현대건설이 거주자의 편안한 일상을 위해 층간소음 저감 기술 개발에 모든 역량을 투입하고 있습니다. 관련 신기술 개발에 몰두하는 것은 물론 층간소음 청감 평가 등을 통해 고객의 만족도까지 끌어 올리는 중입니다. 층간소음을 잡기 위한 현대건설만의 특별한 노력에 대해 알아보겠습니다.

거주자가 편안함을 느끼는 소리를 찾다, 평가단 “층간소음 거의 들리지 않아”

“쿵쿵쿵쿵”, “터벅터벅터벅”, “다다다다다”, “쾅쿵콰광”

지난 4월 20일 현대건설의 힐스테이트 구리역 모델하우스 74m²형 거실에서 층간소음이 울려 퍼졌습니다. 성인 남녀의 보행 소리부터 아이들이 뛰어다니는 소리까지, 일상생활에서 들을 수 있는 여러 종류의 생활 소음이 커다란 고성능 스피커 4개와 대용량 서브 우퍼 2대를 통해 흘러나왔는데요. 참기 힘들 정도로 강도가 높은 수준의 소음에서부터 인지가 어려울 정도의 작은 소음까지, 5가지 소리가 총 6단계로 준비됐습니다. 이는 현대건설의 아파트 층간소음 청감 평가를 위해 준비된 것으로, 단계의 숫자가 커질수록 소리는 작아집니다.

플레이 버튼을 누르자 법적 기준을 넘는 수준이라는 1단계 소음이 들렸습니다. 귀가 쩌렁쩌렁하게 울릴 정도로 큰 소리였습니다. 2단계는 여느 아파트에서 들을 수 있는 일반적인 소리였으며, 3단계에서는 소리가 확연히 줄어들었습니다. 마지막 4단계부터는 소리의 종류에 따라 거의 들리지 않았습니다.

“모든 소리의 1단계는 신경 쓰이고 거슬렸으며, 2단계는 잠깐이라면 괜찮았지만 지속되면 신경 쓰일 것 같아요. 가장 참기 힘든 소음은 아이들이 뛰어 노는 소리였죠. 3단계부터는 층간소음이 거의 거슬리지 않았어요. 4단계에서는 소음이 거의 안 들리는 것 같았어요.” 현대건설 아파트 층간소음 청감 평가 그룹5에 참가한 김재겸 씨의 말입니다. 윤지숙 씨를 비롯한 다른 참가자들도 “맞아요. 2단계까지는 보통 수준이었고, 3단계부터는 조용하다고 느꼈어요”라며 입을 모았습니다.

[ 지난 4월 20일 경기도 구리의 힐스테이트 구리역 모델하우스에서 청음회가 열렸습니다. ]

지난 4월 19일과 20일 이틀 동안 구리에 거주하는 30~50대 고객 대상으로 진행된 현대건설의 청감 평가에서는 아파트 층간소음에 대한 인지 및 불쾌 지수에 대해 알아보는 매우 흥미로운 실험이 진행됐습니다. 층간소음에 대한 사회적 관심이 큰 덕분일까요? 참가자들 역시 놀라운 집중력을 보여줬는데요. 한순간도 흐트러지지 않고 모든 소리에 귀를 기울였고, 설문에도 꼼꼼히 답했습니다. 소음에 대한 문항은 2가지로, 크기를 6단계로 나눈 소음에 대해 들리는 정도와 거슬리는 정도를 나눠 물었습니다. 현재 현대건설이 확보한 기술은 참가자 대부분이 만족감을 나타낸 4단계 수준입니다.

현대건설 층간소음 태스크포스팀의 신동민 책임은 이번 청감 평가에 대해 이 같이 말합니다. “층간소음에 관한 법적 기준이 있지만 아파트마다 소음의 정도가 다를 수 있습니다. 이에 대한 실제 거주자들의 만족도 역시 알기 어렵죠. 그래서 현대건설이 보유한 층간소음 저감 기술에 대해 고객분들의 만족도를 직접 파악하고자 청감 평가를 기획했습니다. 많은 분들이 현재 현대건설의 기술력 수준이면 문제없다고 느끼는 정도의 층간소음이라고 답변해 주셔서 연구원 입장에서 매우 뿌듯합니다. 층간소음은 소리의 크기뿐 아니라 빈도와 같은 다양한 상황에 영향을 받으므로 여러 요소에서 층간소음을 줄이는 기술을 지속적으로 개발해 나갈 계획입니다.”

