항공기 소음
31. 항공기소음
가. 항공기 소음의 특성
(1) 고주파음을 많이 포함하고, 일반적인 다른 소음원에 비하여 음향출력이 매우 큼
(2) 소음이 강한 지향성을 갖는 경우가 많음
(3) 공항주변이나 비행코스의 가까이에서는 간헐소음이 됨
(4) 특수한 성분의 음을 포함하는 경우가 있음
(5) 특수한 경우를 제외하면 소음원이 상공을 고속으로 이동하므로 피해지역이 광범위 함
(6) 공장소음의 음원차폐, 자동차·철도소음의 흡음판·차음벽 같은 소음대책이 곤란
나. 항공기 소음의 평가
(1) 국제민간항공기구(ICAO) : WECPNL 사용 제안
(가) 1971년에 공표한 Annex 16 Aircraft Noise중에서 다수의 항공기에 의해 장기간 노출된 소음의 척도로써 제안
(나) 항공기의 운항횟수, 운항시 소음도, 소음지속시간, 소음발생시간 등을 감안하여 계속되는 소음에 피해정도와 같은 단위로 환산한 것
(다) WECPNL(weighted equivalent continuous perceived noise level)
----- T0·N
WECPNL = EPNL + 10·log------------
24×60×60
EPNL: 1일중 각 항공기의 EPNL 피크치의 파워평균값
T0 : 평균지속시간 10초
N : 1일의 항공기 운항횟수( N = N1 + 3N2 + 10N3 )
N1 : 주간(07:00∼19:00)의 운항횟수, N2 : 저녁(19:00∼22:00)의 운항횟수
N3 : 야간(22:00∼익일07:00)의 운항횟수
(2) 한국, 일본, 중국 : WECPNL 사용
WECPNL = LA+10 ㆍlog N-27
LA: 1일간 항공기 통과시마다 측정된 소음도 최고치의 파워평균값
N : 1일간 항공기의 등가 통과횟수( N = N2 + 3N3+ 10(N1+N4) )
N1 : 00:00∼07:00시의 비행횟수, N2 : 07:00∼19:00시의 비행횟수
N3 : 19:00∼22:00시의 비행횟수, N4 : 22:00∼24:00시의 비행횟수
(3) 미국, 뉴질랜드 : Ldn(day-night sound level) 사용
등가소음레벨(Leq)에 야간(22:00∼익일 07:00)시간대에 10dB의 가중치를 둔 평가단위
(4) 독일 : 등가소음레벨(Leq) 사용
운항횟수, 시간대, 지속시간, 최고소음레벨을 고려한 항공기소음평가단위
(5) 프랑스 : N 사용
소음규제용(Isopsophique 지수 N)과 토지이용구분용(Psophique 지수 N)으로 구분하여 사용
다. 항공기 소음의 영향
(1) 항공기 소음은 고주파음을 많이 포함하고, 공항주변에서는 간헐소음인 경우가 많으며, 다른 소음에 비하여 매우 크므로 소음의 영향은 광범위하고, 다양하며, 극도로 복잡함
(2) 영향의 종류
(가) 생리의 영향 : 일시적 ; 놀람, 일시난청
지속적 ; 영구난청, 불면증 등.
