공동주택 층간소음 저감을 위해서는
「완전 뜬바닥 구조」여야 하는 이유
1. 공동주택 층간소음의 특성
우리가 일반적으로 듣고 있는 소리나 소음의 전달매체는 대부분 공기이다. 이에 반해 공동주택 층간소음은 전달매체가 공기가 아닌 고체 즉, 콘크리트 구조체가 1차 전달매체라는 큰 차이를 갖고 있다. 물론 층간소음 피해자가 있는 재실의 공간에서는 콘크리트 구조체를 통해 전달된 층간소음이 2차로 재실 내의 공기를 전달매체로 하여 귀에 닿아 들리는 것이지만...
이를 소음. 진동공학에서는「공기 전파음(Air sound)」과「고체(또는 구조체) 전달음(Solid-borne sound)」으로 구분하고 있다. 구조체 전달음의 가장 큰 특성은 구조체에 충격이 가해져 이 충격에너지가 구조체에 진동을 발생시켜 에너지를 전달하고, 이 에너지가 소음으로 변환된다는 점이다.
공동주택 층간소음의 이런 특성을 가장 잘 보여주는 사례가 윗층 층간소음으로 시달리는 아랫집이 윗집에 올라가 항의하면 바로 윗집에는 정작 아무도 없는 경우가 있음을 종종 체험하게 되는 데서 알 수 있다. 2~3층 더 윗층 집에서 발생한 소음이 바로 윗집에서 나는 소리로 들리는 이유가 구조체를 통해 전달되는 음(구조체 전달음)이기 때문이다. 아랫집에서 발생시킨 소음이 윗집으로 전파되는 이유도 같은 원리에 의해서이다.
이와 같이 공동주택은 하나의 콘크리트 구조물을 여러 세대가 공유하는-벽을 공유할 뿐 아니라, 윗집 바닥이 아랫집 천장이 되는- 구조이기 때문에 층간소음은 불가피성을 띠고 있는 공동주택의 운명과도 같은 존재라고 볼 수도 있다.
그럼에도 불구하고 쾌적한 주거환경을 위해서는 층간소음을 일정수준까지 낮춰야 하는 것도 반드시 필요하다. 층간소음이 인체에 미치는 폐해는 일반인이 생각하는 것 이상으로 크며 또한 복합적. 연속적으로 중첩된 폐해를 양산한다.
흔히, ‘아래 윗집 간에 참으면서 살아야지...’, ‘살다보면 무감각해지겠지’라는 생각을 가지고 사는 분들이 많은 데, 실제 무감각해져 별 의식을 못하고 사는 사람도 있지만, 일본의 연구 사례를 보면 소음의 특징은 계속 노출된다고 해서 절대 무감각해지지 않는다.
이는 층간소음으로 살인사건까지 발생하는 사례가 이를 증명해 주고 있으며, 특히 세대내 체류 시간이 긴 주부들의 불특정 충격음(층간소음)에 대한 스트레스는 우울증 발생 및 심화에 큰 영향을 미치고 있다.
[ 공동주택 층간소음 발생. 전달 메커니즘]
2. 층간소음 저감을 위한 선행 조건들
공동주택 층간소음이 콘크리트 구조체를 타고 전달되는 것이 일반적인 소음과 다르듯이, 이를 막고 저감하는 방법도 일반적인 소음 차단 방법과는 달라야 한다.
일반적으로 소음을 줄이기 위해 가장 많이 사용하는 방법이 밀도가 높은 방어층(차단 벽)이나 흡음층(음 흡수 재료층)을 형성하는 것이다.
그러나 공동주택 층간소음을 줄이는 데는 이런 방법은 그렇게 효과를 발휘하지 못한다. 공동주택 거주민들이 층간소음에 시달릴 때 천장 내부에서 윗집의 층간소음을 줄이는 방법이 없을까를 한번쯤 생각해 보지만 이를 위해 아랫집 천장 공사를 아무리 잘해도 그 효과는 크지 않는데서 명확히 알 수 있다.
윗집 재실자의 바닥 충격으로 발생한 에너지가 콘크리트 구조체에 전달된 이후에는 이를 막는 것이 쉽지 않기 때문이다. 따라서 공동주택 층간소음을 적게 하기 위해서는 공동주택 구조체인 콘크리트에 전달되는 충격에너지를 적게 하는 방법이 가장 중요하다.
그 방법을 생각해 보면, 첫째 재실자가 바닥에 충격을 주지 않거나 약하게 주는 방법이 가장 효과적이다. 그러나 일상생활을 영위하는 주택에서 이도 사실상 쉽지 않다.