이번 청감 평가를 위한 음원은 녹음, 녹음 음원 분석, 재현 음원 분석, 재생 최적화, 음원 추출 등 총 5단계를 거쳐 준비됐습니다. 완충 구조가 적용된 실제 현장에서 뱅머신(장착된 타이어로 바닥을 내리쳐 소음을 내는 기계)과 임팩트볼 등 소음 발생 기구는 물론, 실제 생활 소음인 성인 남녀와 아이들의 보행 소리를 사용했으며, 실제 공간 및 주파수 특성을 최대한 살려 청감 평가의 신뢰도를 높였습니다.

라이프스타일의 변화로 인한 집의 역할 확대와 법적 기준 강화

[ 개인의 행복을 중시하는 라이프스타일의 변화와 코로나19는 집에 대한 가치를 바꿔 놓았습니다. 이미지 출처 - 게티이미지코리아 ]

현대건설이 고객을 대상으로 청감 평가까지 열 만큼 층간소음에 신경 쓰는 이유는 단 하나입니다. 거주자가 집에서 편히 쉬고, 또 마음껏 일상 생활을 영위할 수 있도록 돕기 위해서인데요. 최근 들어 초개인화 현상과 함께 사람들이 집 안에서 생활하고 활동하는 시간이 길어졌습니다. 이전에는 업무를 비롯해 운동, 취미 생활 등을 대부분 집이 아닌 다른 곳에서 했다면, 요즘은 집이 사무실 겸 유치원, 놀이터, 헬스장, 카페 등 다양한 역할을 수행하고 있습니다. 그리고 이러한 흐름은 코로나19가 일상을 덮치면서 더욱 가속화됐습니다.

문제는 사람들이 집에서 머무는 시간이 길어질수록 아파트 층간소음에 대한 민원도 증가한다는 것입니다. 2012년 이후 아파트 층간소음 민원은 꾸준히 늘어났으며, 2020년에는 코로나19로 인해 2019년 2만 6,257건이었던 민원이 4만 2,250건으로 폭발적으로 늘어났습니다. 2020년 한 해만에 무려 60% 이상 증가한 것입니다. 자연스레 층간소음은 사회적 문제로 떠올랐고, 정부는 이를 해결하기 위해 층간소음 사후 확인 제도를 도입하고 공동주택 바닥 충격음 차단 구조 인정 및 관리 기준 등을 개정하는 등 층간소음에 대한 기준을 강화하고 나섰습니다.

층간소음을 잡기 위한 현대건설의 끊임없는 노력

청감 평가의 결과에서도 알 수 있듯, 참가자들은 현대건설의 현재 기술 수준에 대해 만족감을 드러내며 칭찬을 아끼지 않았습니다. 이러한 반응에도 불구하고 층간소음 태스크포스팀은 최고 등급 인정보다 실제 거주자의 만족이 무엇보다 중요하다고 거듭 말합니다. 단순히 숫자로 표시되는 등급이 전부가 아니라는 것입니다.

[ 현대건설은 2015년부터 층간소음 저감 기술 확보를 위해 전담 인력을 구성하고 연구시설을 구축했습니다. ]

현대건설은 지난 2015년 국내 최초로 층간소음 저감 기술을 개발하는 전담 인력을 구성하고 연구 시설을 구축했는데요. 20여 명의 8개 팀이 설계부터 구조, 시공 등 전 영역에서 층간소음을 줄일 수 있는 60개 이상의 아이디어를 도출하고, 가장 확실한 효과를 보이는 최종 아이디어를 선정했습니다. 기존처럼 소재 및 자재 등 일부분 개선에 국한하지 않고, 전담 인력들의 브레인 스토밍을 통해 아이디어를 설계 및 시공 영역으로 확대함으로써 총 15가지의 층간소음 저감 기술 및 연구 과제를 도출한 것입니다. 이런 과정을 거쳐 완성한 층간소음 저감 기술은 다음과 같습니다.