※ 활주로와 유지시설의 바로 인근으로부터 떨어진 상태에서의 소음도나 소음지속 시간을 생각하면 항공기소음의 최고치도 일반적으로 확인할 수 있는 장기적 생리적 영향을 초래할 만큼 심하지는 않음
(나) 행태의 영향 : 대화, 공부, TV시청, 수면, 업무처리 등에 지장
(다) 주관적 영향 : 성가심, 불쾌, 불만, 혼란 등
(3) 항공기소음의 주거환경에 미치는 영향
표 3.31.1 항공기소음의 시끄러운 정도와 토지이용
|
소음도(WECPNL) |
시끄러운 정도 |
환 경 |
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90 이상 80∼89 76∼79 71∼75 70 이하 |
대단히 시끄럽다 시끄럽다 약간 시끄럽다 별로 시끄럽지 않다 시끄럽지 않다 |
주거생활 곤란 주거용 건축 - 방음시설 설치 교육시설, 병원 - 방음시설 설치 주거에 지장이 없는 지역 주거 쾌적 지역 |
(자료 : 교통부, 1989)
라. 공항소음피해지역 지정 및 항공기소음 한도
표 3.31.2 한국의 국제공항 소음피해지역 지정 및 항공기소음 한도
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항공법 시행규칙 ('93.2.13) |
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소음진동규제법 시행규칙 ('94.11.21) |
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지역별 |
소음도(WECPNL) |
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대 책 |
지역별 |
소음도(WECPNL) |
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소음피해 지역 |
1종구역 95이상 2종구역 90이상 95미만 |
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이주 방음공사 |
공항주변 인근지역 |
90 이상 |
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소음피해 예상지역 |
3종구역 |
가 : 85∼90 나 : 80∼85 |
1,2종 구역 방음공사 완료 후 방음공사 |
기타지역 |
80∼90 |
표 3.31.3 일본의 항공기소음 환경기준
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지 역 유 형 |
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기준치(WECPNL) |
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Ⅰ |
주거 전용지역 |
70 이하 |
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Ⅱ |
상기이외의 지역중 일상생활을 보전할 필요가 있는 지역 |
75 이하 |
(자료 : 한국공항공단, 1992)
마. 주요 국제공항 주변 항공기소음도 현황
표 3.31.4 국제공항 주변 항공기소음도 현황
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측정소명 공항 |
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소 음 도(WECPNL) |
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'92 |
'93 |
'94 |
'95 |
'96 |
'97 |
'98 |
거리(㎞)* |
|
김포 |
소준부락 벌말부락 월정초교 서원아파트 금성공업사 오 곡 동 고척도서관 신 월 동 대장초교 덕원여중고 강서초교 |
86 86 71 75 78 80 75 88 71 67 - |
86 86 72 75 77 80 77 90 75 70 - |
86 86 72 73 78 80 75 90 74 71 - |
87 84 74 75 78 82 76 90 74 70 - |
87 81 74 79 77 82 76 90 76 69 - |
87 87 76 74 79 82 77 91 72 68 82 |
86 87 76 74 79 82 75 89 71 69 77 |
2.5 1 3.5 2.5 7 1 6.6 2.5 측방 1 측방1.5 3.4 |
|
김해 |
딴 치 중 덕 초 선 대 배영초교옆 염 막 중앙초교 하 리 |
86 79 75 79 78 82 - |
87 80 76 79 78 82 - |
84 80 74 80 79 81 - |
84 79 74 78 77 9 - |
83 79 72 77 77 79 - |
81 74 73 77 77 - 91 |
82 75 73 76 76 - 91 |
0.75 2 4 2 3.5 측방0.5 - |
|
제주 |
도 평 동 도두 1동 이호 2동 예 원 동 용담 3동 용담 2동 용담 1동 |
69 84 78 68 84 75 69 |
69 81 75 66 82 74 62 |
71 79 75 66 84 74 74 |
76 82 76 68 82 75 73 |
69 81 77 69 80 72 72 |
71 81 77 67 80 71 68 |
65 78 73 67 78 63 68 |
3 측방 1 1.3 7.5 0.5 1 1.8 |
|
측정소명 공 항 |
|
소 음 도(WECPNL) |
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|
'98 |
|
|
'99 |
|
거리(㎞)* |
|
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3/4 |
4/4 |
평균 |
1/4 |
2/4 |
|
|
광주 |
우산동 덕흥동 치평동 송대동 본덕동 신촌동 |
85 76 71 90 76 84 |
84 76 72 88 75 83 |
85 76 72 89 76 84 |
84 75 72 89 73 84 |
87 80 76 89 79 87 |
1.4, 좌측방 0.3 3.8, 좌측방 0.3 3, 우측방 0.9 1.5 3.7, 우측방 0.1 우측방 0.3 |
|
대구 |
지저동 복현2동 서변동 용계동 신평동 방촌동 |
78 79 78 79 84 70 |
81 82 76 78 83 71 |
80 81 77 79 84 71 |
80 82 74 79 84 71 |
81 84 78 81 86 73 |
0.6, 우측방 0.6 2.3, 좌측방 0.1 5.6, 우측방 0.3 2.4 좌측방 0.2 1.4, 측방 0.6 좌측방 1.2 |
*거리는 활주로 끝으로부터의 거리
(출처 : 환경부 홈페이지 게시, 1999)
바. 항공기소음 대책 체계
(1) 일반적 대책 체계
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항공기 소음 대책 |
음원대책 |
기재개량 |
엔진개량 |
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저소음엔진채택 |
