층간소음 문제가 사회적 이슈가 되고 있는 가운데 국내 연구진이 공학적 기계기술로 소음 자체를 제어하는 기술을 개발해 관심이 쏠리고 있다.

한국기계연구원 초정밀시스템연구실 김동훈 박사팀은 ‘층간소음 저감을 위한 능동제어 선행기술 연구’를 통해 아파트와 건물 층간소음을 최대 30% 줄이는데 성공했다.

기존에는 바닥 마감재 소재를 개발하거나 건축 시 층 사이 빈 공간을 채우는 등의 층간 소음을 줄이는 방식이었다. 그러나 이는 소음 저감효과는 크지 않은 편이다. 마감소재를 두껍게 할 경우는 바닥이 단단하지 않아 좌식 생활에 불편함이 있고, 층간 빈 공간 채우는 방식은 건물 하중 증가로 인해 안전성에 문제가 있거나 추가 비용이 발생한다는 한계가 있었다.

김 박사팀은 진동 자체에 주목, 기존에 연구해오던 공작기계 정밀 방진가공 시의 진동저감 기술을 층간소음 저감에 접목했다. 공작기계 정밀가공 능동보정기술은 흡수밀도나 진동주파수 제어 등 절삭가공에서 발생하는 진동을 가공 속도는 낮추지 않고 자율 보정하는 기술이다. 절삭가공의 대부분은 홀가공으로 특히 직경대비 길이 비율인 종횡비(L/D) 7D이상에서는 절삭력에 의한 진동이 크게 발생하여 가공표면 조도에 영향을 미치는데 이를 상쇄 또는 흡수시켜 능동적으로 저감시키는 기술이다.

연구팀은 바닥 마감재와 슬래브 사이의 빈 공간에 센서를 부착해 저주파 진동이 발생하면 센서가 진동크기를 감지해 자기력을 이용한 유연 진동저감 장치를 작동하도록 했다. 진동 주파수 제어로 발소리 등 아래층으로 전달되는 진동을 낮추는 ‘스프링’ 역할을 하도록 한 것이다.

실험 결과, 소음이 최대 30%까지 감소했으며 실치 비용은 같은 효과를 가정할 때, 신축 아파트 기준으로 기존 저감기술에 적용에 비해 5분의 1 수준이라는 게 연구팀의 설명이다.

특히 이 기술은 층간 소음을 줄이는 것뿐만 아니라 고속정밀기계, 항공우주, 풍력발전, 대형부품·디스플레이와 반도체 정밀검사 장비 분야 등 다양한 스마트 방진과 진동 저감 분야에도 활용이 가능하다는 장점이 있다.

이솔이