 및 벽면 마감재(110)는 예를 들어 석고보드일 수 있다. 이들은 통상적으로 단위 규격의 보드로 제작되고, 다수의 보드를 각각 연결하여 설치될 수 있다.

단차 폐쇄 측벽(103)은 우물 천장판(101)과 메인 천장판(102)을 연결하며 우물 천장판(101)과 메인 천장판(102) 사이를 폐쇄한다. 이때, 천장 슬라브(1)와 천장 구조물(100) 사이에는 공기층이 형성되고, 스프링 쿨러 및 환기 유닛의 덕트 등이 설치될 수 있다. 단차 폐쇄 측벽(103)은 통기성 재료로 이루어질 수 있는데, 이 경우 통기성 재료로 이루어진 단차 폐쇄 측벽(103)을 통해 공기가 천장 슬라브(1)와 천장 구조물(100) 사이에 형성된 공기층에서 실내로 이동할 수 있고, 반대로 실내에서 상기 공기층으로 이동할 수 있다. 따라서, 천장 슬라브(1)와 천장 구조물(100) 사이의 공기도 단차 폐쇄 측벽(103)을 통해 이동 가능하다.

일반적으로 천장 슬라브(1)에 충격이 가해질 때, 천장 슬라브(1)와 천장 구조물 사이의 공기층에는 에어 스프링(air spring) 효과가 발생한다. 본 고안의 천장 구조물(100)에서는 통기성 몰딩(10)의 통기공(11) 및 단차 폐쇄 측벽(103)을 통해 공기가 유동하기에, 공기층에 의한 에어 스프링 효과가 감소되고, 천장 슬라브(1)와 천장 구조물(100) 사이에서는 에어 스프링 효과에 따른 저주파 공진 현상이 저감될 수 있다. 따라서, 통기성 몰딩(10) 및 단차 폐쇄 측벽(103)은 천장 슬라브(1)에 가해진 충격에 따른 충격음이 천장 구조물(100)을 통해 전달되는 것을 감소시킬 수 있다.

또한, 단차 폐쇄 측벽(103)의 내측면에는 필터(131)가 설치될 수 있다. 필터(131)는 이물질을 차단하는 기능을 한다. 필터(131)의 구멍은 단차 폐쇄 측벽(103)의 구멍보다 작은 것이 바람직하다. 이때, 단차 폐쇄 측벽(103)을 이용하여 차단할 수 없는 미세한 이물질까지도 필터(131)에 의해 차단될 수 있다.

공기는 필터(131) 및 단차 폐쇄 측벽(103)을 통해 유동 가능하지만, 이물질은 공기보다 큰 입자 크기를 갖기 때문에 필터(131)를 통과하지 못한다. 따라서, 본 고안에 따른 천장 구조물(100) 내부(즉, 천장 슬라브(1)와 천장 구조물(100) 사이의 공기층)의 이물질은 필터(131)를 통과하지 못하여, 천장 구조물(100)이 설치된 공간에 천장 구조물(100) 내부의 이물질에 의해 실내 공기가 오염되는 것이 방지되기도 한다.

또한, 단차 폐쇄 측벽(103)은 우물 천장판(101)과 조합하여 천장 구조물(100)에서 천장 슬라브(1)를 향해 함몰된 우물 형상을 제공한다. 또한, 단차 폐쇄 측벽(103)에는 통기성을 제공하는 구멍들이 형성되고, 구멍들은 특정한 형상을 갖도록 배열될 수 있다. 이로 인해, 단차 폐쇄 측벽(103)은 미려한 천장 구조물(100)의 외관을 제공하는 데에 이용되기도 한다.

본 고안에 따른 천장 구조물(100)은 복수의 메인 천장판용 달대(104), 메인 천장판용 반자틀(105), 우물 천장판용 달대(106) 및 우물 천장판용 반자틀(107)을 추가로 포함할 수 있다. 이들은 우물 천장판(101) 및 메인 천장판(102)을 천장 슬라브(1)에 이격 설치된 상태로 유지한다.