현대건설, 스트레스 지수 높은 무거운 소리부터 잡자

현대건설이 층간소음을 줄이기 위해 가장 먼저 주목한 것은 중량 충격음입니다. 층간소음은 경량 충격음과 중량 충격음으로 구분됩니다. 경량 충격음은 가볍고 딱딱한 높은 주파수의 충격음으로, 의자를 끌 때, 골프공처럼 비교적 가벼운 물체가 떨어지거나 구를 때 나는 소리, 청소기 작동음 등입니다. 반대로 중량 충격음은 부드러우나 무겁고 낮은 주파수의 충격음을 가리킵니다. 걷고 뛰는 발걸음 소리, 크고 무거운 물체를 떨어뜨렸을 때 나는 소리가 이에 해당하죠. 특히 이 가운데 세대간 분쟁의 원인으로 꼽히는 소음은 중량 충격음으로, 주로 아이들의 뜀박질 소리입니다. 조심하려 해도 생활하다 보면 피치 못하게 발생해 이웃에게 피해를 주는 소음, 이를 줄이기 위한 현대건설의 층간소음 저감 기술에는 어떤 것들이 있을까요?

아파트의 튼튼한 골조가 층간소음을 줄인다

[ 임팩트 해머를 사용해 직접 콘크리트 구조의 진동 저항 성능을 평가합니다. ]

층간소음을 잡기 위해서는 우선 구조적으로 아파트의 뼈대인 골조가 튼튼하고, 바닥의 완충 기능이 뛰어나야 합니다. 그래야만 아래로 전달되는 진동을 잡아 소음을 최소화할 수 있습니다. 현대건설이 골조 강화를 위해 가장 우선적으로 고려한 것은 ‘골조 진동 저항 성능 평가 및 검증’ 시스템의 도입입니다. ‘골조 진동 저항 성능 평가 및 검증’ 시스템은 골조의 진동 저항 성능을 평가해 층간소음 진동 전달 특성을 사전에 평가하고 관리하는 작업으로, 소음의 원인인 진동 특성부터 정확하게 파악해 최소화시키는 방법입니다.

모든 구조물은 고유의 진동수를 가집니다. 아래층과 위층이 콘트리트와 철근 등으로 연결된 아파트 또한 마찬가지죠. 현대건설은 아파트 현장에 직접 충격을 가해 콘크리트 구조의 진동 저항 성능을 평가하는 모달 테스트(Modal Test)를 실시합니다. 모달 테스트는 아파트 거실에서 임팩트 해머와 가속도(acceleration) 센서를 이용해 동적 모드 형상(Dynamic Mode Shape, 모달 테스트를 통해 측정한 구조체의 주파수별 진동을 형상화한 모습) 및 골조 진동 특성을 파악하는 실험입니다. 아파트의 구조와 평형, 바닥 두께 등에 따라 달리 나타나는 진동의 주파수 대역과 발생 위치 파악을 위해 현대건설은 아래층 거실의 천장과 벽에 여러 개의 가속도 센서를 설치하고, 이를 종합적으로 분석해 진동 발생 원인을 진단하고 특성을 연구합니다.

모달 테스트를 통한 ‘골조 진동 저항 성능 평가 및 검증’ 시스템을 활용하면 골조의 진동 특성을 파악할 수 있고, 아래층으로 전달되는 소음을 예측할 수 있습니다. 현대건설은 테스트를 통해 수집된 데이터를 전문 해석 프로그램을 이용해 실내 소음을 예측하며, 이를 통해 구조적으로 변경이 가능한 부분을 찾아 조정해 층간소음에 영향이 높은 주파수 대역의 진동을 회피 또는 최소화합니다. 그리고 이를 활용해 콘크리트 구조의 제일 밑바닥에 해당하는 슬래브(Slab) 내 취약부에 철근을 보강해 성능을 개선하는 슬래브의 강성 보강 공법을 개발했으며, 슬래브 자체의 두께를 높이는 방법도 적용했습니다.