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엔진개수 |
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대형화 |
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B-747,L-1011,DC-10 |
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편수조정 |
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비행편증가,대형화에 의한 삭감 등 |
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운항방식개량 |
운항규칙 |
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편수규제 시간규제 경로지정 우선활주로 소음감시 |
|
|
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|
소음경감운항방식 |
|
(컷백방식 등) |
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주변대책 |
토지이용 |
입지규제-----------(입법조치) |
|
|
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계획적 토지이용 |
(주변정비계획<차단녹지공원,체육시설,유통단지,공장 등 배치,대체지조성 등의 계획수립 및 실시 |
|
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|
보상 등 |
이전----(민가이전,토지매수) |
|
|
|
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방음----민가,학교,병원의 방음,공동이용시설 |
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|
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손실보상----농경저해보상 |
|
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|
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|
기타----TV조성,소음용전화설치등 |
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공항대책 |
공항입지----(위치선정,활주로 방향 선정,비행경로선정 등 공항계획) |
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공항개량----(활주로연장방향변경,증성,이설,방음림,방음둑,방음벽 등) |
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공항이전 |
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그림 3.31.1 항공기소음의 대책체계
(자료 : 衛生工學ハンドブック 騷音·振動編, 1982)
(2) 법적 대책 체계
(가) 외국
표 3.31.5 일본, 미국, 독일의 항공기 소음 규제
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국가별 |
관련법령 |
관련부서 |
대 책 내 용 |
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일본 |
공해대책기본법 |
환경청 |
- 항공기소음 환경기준 제정 - 공항주변 항공기소음도 측정 |
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공공용 비행장 주변의 항공기 소음 방지 등에 관한 법률 |
운수성 건설성 |
- 공항주변 소음피해지역 지정 - 피해지역별 규제기준 설정 - 항공기소음대책 수립·시행 (건축제한, 손실보상,이전보상 등) |
|
|
방위시설주변의 생활환경 정비에 관한 법률 |
방위청 |
- 군용공항주변 소음피해지역 지정 - 피해지역별 규제기준 설정 - 항공기소음대책 수립·시행 (건축방음공사,이전보상 등) |
|
미국 |
소음규제법 |
환 경 보호청 |
- 기준설정 - 공항주변 항공기소음도 측정 |
|
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연방항공법 |
연 방 항공국 |
- 환경보호청과 협의하여 항공기소음측정 및 규제기준 설정 - 공항주변의 항공기소음대책 수립 |
|
독일 |
항공기소음 방지에 관한 법률 |
환경부 |
- 규제기준 설정 |
|
|
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교통부 |
- 항공기소음대책 수립·시행 (건축제한, 손실보상 등) |
(자료 : 환경부, 1995)
사. 문제점
(1) 소음방지대책 수립요청 대상공항 제한
환경부장관이 항공기소음 방지대책을 수립하도록 요청할 수 있는 대상공항은 국제공항이므로 기타 공항에서 소음문제 야기시 환경부가 대처하기 곤란
(2) 항공기소음 측정망 부족
현재 항공기 소음도 자동 측정망이 설치되어 있는 곳은 5개의 국제공항(김포, 김해, 제주, 광주, 대구)뿐이고, 기타 31개의 국내공항에는 미설치
(3) 군용비행장 소음대책 결여
군용비행장 주변에서 소음에 대한 민원이 많이 발생되고 있으나, 국제공항이 아닌 관계로 소음대책에서 제외됨
아. 대책
(1) 항공기소음 방지대책 수립요청 대상 공항의 확대
(2) 점차적으로 항공기 운항회수가 많은 국내공항에도 항공기 소음자동측정망 설치 운영
(3) 군용비행장주변지역에 대한 소음피해방지를 위한 제도적 장치 마련
(4) 항공기소음 조사연구 추진
참고문헌
1. 항공법 시행규칙 ('93.2.13).
2. 소음진동규제법 시행규칙 ('94.11.21).
3. 한국소음진동공학회, 소음·진동편람, 1995.
4. 衛生工學ハンドブック 騷音·振動編, 1982, 朝倉書店.
5. 한국공항공단, 1992, 항공기소음 방지대책에 관한 연구.
6. 환경부, 1995, 환경연감.
7. Dieter Gottlob, Regulations for Community Noise. Noise/News International. 1995.
8. 공군본부 법무감실, 각국의 항공기소음대책 관련법. 1992.
9. 교통개발연구소, 국내공항주변 항공기소음 방지대책 연구. 1992.
10. 국제공항관리공단, 해외연수결과보고(신동경 국제공항 항공기 소음대책). 1990.
작성자 : 소음진동과 공업연구관 강대준(공학박사)
원본 위치 <http://home.sunchon.ac.kr/~bioenvlab/data2/ham3/3-31.htm>
철도 소음
30. 철도소음
가. 특 성
(1) 현 황
(가) 유동인구 및 물동량 증가로 철도 운행량이 증가됨.