메인 천장판용 달대(104)는 천장 슬라브로(1)부터 메인 천장판(102)을 이격되게 설치하도록, 천장 슬라브(1)의 하면으로부터 상호 간에 이격된 상태로 하향 설치된다. 메인 천장판용 반자틀(105)은 메인 천장판용 달대(104)를 수평 연결한다. 이때, 메인 천장판(102)은 메인 천장판용 달대(104) 또는 메인 천장판용 반자틀(105)의 하부에만 부착되기도 하고, 도 4에 도시된 바와 같이 메인 천장판용 달대(104)의 하부 및 메인 천장판용 반자틀(105)의 하부 모두에 부착되기도 한다. 즉, 메인 천장판(102)은 메인 천장판용 달대(104)와 메인 천장판용 반자틀(105)의 조합으로 천장 슬라브(1)에 설치된다.

우물 천장판용 달대(106)는 천장 슬라브(1)로부터 우물 천장판(101)을 이격되게 설치하도록, 천장 슬라브(1)의 하면으로부터 상호 간에 이격된 상태로 하향 설치되고 메인 천장판용 달대(104)보다 짧다. 우물 천장판용 반자틀(107)은 우물 천장판용 달대(106)를 수평 연결한다. 이때, 우물 천장판(101)은 우물 천장판용 달대(106) 또는 우물 천장판용 반자틀(107)의 하부에만 부착되기도 하고, 우물 천장판용 달대(106)의 하부 및 우물 천장판용 반자틀(107)의 하부 모두에 부착되기도 한다. 즉, 우물 천장판(101)은 우물 천장판용 달대(106)와 우물 천장판용 반자틀(107)의 조합으로 천장 슬라브(1)에 설치된다.

한편, 우물 천장판(101)은 우물 천장판용 달대(106) 없이 천장 슬라브(1)에 부착된 우물 천장판용 반자틀(107)에 부착되어, 천장 슬라브(1)에 설치될 수도 있다.

도 5는 본 고안의 다른 실시형태에 따른 천장 구조물의 단면도로서, 이 실시형태에 따른 천장 구조물은 복수의 통기성 몰딩(10), 행거 볼트(121), 행거(122), 캐링 채널(123), 엠바 클립(124) 및 엠바(125)를 포함하여 이루어질 수 있다. 행거 볼트(121), 행거(122), 캐링 채널(123), 엠바 클립(124) 및 엠바(125)는 모두 복수 개로 설치될 수 있다.

도 5는 엠바를 활용한 캐링 채널 천장 시공 도면으로, 이와 같이 캐링 채널을 활용하여 천장을 구성하는 시공법에 있어 본 고안에 따른 통기성 몰딩의 적용이 가능하다. 이는 천장 석고보드와 벽면 석고보드가 일정 간격으로 이격되어야, 천장 내 공기가 몰딩으로 통기되어 바닥충격음 저감이 가능하기 때문이다.

통기성 몰딩(10)은 도 4의 실시형태와 마찬가지로 천장 슬라브(1)로부터 이격 설치된 메인 천장판(102)과 벽체(2)에 설치된 벽면 마감재(110)를 연결하여 천장 구조물(100)의 가장자리를 마감하는 역할을 한다. 이 실시형태에서 사용되는 통기성 몰딩(10)으로는 도 1에 따른 통기성 몰딩(10)을 예시하였는데, 도 2 및 도 3에 따른 통기성 몰딩을 사용할 수 있음은 물론이다.

행거 볼트(hanger bolt)(121)는 천장 슬라브(1)로부터 메인 천장판(102) 및 우물 천장판(101)을 이격되게 설치하도록, 천장 슬라브(1)의 하면으로부터 상호 간에 이격된 상태로 하향 설치된다. 행거 볼트(121)는 도 4의 달대(104, 106)와 동일 또는 유사한 역할을 한다.

행거(122)는 행거 볼트(121)의 하부에 설치되고, 행거 볼트(121)의 하부 말단과 결합한다. 행거(122)는 캐링 채널(123)을 수용하기 위한 공간 또는 홈을 구비할 수 있다. 행거(122)와 행거 볼트(121)는 금속 등으로 이루어질 수 있다.