H 사일런트 홈 시스템의 핵심인 고성능 특화 바닥 구조

[ 현대건설의 ‘H 사일런트 홈 시스템’은 완충재와 온돌층의 두께 및 소재를 개선하고 최적화해 성능을 향상시켰습니다. ]

다음으로 현대건설이 기술력을 집중한 분야는 고성능 바닥 구조입니다. 현대건설은 지난해 5월 층간소음을 혁신적으로 저감한 고성능 바닥 구조 시스템인 ‘H 사일런트 홈 시스템’을 개발해 국내 최초로 현장 인증서를 획득하고, 그로부터 3개월 뒤에는 1등급 수준의 소음 저감 기술을 확보했습니다. 현대건설의 ‘H 사일런트 홈 시스템’의 핵심 기술은 골조인 슬래브와 바닥 마감재 사이에 들어가는 완충재와 온돌층에 숨어 있습니다. 참고로 완충재는 난방을 위한 온돌층과 콘크리트 슬래브 사이의 충격 흡수 자재를 가리킵니다.

현대건설의 고성능 완충재는 복합 소재를 적용한 바닥 구조 시스템으로, 기존 자재 대비 진동 억제와 충격 흡수 성능을 크게 향상시킨 것이 특징입니다. 탄성 특성이 다른 폴리에스터와 폴리우레탄 두 재료의 조합을 최적화해 최상의 성능을 끌어냈습니다. 완충재에 사용된 특수 소재는 바닥 시스템의 고유 진동수를 조정해 저주파 충격 진동 전달을 차단해줘 특히 중량 충격음 저감에 효과적이며, 사용 소재에 따라 기존 완충 구조 대비 최소 3dB 이상의 소음 저감 효과를 보입니다. 완충재의 소재를 바꿔 성능을 향상시킨 시도는 현대건설이 처음입니다.

다음은 온돌층의 변화입니다. 현대건설은 바닥의 성능 향상을 위해 온돌층의 소재를 변경하고, 강도를 높였습니다. 온돌층은 완충재와 마감재 사이에 들어가는 바닥 구조로, 기존에는 경량 기포 콘크리트와 일반 밀도의 모르타르(Mortar)가 쓰였습니다. 모르타르는 시멘트와 모래를 물로 반죽한 건축 재료로서 이를 굳히는 고착재에 따라 세부 종류가 나뉩니다. 현대건설은 경랑 기포 콘크리트와 일반 모르타르를 모두 고밀도 및 고강도 모르타르로 바꿨습니다. 제철소에서 나오는 슬래그를 재활용해 기존 온돌층 대비 질량을 높여 진동 특성을 변경한 것입니다. 전로와 전기로에서 발생하는 제강 슬래그는 경량 기포 콘크리트의 재료 중 하나인 일반 모래보다 부피는 훨씬 적으나, 무거워서 온돌층의 질량과 강도를 높여줍니다. 현대건설은 현대제철과 공동 연구를 거듭해 이 같은 고밀도∙고강도의 온돌층 개발에 성공했습니다.

레이저 스캔을 통한 골조 시공 및 품질 관리

아무리 좋은 기술일지라도 제품에 적용이 불가하면 아무런 의미가 없습니다. 층간소음 저감 기술을 반영하기 위해서는 아파트의 뼈대인 슬래브부터 제대로 시공이 돼야 합니다. 앞서 소개한 고성능 특화 바닥 구조가 빛을 발하려면 가장 아래에 해당하는 바닥이자 아랫집의 천장인 슬래브의 표면이 최대한 평평하고 고르게 시공돼야 합니다. 슬래브의 평평한 정도를 평활도라고 부르며 이를 파악하려면 레이저 스캐너가 필요합니다.

