우리 집에서 발생한 소음이 벽을 타고 다른 집으로 전달된다니…! 그렇다면 소음이 덜 전달되도록 집 구조를 바꿀 수 없을까?
아파트, 기둥식 구조로 소음 전달 줄인다!
우리나라 공동주택의 대부분은 벽식 구조로 이뤄져 있어요. 방과 거실, 화장실, 계단실 등 공간을 분리하는 역할을 벽이 하는 거죠.
공동주택에서 층간소음이 많이 일어나는 원인은 바로 벽이에요. 벽이 곧바로 천장을 받치고 있다 보니, 윗집 바닥에서 생긴 충격음의 40%가 그대로 벽을 타고 전달되죠. 이 때문에 전문가들은 공동주택을 지을 때 벽식 구조 대신, 기둥식 구조로 지어야 한다고 입을 모았어요. 기둥식 구조는 천장에 수평으로 설치한 보와 세로 방향의 기둥이 천장을 받치는 구조예요. 기둥식 구조가 벽식 구조보다 층간소음을 줄이는 데 효과가 있을까요?
한국건설기술연구원 전찬수 연구원팀이 직접 실험해 봤어요. 우선 벽식 구조 집 모양의 실험실을 기둥식 구조로 약간 변경시켰어요. 천장과 벽 사이에 수평 방향으로 6cm 두께의 보를 설치한 거예요. 이후 위층 바닥에 충격원을 떨어뜨려 소음을 측정했어요. 그 결과, 소음이 82.7dB에서 79.2dB로, 3dB 정도 줄어들었다는 사실을 확인했어요. 연구를 진행한 한국건설기술연구원 송태협 박사는 “3dB이 감소한 건 소음의 세기가 1/10로 줄어든 것을 의미한다”며, “만족할 만큼은 아니지만 소음을 줄일 수 있다는 점에서 의미가 있다”고 설명했어요.
소음 잡는 메타물질이 뜬다!
지난해 1월 15일 서울대학교 박남규 교수가 이끈 해외공동연구팀은 소리 파동을 자유자재로 바꿀 수 있는 ‘가상화 음향 메타물질’ 기술을 개발했다고 발표했어요. 메타물질은 자연에 존재하지 않는 특이한 물리적 성질을 나타내도록 만들어진 물질이에요.
연구팀은 분극현상에 주목했어요. 분극현상은 어떤 분자가 전자기장의 영향을 받으면, 분자 안의 (+)전하는 (+)전하끼리, (-)전하는 (-)전하끼리 모여 극성을 띠게 되는 현상이에요. 음파는 공기입자들을 따라 전달되는 파동으로, 이 과정에서 매질인 공기 입자들이 뭉치거나 흩어져요. 이때 분극현상을 일으켜 공기 입자들의 분포를 변화시키면, 인위적으로 소리의 파동을 바꿀 수 있는 거예요.
연구팀은 분극현상을 일으키는 장치를 개발했어요. 이 장치에 소리를 감지하는 센서와 스피커를 연결해 소음 잡는 메타물질을 만들었지요. 이 메타물질은 센서가 실시간으로 감지한 소리 신호를 분석하고, 분극현상을 일으키는 ‘산란파’를 만들어 스피커를 통해 내보내요. 산란파를 통해 기존 소리의 파동을 변화시키는 거예요. 박남규 교수는 “소리를 메타물질에 통과시키면 원하는 소리의 크기를 줄이거나, 방향을 바꾸는 등 다양한 방식으로 변형시킬 수 있다”면서
“이를 방음재나 흡음재에 활용하면 층간소음을 줄일 수 있을 것으로 기대한다”고 설명했어요.