캐링 채널(carrying channel)(123)은 행거(122)에 결합되어 지지될 수 있다. 캐링 채널(123)은 행거(122)의 수용공간에 삽입되거나 행거(122)의 걸림 홈에 걸쳐서 지지될 수 있다. 캐링 채널(123)은 금속 등으로 이루어질 수 있고, 대략 ㄷ자 형상의 단면을 갖는 긴 프레임으로 이루어질 수 있다.

엠바(M-bar)(125)는 캐링 채널(123)의 하부에 캐링 채널(123)과 직교되도록 설치될 수 있다. 엠바(125)는 금속 등으로 이루어질 수 있고, 대략 M자 형상의 단면을 갖는 긴 프레임으로 이루어질 수 있다. 캐링 채널(123)과 엠바(125)는 도 4의 반자틀(105, 107)과 동일 또는 유사한 역할을 한다. 엠바(125)는 엠바 클립(124)에 슬라이딩 결합 가능한 레일 구조를 구비할 수 있다.

엠바 클립(M-bar clip)(124)은 캐링 채널(123)과 엠바(125)를 체결하는 역할을 한다. 예를 들어, 엠바 클립(124)의 상부는 캐링 채널(123)과 걸림 결합할 수 있는 걸림 구조로 형성될 수 있고, 엠바 클립(124)의 하부는 엠바(125)와 슬라이딩 결합 가능한 단턱 구조로 형성될 수 있다.

이하, 본 고안에 따른 통기성 몰딩을 적용한 천장 구조물에 대해 천장구조 개선을 통한 층간소음 저감실험을 실시하였다.

[실험예]

1. 실험조건

먼저 천장 공기층의 크기에 따른 충격음 증폭현상에 대해서 분석해 보았다. 먼저 천장 공기층이 없는 조건과 천장 공기층이 두께 200 ㎜로 설치된 조건에서의 바닥충격음 차단성능을 평가했다. 천장구조는 도 4와 유사하게 목재 달대와 반자틀을 이용하여 200 ㎜의 이격 공간을 두고 두께 9.5 ㎜의 석고보드 1겹으로 마감하였다. 또한 천장 공기층의 에어 스프링 작용을 방지하기 위해서 석고보드 표면을 타공 처리한 후 바닥충격음 성능을 평가해보았다.

그리고 나서 에어 스프링을 방지할 수 있는 하부층 천장 공법을 제시하고 충격음 차단성능을 평가해보기로 하였다. 본 실험에서 제시하고 있는 하부층 천장 공법은 천장 내부에 갇혀 있는 공기가 소통될 수 있도록 우물천장과 천장 몰딩에 통기성을 부여하는데 초점을 맞추었다.

또한, 본 실험에서는 상층 세대의 바닥에 기존의 완충재가 적용되는 뜬 바닥 구조 대신, 건식 이중바닥구조를 적용하여 진행하였다. 실험에 사용된 건식 이중바닥구조는 일정한 간격으로 배치되는 고무 지지각을 목재 장선으로 연결하고 그 상부에는 두께 18 ㎜의 파티클 보드(PB)와 골판지 보드가 얹혀지는 형태로 구성하였다. 또한, 단열 성능을 만족하기 위해서 상판재 하부에는 글라스울을 시공하고, 상판의 상부에는 방열판을 시공하였다. 상부층에 건식 이중바닥이 시공될 경우에도, 하부층 천장의 에어 스프링 작용은 상부층의 구조와 상관없이 항상 발생하는 현상이기 때문에, 결과값에 큰 영향을 주지 않을 것으로 판단되었다.

측정은 KCC 중앙연구소 바닥 시험동에서 진행하였으며, 단위실 크기는 가로 5.0 m, 세로 4.4 m 규모로서, 두께 180 ㎜ 슬라브로 이루어졌다. 바닥충격음 차단성능을 평가하기 위해 KS F 2810-1,2에 의거하여 측정을 진행하였다. 실험은 주파수 분석기를 옥타브 밴드로 설정하여 각각 측정하였으며, 중량 충격원의 공기압은 2.4 kgf/㎡로 맞춘 후 동일한 공기압 조건에서 측정하였다.