[ 현대건설은 3차원 레이저 스캐너를 이용해 슬래브의 시공 품질을 보다 정확하게 파악합니다. ]

현대건설은 레이저 스캔을 통해 골조인 슬래브가 설계와 동일하게 시공돼 계산된 수준의 품질을 만족하는지 확인한 뒤, 그 결과에 맞춰 보다 정밀하게 시공합니다. 콘크리트는 타설 환경에 따라 평활도 차이가 있어 품질 관리를 위한 추가 방안이 필요한데요. 가령 레이저 스캐너를 통해 특정 부분에서 두께 변화가 있다는 것을 통계적으로 확인한 뒤, 그 부위를 중심으로 레벨봉(콘크리트가 채워지는 양을 확인하는 봉)의 간격을 촘촘히 조절합니다. 이런 내용을 중심으로 현대건설만의 품질 기준을 마련했으며, 이를 모든 현장에 표준 적용하고 있습니다. 또한, 자체적으로 슬래브의 평활도 시공 기준을 강화해 법적 기준인 7mm보다 낮은 수준으로 슬래브 평활도 품질을 관리합니다.

계속되는 현대건설의 노력, 층간소음 실증 시설 건립 계획

[ 현대건설이 층간소음 저감 기술 연구 및 개발을 위해 마북 연구소에 마련한 음향실험실 내부의 모습 ]

현대건설은 강화된 층간소음 기준에 대응하기 전부터 완공한 아파트에 자체 기준을 도입해 지속적으로 층간소음을 측정하고 상시 모니터링까지 진행해왔습니다. 이에 그치지 않고 오는 7월에는 경기도 용인시 기흥구에 위치한 마북 연구소에 층간소음 저감 기술을 검증하고 관련 데이터를 구축하기 위한 실증 시설을 마련할 계획입니다. 시설에는 보다 정확한 실증을 위해 총 7세대의 실증 주택이 준공될 예정이며, 이와 함께 층간소음을 비롯해 실내 환기, 공조 및 공기질 등 거주 환경 개선에 필요한 기술 역량을 확보하기 위한 연구 또한 계속해서 이어갈 계획입니다.

실증 시설 건립과 함께 이웃 간에 배려하는 거주 문화 형성에 도움을 주는 시스템도 개발 중인데요. 많은 거주자들이 소음 매트, 실내화 등을 사용하며 층간소음 발생을 막기 위해 노력하고 있지만, 사실 생활 소음이 아랫집에 어느 정도로 전달되는지 확인할 수 있는 길은 없습니다. 그래서 현대건설은 데이터 기반의 합리적 기준을 제시해 이웃 간에 서로 배려할 수 있는 방안을 마련할 예정입니다. 가칭 ‘층간소음 알림 시스템’으로, 천장에 가속도 센서를 부착해 윗집에서 나는 중량 충격음을 측정한 뒤 빈도, 노출 시간 등 다양한 요소를 데이터화해 층간소음으로 여겨질 만한 소음 발생 시 해당 세대에 발생 여부를 알려주는 시스템입니다. 월패드 스피커와 불빛, 또는 스마트폰 애플리케이션 등을 통해 알림이 전달되는 방법을 고려 중입니다. 층간소음 알림 시스템은 현재 개발 단계에서 상품성 개선 등의 과정을 거치고 있습니다.

[ 현대건설은 현장에서 검증된 최적의 솔루션을 통해 소음 걱정 없는 최상의 주거 환경 실현에 최선을 다하고 있습니다. 이미지 출처 - 게티이미지코리아 ]

공동주택인 아파트에서 발생하는 층간소음은 평형과 평면을 비롯해 구조, 바닥의 성능 등 다양한 요소에 영향을 받습니다. 때문에 현대건설은 단순히 실험실 성적서 바탕의 설계가 아닌 현장에서 검증한 최적의 솔루션을 제공해 최상의 주거 가치를 실현하고자 합니다. 편안한 일상의 공간인 집을 진정한 휴식처로 만들겠다는 현대건설의 특별한 노력은 고객 모두가 만족하는 날까지 계속될 것입니다.