(나) 매스컴과 국민의 환경인식의 증가로 소음민원이 점증
(다) 철로변 일부에 방음벽을 설치하였으나, 미미한 수준임.
(2) 철도소음의 감각적 특징
(가) 철도 소음의 주파수 특성은 500∼2,000 Hz에서 최고 소음을 보여, 사람이 혐오하는 주파수 대역인 2,000∼4,000 Hz에 근접함.
(나) 철도소음은 도로변 생활환경기준(주거지역, 낮) 65 dB(A)를 초과함.
나. 철도소음의 크기
(1) 차속에 따른 소음의 크기
(가) 80 km/h로 운행시 선로중앙으로부터 100 m거리에서 70 dB(A),
(나) 100 km/h로 운행시 선로중앙으로부터 100 m거리에서 74 dB(A)임.
(2) 철도소음의 한도
(가) 주거지역 등 : 2000년부터 주간 70 dB(A), 야간 65 dB(A)임.
2010년부터 주간 70 dB(A), 야간 60 dB(A)임.
(나) 상·공업지역 등 : 2000년부터 주간 75 dB(A), 야간 70 dB(A)임.
2010년부터 주간 75 dB(A), 야간 65 dB(A)임.
다. 철도소음 발생원
(1) 차량 자체소음
(가) 디젤엔진 소음
(나) 레일과 차륜사이의 요철에 의한 충격·마찰로 발생되는 전동음
(2) 기타 소음
(가) 레일 체결구에서의 충격음 : 레일의 길이, 차륜과 레일의 중량
(나) 제동구간이나 곡선구간 소음 : 레일과 차륜의 편마모
(다) 전기철도 차량소음 : 차체 하부의 전동기와 보조기기 소음
(라) 철도 노반에서의 진동 : 철도연변 건물에 고체음과 진동을 유발
(마) 팬터그라프 소음 : Pantagraph(집전장치)와 가선사이의 마찰음, 펜터그라프와 가선사이 공간 발생으로 인한 spark음
라. 철도소음한도
1994년 11월 21일 제정된 철도소음 한도는 표 3.30.1과 같다.
표 3.30.1 철도소음 한도 (소음진동규제법 시행규칙 제37조 관련)
|
구 분
대상지역 |
한 도 (Leq,1h dBA) |
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2000년1원1일 ∼2009년12월31일 |
|
2010년 1원1일부터 |
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주간 06:00∼ 22:00 |
야간 22:00∼ 06:00 |
주간 06:00∼22:00 |
야간 22:00∼06:00 |
|
주거지역, 녹지지역, 준도시지역중 취락지구 및 운동·휴양지구, 자연환경보전지역, 학교·병원·공공도서관의 부지경계선에서 50m 이내지역 |
70 |
65 |
70 |
60 |
|
상업지역, 공업지역, 농림지역, 준농림지역·준도시지역중 취락지구 및 운동·휴양지구외 지역, 미고시지역 |
75 |
70 |
75 |
65 |
비고 : 1. 대상지역의 구분은 국토이용관리법(도시지역의 경우 도시계획법)에 의한다.
2. 정거장은 적용하지 않으며, 철교는 2010년1월1일부터 적용한다.
3. 이 규칙 공포일 이후 준공되는 철도는 2010년1월1일의 한도를 적용한다.
마. 철도소음 현황
(1) 노선별 소음레벨
(가) 경 부 선 : 선로중앙에서 20m지점 - 시간당 통행량이 12∼17대일 때, Leq,1h는 70 dB(A)
(나) 호 남 선 : 선로중앙에서 20m지점 - 시간당 통행량이 4∼5대일 때, Leq,1h는 68 dB(A)
(다) 태 백 선 : 선로중앙에서 20m지점 - 시간당 통행량이 3∼7대일 때, Leq,1h는 72 dB(A)
(라) 경인전철 : 선로중앙에서 20m지점 - 시간당 통행량이 18∼19대일 때, Leq,1h는 70 dB(A)
(2) 아파트 층별 철도소음 분포
(가) 경부선 및 호남선 : 선로로부터 50∼100 m 지점
① 아파트 3층 : 1시간 등가소음도(Leq,1h) - 63∼69 dB(A)
② 아파트 8층 : 1시간 등가소음도(Leq,1h) - 65∼72 dB(A)
③ 아파트 12층 : 1시간 등가소음도(Leq,1h) - 65∼69 dB(A)
바. 철도소음의 문제점
(1) 근본적인 문제
(가) 인체에 미치는 소음의 영향에 대한 국내의 연구가 미비함
(나) 철도소음에 대한 환경 기준이 설정되지 않음
(다) 철로변 토지이용의 변화로 민원이 증가함
(라) 방음벽 설치로 저층의 소음은 저감되나, 고층은 방음효과가 없음
(2) 구조적인 문제
(가) 부처간 협의(건축허가시 환경기준 검토 등)와 철도로부터의 건축물 이격거리 (50m이상) 등 이 건축업체의 이해상관 관계로 잘 준수되지 않음
(나) 방음벽, 이중창 등의 대책이 전면적으로 시행되지 않음.