2. 실험결과

200 ㎜의 공기층이 시공될 경우 경량 충격음은 3 dB 저감된 반면에, 중량 충격음은 오히려 6 dB 증폭되는 것을 확인하였다. 경량 충격음은 구조체 전달보다는 공기 전달을 통해 직하층 세대로 전달되기 때문에, 석고보드가 시공될 경우 전체 주파수 대역에서 2 내지 3 dB 저감되는 것을 확인할 수 있었다. 하지만 중량 충격음의 경우 오히려 63 Hz 대역에서 차단성능이 6 dB 가량 저하되는 것으로 나타났다. 이는 앞서 예측했던 내용과 동일한 결과로서, 공기층의 탄성작용에 의해 1차 고유진동수가 저주파 대역으로 이동하였기 때문에 발생한 결과다. 이러한 결과는 두 번째 측정결과를 통해서 그 원인이 보다 정확히 나타났는데, 석고보드에 지름 10 ㎜, 간격 200 ㎜로 구멍을 뚫고 재측정한 결과, 차단성능이 다시 5 dB 정도 개선되는 것을 확인할 수 있었다. 표 1은 바닥충격음 측정결과를 나타낸 것이다.

천장 공기층	중량 충격음	경량 충격음	천장 마감 소재
없음	41	40	없음
200 ㎜	47	37	9.5 ㎜ 석고보드
200 ㎜	42	39	9.5 ㎜ 타공 석고보드

3. 하부층 천장 시공법의 차단성능 평가

하부층 천장에 적용할 공법의 기본 방향은 에어 스프링 작용에 의한 저주파 공진현상을 방지할 수 있는 방향으로 개발했다. 즉 천장에 형성되는 공기를 하부로 소통시키기 위한 출구를 만드는데 초점을 맞추었다.

도 6은 본 고안에 따른 통기성 천장 구조물의 층간소음 저감원리를 나타낸 것으로, 측부를 통해 공기가 소통될 수 있는 우물천장 구조를 나타낸 것이다. 우물천장의 측부에 타공판을 설치하여 갇혀있던 공기가 빠져나갈 수 있는 출구역할을 하도록 하였다. 또한, 도 3과 같은 통기성 천장 몰딩을 측부에 설치하여 마찬가지로 공기의 소통을 돕는 역할을 하도록 하였다. 상층부 바닥의 중앙점 부근에서 충격이 발생할 때에는 우물천장의 통로에서 충격음을 저감하는 역할을 하였고, 상층부 바닥의 단부에서 충격이 발생할 때에는 통기성 몰딩의 통로가 저감하는 역할을 하였다.

앞서 제시한 천장공법을 바닥 시험동에 목업 시공한 후 저감성능에 대한 평가를 실시했다. 먼저 도 4와 유사하게 천장을 시공하기 위해, 달대와 반자틀을 설치한 후, 중앙에는 우물천장을 시공하고, 측부 테두리에는 통기성 몰딩을 설치한 후, 저감성능을 평가했다. 설치된 우물천장과 몰딩의 목업 시공구조 상세 사양은 표 2와 같다.

구분	상세 사양	비고
시공면적	4500×5000 ㎜	KICT 바닥 실험동
천장높이	200 ㎜	-
반자틀 간격	450 ㎜	목구조
우물천장 면적	2000×2000 ㎜	단차 150 ㎜
타공 몰딩 설치 길이	19 m	AL 몰딩

표 3은 우물천장의 설치 여부에 따른 바닥충격음 성능을 비교한 것으로, 타공 우물천장의 효과를 나타낸 것이다.

구분	천장 높이 (mm)	상부층 바닥	주파수별 충격음(dB)
			63 Hz	125 Hz	250 Hz	500 Hz
미설치	180	이중바닥	83.0	70.6	52.5	40.4
우물천장 설치			79.4	70.6	51.6	38.5
차이			3.6	0.0	0.9	1.9

표 3에서 확인할 수 있는 바와 같이, 타공형 우물천장 설치 시 천장층에서 발생하는 에어 스프링 효과의 저감으로 인해 저주파수 충격음인 63 Hz에서 약 3.6 dB 저감되는 효과를 나타냈다. 일반적으로 저주파수 충격음 저감은 굉장히 어렵고, 성능이 검증된 제품이 드물며, 해당영역 흡음재는 상당한 고가임을 감안할 때, 표 3과 같은 저주파수 충격음의 저감 효과는 현저한 것이라고 할 수 있다.