[충격력의 크기와 층간소음의 크기는 거의 비례하는 수준이다]
둘째, 이미 발생한 충격 에너지를 작게 하는 방법이다. 여기에는 윗집 바닥에 카펫 같은 완충재질의 마감재를 설치하여 줄이는 방법과 바닥 하부구조를 그렇게 만드는 방법이다.
윗집 바닥에 카펫 등을 깔면 충격에너지를 줄이는 효과를 낳아 결과론적으로 층간소음은 줄어들게 되지만, 좌식 생활 문화권인 우리나라에서 주택 바닥에 카펫을 깔고 생활한다는 것도 쉽지가 않고 주택 바닥 전체에 카펫 같은 마감재를 설치한다는 것도 사실상 불가능하겠지만 무엇보다도 아랫집을 위해 윗집에서 경제적 부담을 감수하고, 거주 생활의 불편함까지 감수하려고 할 것인가이다.
따라서 층간소음을 줄이기 위해서는 재실자가 바닥에 충격을 가했을 때, 이 충격에너지가 콘크리트 구조체에 최소화되어 전달되도록 바닥을 구성하는 방법이 가장 선행되어야할 대책이다. 이는 공동주택 건축 이전에 설계와 사업 승인 단계에서부터 계획. 반영되어 실제 건축으로 이루어져야만 가능해진다.
현재 건축 관련법에서 이와 관련된 자재 및 공법을 사용하도록 규정하고 있다. 그럼에도 이런 대책이 공동주택 층간소음을 크게 줄이지 못하고 있음도 현실이다. 분명히 문제점이 있기에 이런 결과를 낳고 있는 것이다.
건축시 올바른 공법 및 자재 적용이 선행되지 않으면 건축 후에는 층간소음을 줄일 수 있는 방법은 거의 없다.
그리고 또 하나 중요한 요건이 정밀시공이 뒷받침되어야 하는 것이다. 소음진동공학에서 말하는 ‘음교현상(Sound bridge)’을 방지해야 하는 데, 이는 마치 물을 실내에 담았을 때 물이 새어나가지 않도록 하는 작업이라고 할 수 있다.
이에 대해서 이미 오래 전에 선진국들(독일의 경우 1960년도에 이미 뜬바닥 시공법의 국가 규격을 제정)에서는 층간소음 방지공사 시공시 ‘아주 작은 음교현상이 발생하는 부실시공에 의해서도 전체 뜬바닥 구조 효과(층간소음 방지)는 사라진다’고 규정하고 있으면서 아주 엄격한 정밀시공법을 준수하도록 하고 있다. 아래 시공 예시 도면들에서 이를 분명히 알 수 있다.
[뜬바닥층의 ‘음교현상’을 없애기 위한 배관류에 대한 정밀 시공법 들]
[뜬바닥층 형성을 위해 벽체와 바닥을 정밀하게 절연하는 여러 시공 모습의 단면도들]
이러한 정밀 뜬바닥층 시공법을 기준으로 우리나라 층간소음 저감공사의 시공법을 보면 참으로 문제가 많은 시공을 하고 있다.
주변 벽, 기둥, 문짝, 샷시, 문지방, 배관 주위와 뜬바닥층이 접한 부분에는 솟을용 절연재를 콘크리트 슬라브 위로부터 뜬바닥층의 마감면보다 20㎜이상 높이까지 솟게 하여 뜬바닥층이 단단해진 후에 적당한 높이로 자르는 것이 정확한 시공법인데, 이를 거의 제대로 시공하지 않음이 우리나라 층간소음 저감공사의 현주소라고 해도 틀리지 않을 것이다. 다시 말해 곳곳에서 ‘음교현상’이 발생할 수밖에 없는 시공이 이루지고 있다.
이는 저가 위주의 발주 및 계약과 층간소음 시공에 대한 몰이해가 합쳐진 결과라고 하겠다.
그러나 공동주택의 층간소음으로 고통 받는 입주자들을 생각하고, 층간소음을 저감시키는 것이 정말 어렵다는 점에서 보면 이는 반드시 시정되어야할 부분이다.
3. 「완전 뜬바닥 구조」란?
구조체에 가해지는 충격에너지를 작게 하는 것이 곧 층간소음을 줄이는 방법이라고 했다. A라는 구조체와 B라는 구조체가 있을 경우, 이 두 구조체간에 에너지 전달이 최소화 할 수 있는 방법이 무엇일까? 그것은 두 구조체를 완전 격리시킬수 있다면 가장 효율적인 방법이 될 것이다. 한마디로 공중 부양 공법으로 두 구조체가 전혀 닿지 않으면 가장 좋겠지만 이는 공동주택 구조체에서는 불가능한 방법이다.