사. 철도소음 방지대책
(1) 건축허가시 철로로부터의 이격거리 준수
(2) 주택지역 통과시 철로변에 방음벽 설치
(3) 철로변 공동주택의 중간층의 이중창, 삼중창의 의무화
(4) 공동주택을 선로와 직각배치 또는 복도·거실을 철로변으로 배치
(5) 짧은 레일을 긴 레일로 대치 및 방진침목 설치
(6) 주거지 통과시 저속운행
참고문헌
1. 환경법령집, 1995, 소음진동규제법.
2. 국립환경연구원, 1993, 사업장소음의 방지대책에 관한 연구(Ⅱ).
3. 국립환경연구원, 1994, 사업장소음의 방지대책에 관한 연구(Ⅲ).
4. 김석홍외 2인, 1993, 경부선 철도소음진동의 전파특성에 관한 기초연구, 한국소음진동공학회
제3권 제1호
5. 衛生工學ハンドブック 騷音·振動編, 1982, 朝倉書店.
작성자 : 소음진동과 환경연구관 김종민(공학석사)
원본 위치 <http://home.sunchon.ac.kr/~bioenvlab/data2/ham3/3-30.htm>
발파 진동
29. 발파진동
가. 발파진동의 특성
(1) 발파진동의 정의
- 발파란 연소에 의해 순간적으로 분해되고 많은 양의 열과 가스를 방출하는 화약을 써서 바 위 따위를 파헤쳐 깨뜨리는 것을 말함
- 폭약이 장약공 내에서 폭발하면 초기 충격 폭굉압(또는 충격압), 화약의 연소에 의한 지연 폭발가스압, 그리고 3,000℃이상의 고온이 발생
- 폭원으로부터 3차원으로 전파되어온 충격압에 의한 충격파는 거리에 따라 현저히 감쇠되어 발파에 의한 에너지의 0.5∼20%가 탄성파의 형태로 암반중으로 전파되어 가면서 지반의 진동을 발생시키는데 이를 발파진동(blast vibration)이라 함
(2) 진동원의 구분
표 3.29.1 작업별 진동 특성
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구분 |
작 업 |
진동 |
|
건 설 진 동 |
폭파 : 폭파 다짐/치환, 구조물 해체등, 지질탐사 발파 : 채광발파, 건설발파 지반타격 : 동다짐공법, 석주공법, 타격식 굴착 항타 : 단말뚝/터널말뚝의 타입 지반굴착 : 암따기, 파쇄, 기계식 현장타설 기초공사 지반천공 : 시추, 어스앵커링 건설장비 : 다짐장비, 토공장비 |
일시 진동 |
|
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|
지속 진동 |
|
교통 진동 |
도로차량진동 : 도심 중교통도로, 고속도로 철도열차진동 : 지하철, 일반철도, 고속철도 |
|
|
산업 진동 |
동력기계 : 회전원동기, 왕복운동 동력기, 컴프레셔 가공기계 : 제련 제지 절삭기계 기타 : 대형 크레인 |
|
(자료 : 우제윤, 1993)
(3) 발파진동과 지진
(가) 발파진동과 지진과의 비교
표 3.29.2 발파진동과 지진의 주요특성 비교
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구 분 |
발파진동 |
자연진동 |
|
진원의 깊이 |
지표 또는 지표가까운 내부 |
지하 10km 이상 |
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진동의 주파수 |
수 10∼수 100Hz |
1Hz 정도 또는 그 이하 |
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진동지속시간 |
0.1sec 정도 이내 |
10 sec 이상 |
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진동의 파형 |
비교적 단순 |
복잡 |
(자료 : 한국토지개발공사)
① 발파 진동은 지진 진동에 비하여 지속 시간이 짧고, 주파수 범위도 수십에서 수백Hz인 관계로 감쇠가 쉽게 일어나며, 파형이 비교적 단순
② 지진에 의한 진동피해의 경우 그 정도를 보통 가속도로 표시하고 있으나, 발파진동에 의한 구조물의 피해정도는 진동속도에 비례하기 때문에 세계 각국에서는 대부분 발파 진동의 규제기준을 진동속도의 최대치로 정하고 있음
(나) 진도계(震度階)와 진동가속도레벨
표 3.29.3 진도계와 진동가속도레벨의 관계 및 피해손상
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진도계 |
명칭 |
최대진동 가속도 (cm/s2) |
진동가속도 레벨 (환산치) |
피해손상의 상황 |
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진도 0 |
무감 |
0.8 이하 |
55dB 이하 |
인체가 느끼지 못하며 지진계에 기록되는 정도 |
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진도 1 |
미진 |
0.8∼2.5 |
55∼65 |
정지해 있는 사람이나, 지진에 특히 주의깊은 사람만이 느낌 |
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진도 2 |