표 4는 통기성 몰딩의 설치 여부에 따른 바닥충격음 성능을 비교한 것으로, 타공 몰딩의 효과를 나타낸 것이다. 타공 몰딩은 개구율이 18%인 것을 적용하였다.

구분	천장 높이 (mm)	상부층 바닥	주파수별 충격음(dB)				비고
			63 Hz	125 Hz	250 Hz	500 Hz
미설치	200	이중바닥	83.4	63.3	50.5	37.6	-
타공몰딩 설치			81.9	60.6	50.0	38.0	개구율 18%
차이			1.5	2.7	0.5	-0.4

표 4에서 확인할 수 있는 바와 같이, 중량충격음 측정 주파수의 저주파수 4개 대역 중 3개 대역에서 저감효과가 나타났으며, 특히 63 Hz와 125 Hz에서 상당한 저감효과가 나타났다. 충격음 저감원리는 상기 타공 우물천장과 동일하며, 상기 결과를 바탕으로 유추시 최소 개구율이 12% 이상일 경우 충격음 저감효과가 나타날 것이라 예상된다.

이상과 같이, 바닥충격음의 저감성능을 측정한 결과, 중량 충격음은 3 dB 이상 저감되는 것으로 나타났으며, 이는 상부구조에 설치되는 완충재의 성능등급을 한 등급 정도 상향시킬 수 있는 수준의 저감성능이다.

집합형 공동주택, 특히 아파트에서 발생하는 바닥충격음은 단순히 세대간 마찰이 아닌 사회문제로까지 확대되어 큰 이슈가 되고 있는 해결하기 힘든 분야이다. 특히 현재 국내에 시공되고 있는 공동주택의 경우 바닥충격음에 취약한 벽식 구조를 채택하고 있어 그 해결책 또한 쉽지 않은 실정이다. 아파트의 구조방식 이외에도 각 아파트의 슬라브 강도, 평면 형태에 따라서 충격음이 발생하는 특성이 각각 다르기 때문에 실험실에서 평가 받은 성능이 아파트 현장에서는 재현되지 않는 어려움 또한 존재하고 있다. 따라서 본 고안은 상층부 바닥에 시공되는 완충재의 저감성능을 보완하기 위한 대책으로 고안되었다. 상층부 바닥의 완충재에 의존하여 바닥충격음을 제어할 경우, 규제법의 최고 등급인 1등급을 만족하기 위해서는 과도한 탄성계수를 갖는 완충재의 사용이 불가피한데, 이럴 경우 바닥의 장기 침하나 마감 몰탈의 크랙 발생 등이 우려되며, 더 큰 문제로는 보행감의 확보가 쉽지 않은 실정이다. 현재까지 개발되어 시판되고 있는 완충재를 조사해본 결과, 가격경쟁력, 시공성, 구조적 안정성의 3가지 요소를 만족하는 조건에서 상부 완충재에 기대할 수 있는 차단성능은 중량 충격음 3등급 수준인 것으로 분석되고 있다. 그러나 중량 충격음 3등급은 재실자로 하여금 만족스러운 상태의 차단성능이 되기에는 다소 부족하다. 따라서 본 고안과 같이 바닥 이외에 천장 또는 벽면에서 충격음을 저감할 수 있는 공법이 필요하다고 판단된다.

이상, 구체적인 실시예에 관해서 설명하였으나, 본 고안의 범위에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명하다 할 것이다.

1: 천장 슬라브
2: 벽체(벽면)
10, 20: 통기성 몰딩
11, 21: 통기공
12, 22: 수평부재
13, 23: 수직부재
14, 24: 수용부재
15: 리브
100: 천장 구조물
101: 우물 천장판
102: 메인 천장판
103: 단차 폐쇄 측벽
104: 메인 천장판용 달대
105: 메인 천장판용 반자틀
106: 우물 천장판용 달대
107: 우물 천장판용 반자틀
110: 벽면 마감재
121: 행거 볼트
122: 행거
123: 캐링 채널
124: 엠바 클립
125: 엠바
131: 필터

Claims (9)