따라서 두 구조체가 닿는 면적이 최소화 할 수 있는 공법과 충격에너지를 잘 흡수할 수 있는 공법이 중복 또는 조합되는 방법이 가장 이상적인 구조체간 에너지 전달을 최소화할 수 있는 구조라 하겠다. 이를 현실화한 바닥 구조 시스템이 「완전 뜬바닥 구조」시스템이다. 물론 이에는 천장까지 구조체와 격리시키는 시스템도 포함된다.
[설비 기계 작동에 의한 충격에너지 저감과 바닥 전체를 방진바닥으로 형성한 구조 단면도]
[바닥과 천장을 동시에 구조체와 분리시키는 뜬바닥 구조 시공 단면도]
「완전 뜬바닥 구조」시스템을 가장 잘 구축하는 곳이 조그마한 충격에 대한 진동도 없어야 하는 수술실과 조그마한 소음도 허용하지 않는 방송(녹음) 관련 건물이다. 특수한 음 환경(충격 에너지 차단)실의 구조의 예를 아래 그림에서 볼 수 있다. 실 전체를 아예 건물 구조체와 분리시켜 다시 꾸미는 데서 소음. 진동 차단의 극단적 원리를 이해할 수 있다.
[거의 완벽에 가까운 소음. 진동 차단 시스템이 적용된 실 구조 모습]
건축물에서 필수적으로 적용되는 곳이 건축물의 환기 및 냉난방을 위한 공조 설비기기가 설치되는 바닥이다. 365일 계속 가동되는 공조 설비기기 가동으로 발생하는 진동에 의한 충격에너지가 건축물의 본 구조체에 전달되지 않도록 바닥을 격리시켜 그 위에 공조 설비기기를 설치하는 구조이다. 만약 이의 구조가 제대로 갖춰지지 않으면 진동 에너지로 인해 건축물 전체가 흔들리는 현상까지 발생함은 말할 것 없고, 건물의 내구성 및 수명까지도 크게 단축시키기 때문에 아주 정밀한 공법과 고성능 자재를 적용하여 구축한다.
바닥을 구조체와 격리시킬 때 가장 많이 사용되는 자재가 방진고무 마운트, 금속 스프링, 공기 스프링이며 이들을 개개 또는 복합화한 구조로 구성한다. 물론 각 자재의 복원력과 스프링 정수, 상부층의 설비기기 무게와 고정바닥의 하중에 대한 처짐량 등에 대한 정확한 계산 하에 설계되고 시공된다.
이러한 구조 및 시스템이 공동주택 층간소음을 저감하기 위해 도입되고 있다.
단순한 탄성 발포 플라스틱 제품들(패드형 제품들)은 공동주택 층간소음을 저감하는 데 한계가 있음이 공동주택 건축 후 측정하는 바닥충격음 시험 결과치로 나타나고 있으며, 실제 거주민들이 실생활에서 발생시키는 층간소음도 크게 줄이지 못하기 때문이다.
특히, 공동주택 층간소음 중에 가장 문제가 되고 있는 「중량충격음」을 줄이는 것이 공동주택 층간소음 저감대책의 핵심이라는 측면에서 볼 때 패드형 제품들은 중량충격음을 거의 저감하지 못하고 오히려 태반이 중량충격음 소음을 증폭시키는 역효과를 낳고 있는 데서도 제대로 된 층간소음 구조 및 제품을 반드시 채택할 필요가 있다.
방진고무 마운트를 이용한「완전 뜬바닥 구조」시스템 외에는 공동주택의 층간소음을 줄이는 방법은 거의 없다고 보아도 틀리지 않을 것이다.
4. 표준바닥 구조의 한계 및 문제점
공동주택의 층간소음으로 인해 폭력과 법적 다툼에 살인사건까지 발생하는 등 심각한 사회문제로 대두하자 정부에서 이에 대한 대책으로 법적 건축기준을 만든 것이 2004년도 4월이다. 당시 대책의 핵심 내용이 「층간소음 등급제도= 인정바닥」와 「표준바닥 제도」였다.
「층간소음 등급제도」는 공동주택의 층간소음 차단 성능에 따른 등급을 제정하여, 건설사들과 층간소음 제조업체들로 하여금 우수한 제품 및 구조를 도입하여 층간소음 차단 성능이 향상되도록 한다는 취지의 제도였고, 「표준바닥 제도」는 기술개발 능력이 부족한 중소 건설사들로 하여금 층간소음 때문에 공동주택 건축에 지장을 받지 않도록 도움을 준다는 취지로 도입된 제도였다.
[바닥충격음 차단성능 등급 기준]
그로부터 10년 가까이 흐른 현재 이 두 제도의 실상은 어떠한가? 한마디로 제도 도입의 취지는 이미 거의 유명무실한 수준으로 퇴색해졌고, 모든 지향점은 「표준바닥 제도」에 집중되어 있다.