경진 |
2.5∼8 |
65∼75 |
많은 사람이 느끼는 정도의 것이므로 집의 미닫이가 약간 움직이는 것을 알 정도 |
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진도 3 |
약진 |
8∼25 |
75∼85 |
집이 흔들리고, 미닫이가 덜덜 소리내며 움직이고, 전등이 흔들리고, 그릇의 수면이 움직이는 것을 알 정도 |
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진도 4 |
중진 |
25∼80 |
85∼95 |
집의 동요가 심하고, 안정감이 좋지 않은 꽃병 등이 쓰러지고, 그릇의 물이 넘치고, 걷고 있는 사람에게도 느껴지고, 많은 사람이 집밖 으로 뛰어나오는 정도 |
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진도 5 |
강진 |
80∼250 |
95∼105 |
벽이 갈라지고, 묘비·석등탑이 넘어지고, 굴뚝·돌담이 파손 |
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진도 6 |
열진 |
250∼400 |
105∼110 |
집이 무너지는 것이 30% 이하이고, 산이 붕괴 되고, 땅이 갈라지는 현상이 나타나고, 많은 사람들이 서 있는 것이 불가능한 정도 |
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진도 7 |
격진 |
400 이상 |
110 이상 |
집이 무너지는 것이 30% 이상에 이르고, 산이 붕괴되고, 단층등이 생긴다 |
주) 기상청 진도등급에 진동속도, 진동레벨을 대응시킨 것
(자료원 : 日本 東京都環境保全局, 1994, ; 정일록, 1984)
나. 발파진동의 평가
(1) 진동 단위
표 3.29.4 진동의 기본 및 파생 단위
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구 분 |
기본단위 |
파 생 단 위 |
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진동변위 |
cm |
μ=10-3mm=10-4cm, mm=10-1cm, m=102cm |
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진동속도 |
cm/sec |
mm/sec=10-1cm/sec, kine=1cm/sec, m/sec=102cm/sec |
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진동가속도 |
cm/sec2 |
gal=1cm/sec2, g=980cm/sec2≒103gal, m/sec2=102cm/sec2 |
(2) 가속도 레벨 (VAL)
진동의 양과 사람의 감각정도는 대수척도로 대응하므로 대수척도인 dB(deci Bel)로 표현
가속도레벨 VAL = 20 log 10 A/A0(dB)
A : 측정치의 가속도 실효치 (m/sec2)
A0 : 기준치 10 -5 m/sec 2
(3) 진동레벨 (보정가속도레벨, VL)
국제표준화기구(ISO)의 인체의 진동에 대한 진동폭로기준에 의하여 가속도레벨에 주파수에 대한 인체의 진동감각(Wn)을 보정한 것
VL = VAL + Wn
다. 발파진동의 영향
(1) 진동의 영향
표 3.29.5 진동에 의한 구조물, 기기, 생물 피해
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대 상 |
종 류 |
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적 요 |
비 고 |
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양태 |
구분 |
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구 조 물 |
미관적 손상 토건 구조 손상 |
파손
파손 |
-단독주택 및 소규모 건축물의 내외벽의 미장재가 떨어져 나가거나 균열을 일으키는 정도로서 큰 어려움 없이 원상회복이 가능한 손상 -토목 건축구조물의 구조요소간 연결부위의 이탈 이완, 골격부재내의 균열발생 및 파단 침화 뒤틀림 등 내부 구조물의 구조적 안정과 기능에 심각한 위협이 되는 중대한 손상 |
-균열의 형태 깊이 등에 대한 면밀한 조사 필요 |
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기 기 |
일시 오작동 품질 손상
고장 |
기능장애 기능장애
파손 |
-충격진동 등에 의해 기기가 일시적으로 오작동되는 정도로서 커다란 물적 작업방해 피해를 유발하지 않는 정도의 피해 -기기 자체의 항구적 고장을 유발하는 정도는 아니나, 기기를 이용한 사람의 작업에 큰 지장을 주거나 기기의 처리 가공으로 얻어지는 성과 제품의 질을 크게 떨어뜨리는 수준의 피해 -기기를 구성하는 주요 구성부품의 이탈, 접속부의 단절 파단을 초래하여 기기 자체의 수리를 요하는 중대한 피해 |