1. 천장 슬라브의 하측 중앙 부위에 설치되는 우물 천장판;
   상기 우물 천장판의 테두리 부위에 설치되고, 우물 천장판과 높이 방향으로 단차를 이루면서 우물 천장판의 하부에 설치되는 메인 천장판;
   상기 우물 천장판과 메인 천장판을 연결하여 우물 천장판과 메인 천장판 사이를 폐쇄하는 단차 폐쇄 측벽; 및
   상기 메인 천장판과 벽면 마감재를 연결하도록 설치되고, 복수의 통기공을 구비하는 통기성 몰딩을 포함하며,
   상기 통기성 몰딩은 상기 복수의 통기공이 형성된 수평부재; 상기 수평부재의 일단에서 상부로 연장되고 벽면 마감재와 밀착되며 상기 벽면 마감재에 상기 통기성 몰딩을 고정시키는 체결수단이 체결될 수 있는 가이드 홈이 형성되는 수직부재; 상기 수평부재의 하부로 연장되다가 천정 마감재 쪽으로 절곡된 후 다시 상향 절곡되어 이중 절곡 구조를 가짐으로써 천장 마감재가 삽입되고 지지되는 공간을 형성하는 수용부재; 및 상기 수용부재의 후면에 형성되는 리브를 포함하는 것을 특징으로 하는 천장 구조물.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 제1항에 있어서,
   상기 통기성 몰딩은 하기 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 천장 구조물:
   [수학식 1]
   10% ≤ HA/MA×100 ≤ 30%
   상기 식에서,
   HA/MA×100는 개구율을 나타내며,
   HA는 통기공의 전체 면적을 나타내고,
   MA는 몰딩의 전체 면적을 나타낸다.
   
5. 제1항에 있어서,
   상기 메인 천장판은 천장 슬라브로부터 180 ㎜ 이상 이격되고, 상기 단차 폐쇄 측벽은 통기성 재료로 이루어지며, 상기 단차 폐쇄 측벽의 내측면에는 이물질을 차단하는 필터가 설치되는 것을 특징으로 하는 천장 구조물.
   
6. 제1항에 있어서,
   상기 천장 슬라브로부터 메인 천장판을 이격되게 설치하도록, 천장 슬라브의 하면으로부터 상호 간에 이격된 상태로 하향 설치되는 복수의 메인 천장판용 달대;
   상기 천장 슬라브로부터 우물 천장판을 이격되게 설치하도록, 천장 슬라브의 하면으로부터 상호 간에 이격된 상태로 하향 설치되는 복수의 우물 천장판용 달대;
   상기 복수의 메인 천장판용 달대를 수평 연결하는 복수의 메인 천장판용 반자틀; 및
   상기 복수의 우물 천장판용 달대를 수평 연결하는 복수의 우물 천장판용 반자틀을 추가로 포함하는 천장 구조물.
   
7. 제6항에 있어서,
   상기 메인 천장판은 메인 천장판용 반자틀의 하부에 부착되고,
   상기 우물 천장판은 우물 천장판용 반자틀의 하부에 부착되는 것을 특징으로 하는 천장 구조물.
   
8. 제6항에 있어서,
   상기 메인 천장판은 메인 천장판용 달대의 하부 및 메인 천장판용 반자틀의 하부에 부착되고,
   상기 우물 천장판은 우물 천장판용 달대의 하부 및 우물 천장판용 반자틀의 하부에 부착되는 것을 특징으로 하는 천장 구조물.
   
9. 제1항에 있어서,
   상기 천장 슬라브로부터 메인 천장판 및 우물 천장판을 이격되게 설치하도록, 천장 슬라브의 하면으로부터 상호 간에 이격된 상태로 하향 설치되는 복수의 행거 볼트;
   상기 복수의 행거 볼트의 하부에 설치되는 복수의 행거;
   상기 복수의 행거에 결합되어 지지되는 복수의 캐링 채널;
   상기 복수의 캐링 채널의 하부에 캐링 채널과 직교되도록 설치되는 복수의 엠바; 및
   상기 복수의 캐링 채널과 엠바를 체결하는 복수의 엠바 클립을 추가로 포함하는 천장 구조물.

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