「표준바닥 제도」의 내용을 들여다보면 당시 공동주택의 콘크리트 바닥 슬래브 두께는 보통 135~150mm 내외가 가장 많은 구조였는데, 이를 두껍게 함으로써 층간소음을 줄인다는 것이었다. 당시 중량충격음의 최저 법적 기준치가‘50dB 이하'로 널리 알려진 상태에서 처음에「표준바닥」의 슬래브 두께를‘180mm'로 정해 법 시행에 들어간 지 1년도 안되어 부랴부랴‘210mm'로 상향하는 난리(?)를 피운 것도 ‘180mm’에서는‘중량충격음 50dB 이하'를 충족하기 어려웠기 때문이었다.
[대표적인 표준바닥 구조로 우리나라 전 공동주택의 대부분에 시공되고 있다] 그러면 슬래브 두께‘210mm'의 표준바닥 구조의 층간소음 저감성능은 어떠한가?
물론 슬래브 두께 135~150mm 구조에 비해서는 많이 향상된 것은 사실이지만 중량충격음의 법적 최저기준치‘50dB 이하'를 안정적으로 만족하지 못하고 있다. 층간소음 저감성능이‘45dB 내외'는 되어야만 쾌적한 음 환경의 주택이 된다는 측면을 고려하면「표준바닥」은 아직 갈 길이 많은 수준임을 부인할 수 없다.
이보다 더 문제인 것은 모든 건설사들이「표준바닥」을 층간소음 민원에 대한 법적 보장제도로 받아들여(소송에 대한 책임을 면할 수 있는 제도라고 보고 있음)더 이상 우수한 구조나 제품을 적용하지 않으려는 점이다. 오히려 층간소음 저감재는 층간소음 관련법이 제정되기 전에 비해 훨씬 저급의 제품들이「표준바닥」 전체에 설치되고 있다. 한마디로 악화가 양화를 구축하는 현상이 광범위하게 자리 잡고 있다. 이는 층간소음 관련법이 저급의 층간소음 저감재를 우수한 층간소음 저감재로 둔갑시켜주었기 때문이다. 그 대표적 제품이 스티로폴류 바닥완충재들이다.
5.「패드 설치형 구조」와「완전 뜬바닥 구조」차이점
공동주택의 층간소음을 줄이기 위해 바닥에 단순한 두께 20~30mm의 탄성 패드를 설치하는 것은 층간소음 저감성능이 거의 없는 것으로 드러나고 있다. 층간소음의 핵심인 중량충격음에 대해서는 저감은 고사하고 오히려 증폭시키는 현상이 다반사로 일어나고 있다.
특히, 밀도가 15kg/㎥ 내외의 저밀도 스티로폴 제품들이 이런 현상을 가장 잘 나타내고 있으며, 이런 제품들은 향후 시간이 경과할수록 경화현상 촉발(온도에 의해 제품 자체가 딱딱해지는 현상)로 차음성능은 더 악화될 수밖에 없다. 또한 저밀도로 인한 고정하중 및 적재하중을 견디지 못하여 바닥 침하와 이로 인한 마감재 균열 등 2차 하자가 발생할 소지가 크다.
원래 에너지 관련법에서 난방용 바닥에 설치하는 단열재의 밀도는 발포 스틸렌(스티로폴) 기준시 KS 규격으로「비드법 2종(밀도-25kg/㎥ 이상)」이상의 제품을 설치하도록 하고 있다. 그 이하의 제품을 설치할 시는‘적재하중 및 고정하중에 대한 안정성이 보장된다는 별도의 시험성적서를 첨부하여야 한다'고 되어 있다.
그럼에도 스티로폴 제품들이 탄성을 가지려면 저밀도(20kg/㎥이하)가 되어야하고, 이와 관련된 시험항목이 층간소음 관련법 초안에는 들어 있었는 데 어떤 이유에서인지 시행에 들어간 법에는 삭제되어 ‘법적으로 스티로폴을 깔아도 아무 문제가 없다'는 다시 말해 층간소음 관련법이 좋은 울타리 역할(?)을 해주어 우리나라 공동주택의 90% 이상에 문제성 있는 스티로폴 제품이 무차별적으로 설치되고 있는 것이다.
현재도 실제 공동주택에 설치한 상태의 층간소음 저감성능치와 인정바닥 성능 등급에서 받은 수치와의 사이에 너무도 큰 괴리가 있어 층간소음 관련법의 근간을 흔들면서... 그리고 시간이 경과할수록 층간소음 저감성능의 약화와 함께 바닥침하 등의 또 다른 문제를 잉태하면서...