-전자저울 등을 이용한 정밀계측 현미경 촬영 등 -컴퓨터 및 컴퓨터를 이용한 기기에서 데이터처리 오류 및 초정밀 분석 가공 제조기기의 오작동. |
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사 람 및 가 축 |
심리 피해
생산성 저하
생리적 피해 |
공해성
공해성
기능장애 |
-신경이 전혀 안쓰이지는 않으나 참을 만한 정도의 피해
-참기 어려울 정도의 심한 불안감 및 불쾌감을 유발하는 정신적 피해를 일으키고 휴식여건 및 작업수행 성과에 영향을 미침으로서 근무효율 및 생산성을 크게 떨어뜨리는 수준의 피해 가축의 경우는 불안을 유발하여 축산생산을 저하시키는 수준 -의학적으로 사람 및 가축의 생리상태에 직접적인 영향을 미쳐 육체적 건강을 해치는 수준의 피해 가축의 경우는 수태불능 등의 중대한 축산 피해 |
-주변환경 여건, 사람에 따라 가변, 사전예고 설득으로 어느 정도 해결 가능 -수면방해, 집중도가 높은 정밀작업 지장등
-돌발적인 강한 충격진동 및 지속적인 큰진동 |
(자료 : 우제윤, 1993)
(2) 진동속도와 피해
표 3.29.6 진동속도에 따른 인체·구조물 피해
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진동속도 |
(mm/sec) 500.0 100.0 50.0 10.0 5.0 2.0 1.0 0.5 0.1 0.05 |
-건물에 큰 피해가 일어난다. |
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건물에 균열이 생긴다. |
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-건물에 극히 가벼운 피해가 일어난다. |
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-건물에 극히 가벼운 피해가 생긴다. (사람은 건물이 무너질듯한 느낌을 받는다.) |
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인체는 심하게 느끼나 건물은 피해가 없다. |
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-일반적으로 많은 사람이 진동을 느낀다. |
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매우 민감한 사람이 진동을 느낀다. |
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-인체로 느낄 수 없다. |
(자료 : 한국토지개발공사, 1993)
라. 발파진동의 허용기준치
(1) 터널공사 표준안전작업지침(노동부고시 94-25호, 1994. 6) 및 발파작업 표준안전작업지침(노동부 고시 94-26호, 1994. 6)에 발파작업에서의 진동 및 파손의 우려가 있을 때 준용할 수 있는 기준은 다음과 같다.
표 3.29.7 발파작업시 구조물 특성에 따른 허용진동치
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건물분류 |
문화재 |
주택 아파트 |
상가 (금이 없는 상태) |
철골콘크리트 빌딩 및 상가 |
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건물기초에서의 허용진동치 (cm/sec) |
0.2 |
0.5 |
1.0 |
1.0∼4.0 |
비고: * 기존구조물에 금이 있거나 노후 구조물 등에 대하여는 상기표의 기준을 실정에 따라 허용범위를 하향 조정하여야 한다.
* 이 기준을 초과할 때에는 발파를 중지하고 그 원인을 규명하여 적정한 패턴(발파기준)에 의하여 작업을 재개한다.
(2) 저주파의 진동은 건물의 고유주파수(일반적으로 30Hz이하)와 공명을 일으켜 건물에 더욱 큰 피해를 유발할 가능성이 크므로 더욱 엄격하게 규제할 필요가 있고, 실제로 외국의 발파진동 허용기준치는 주파수를 고려한 경우가 많음
마. 발파진동의 예측
지발당장약량 W와 거리 R이 변화할 때 최대 입자속도를 예측하는데는 환산거리를 이용하는 방법이 많이 사용됨.
V = K(R/Wb)n
여기서 V : 지반의 진동속도(particle velocity, cm/sec)
R : 발파원으로부터의 거리(m)
W : 지발당 장약량(charge per delay, ㎏)
K, n, m : 지발암반조건, 발파조건 등에 따른 상수
b : 1/2 또는 1/3
양변에 로그를 취하면 1차 회귀직선이 됨
log V = log K + n log (SD)
거리와 지발당 장약량의 비 R/Wb를 환산거리(scaled distance, SD)라 하며, b=1/2이면 자승근 환산거리, b=1/3 이면 삼승근 환산거리라 함.
일반적으로 짧은 거리(6∼30m)에서는 삼승근이, 먼거리 (30m 이상)에서는 자승근이 더욱 잘 맞는 것으로 알려져 있음.
이 발파 진동식에서는 지반의 공학적 성질이나 발파조건 등에 따른 진동감쇠 특성이 결국 상수 K, n에 반영되어 표시되므로 안전발파 설계를 위해서는 대상지역에서 시험발파를 통한 K, n 상수값을 결정하는 것이 중요.
바. 발파진동의 조절
(1) 제어법
(가) 표준발파의 실시
(나) 자유면의 최대한 이용
(다) 공간거리와 저항거리의 비를 1이상으로 실시
(라) 벤치발파에서 Subdrill 길이를 알맞게 설계
(마) 지발 뇌관당 장약량을 감소
(바) 물이 발생하는 곳, 수중발파시, 공간거리가 가까운 곳에서 잘 발생하는 전폭현상(Flash over)이 생기지 않도록 외부충격에 둔감한 폭약과 뇌관을 사용
(사) 소단면 굴진발파는 Cylinder cut 발파를, 대단면 굴진발파는 Cylinder cut 또는 Fan cut 발파를 실시
(아) 콘크리트 파쇄기를 이용
(자) 팽창성 파쇄재를 이용
(차) 선행이완발파의 이용
(카) 심발 발파를 실시할 때는 다음의 방법을 고려하여야 한다.
① 순발뇌관을 사용하지 말고 MS뇌관을 사용
② 심발 보조공을 천공하여 저항거리를 적게하여 약량을 줄임
③ 대공경의 공공을 뚫어줌
④ 터널 주변에 Presplitting 발파를 실시한 후 심발 발파
(타) 저폭속의 폭약을 사용
(파) 참호(Trench)나 Presplitting으로 지반진동의 전파경로차단
(2) 진동제어 발파 설계
건물, 구조물, 사람 등에 근접한 발파로 진동에 의한 피해가 예측될 때에는 진동제어 발파
설계를 하여야 함
(3) 미진동 발파공법의 채택
근접한 시설물을 보호해야 하는 특수한 발파조건이 요망될 때 등 사용
(4) 차단벽을 이용한 진동 저감
(가) 오픈 트렌치(Open Trench)
(나) 채움재 차단벽(Infilled Trench)
(다) 주열상 방진공(Row of Piles)
(라) 구형(矩形) 차단벽(Rectanger Wave Barrier)
사. 문제점
(1) 저진동 또는 미진동 발파공법이 많이 개발되어 왔으나 그 발파공법의 적용 가능성, 발파 효과, 경제성 등으로 인하여 모든 경우에 다 적용할 수는 없음
(2) 건설분야에서는 주로 진동의 단위를 건물피해와 직접관련 되는 cm/sec를 사용하나, 환경분야에서는 인체가 느낄 수 있는 진동의 표현에 적합한 dB단위를 쓰고 있어 건설분야의 측정자료의 활용시 혼돈이 있고, 실제활용하기가 곤란
(3) 구조물 피해와 관련된 연구자료는 있으나, 실제 인간, 가축, 가금류 등의 생체 피해측면에서의 조사연구가 부족하여 발파진동피해 발생시 실제 피해여부의 확인, 피해보상 등의 과학적 근거자료제시가 곤란
아. 대책
(1) 저진동·미진동 발파공법 및 발파 대체 굴착기계의 개발 촉진
(2) 발파진동 허용기준 설정
(3) 발파진동단위의 상호환산이 가능한 경험식 개발
(4) 발파진동의 생체피해 관련 연구 추진
참고문헌
1. 우제윤, 1993, 한국지반공학회 지반진동위원회 학술발표집, p.122.
2. 日本 東京都環境保全局, 1994, 建設作業振動防止の手引き,정일록, 1984, 소음진동학, 신광출판사.
3. 한국토지개발공사, 1993, 암발파 설계 기법에 관한 연구.
4. 동아건설산업주식회사 기술연구소, 1993, 현장기술지도서(건설환경관리-소음·진동).
5. 터널공사 표준안전작업지침(노동부 고시 94-25호, 1994. 6).
6. 발파작업 표준안전작업지침(노동부 고시 94-26호, 1994. 6).
작성자 : 소음진동과 환경연구사 이정희(공학석사)
원본 위치 <http://home.sunchon.ac.kr/~bioenvlab/data2/ham3/3-29.htm>
