1. 서 론
2. 문헌연구
2.1 발파소음 예측방법 및 방음시스템
2.2 기존 연구사례
3. 현장시험발파
3.1 측정장비
3.2 현장별 발파조건 및 방음시스템
4. 현장별 발파소음 계측결과
5. 현장 계측결과 분석
5.1 방음시스템 소음저감효과
5.2 발파소음 예측방법의 적합성 분석
6. 발파설계시 고려사항
7. 결 론
1. 서 론
최근 철도노선의 연장, 광역급행철도 신설 등으로 도심지와 인근지역의 터널시공을 위한 발파공사가 증가하고 있고, 이에 따른 민원도 증가하고 있는 추세이다. 대표적인 발파민원에는 건물균열, 발파진동 및 발파소음 등이 있으며, 가장 민원발생빈도가 큰 것이 발파소음이다. 특히 터널 갱구부 방음문 미설치구간에서 수행하는 발파는 터널굴착 초기단계에서 수행되는 노천발파로 발생되는 발파소음수준이 매우 크다.
이는 발파와 소음이 지반 내에서 진동이 감쇠되는 지중발파와 달리 직접 공기 중으로 발파진동이 확산, 전파되는 특성에 기인한 것이라 할 수 있으며, 이에 터널갱구부에 대한 다양한 방음시스템 적용방법이 강구되었고, 적용된 방음시스템에 대한 연구도 진행되었다. 그러나 대부분의 기존 연구는 특정 방음시스템에 대한 소음 저감효과에 국한하여 연구가 진행되었고, 방음시스템에 따라 이격거리에 따른 발파소음의 전파특성과 소음 저감효과가 상이할 수 있음에도 객관적인 연구결과의 부족으로 설계시 방음시스템 선정에 애로사항이 있었다. 특히 터널갱구부에서 지반굴착 60m 이내 구간인 방음시스템 미설치구간을 대상으로 발파수행시 방음시스템의 설치여부결정이 용이하지 않았다.
또한 각 기관별 제안된 발파소음수준 예측방법은 소음수준의 예측결과에 큰 영향을 끼치는 발파소음의 전파방향이 서로 달라 방법에 따라 발파소음수준의 결과도 상이할 수 있다. 이로 인해 설계와 분쟁 발생시 소음 허용기준의 초과여부를 결정하는 데에도 논란이 지속되어 이 같은 문제해결을 위한 객관적인 연구가 요구되어 왔다.
본 연구에서는 이와 같은 문제해결을 위해 국내에서 주로 활용되고 있는 방음시스템(방음문 또는 방음벽)을 적용한 국내 3개소의 터널현장을 대상으로 수행한 현장발파시험의 계측결과를 통해 이격거리별 발파소음의 전파특성을 조사하고, 이격거리에 따른 소음수준 저감의 변화를 종합적으로 비교하였다. 또한 각 기관별로 제안된 발파소음수준의 예측방법에 대한 적합성에 대해서도 비교, 분석하였으며, 이와 별도로 본 연구의 현장계측결과를 바탕으로 발파소음 예측방법을 제안하였다.
2. 문헌연구
2.1 발파소음 예측방법 및 방음시스템
일반적으로 터널갱구부의 방음시스템 적용여부판단은 터널발파의 설계(장약량 결정, 발파공법의 선정), 거리별 소음치 산정(발파소음의 추정식 제안), 허용기준내의 거리산정(보안건물의 포함여부), 방음시스템 반영여부결정 순으로 수행된다. 이때, 국내에서는 발파설계시 Table 1에 보인 환경부(ME, 1997; 2007)와 Lee(2003)의 예측방법을 주로 활용되고 있으며, 최근 개정, 제안된 ME(2007)의 예측방법은 소음분쟁이 발생하는 경우에도 적용되는 방법 중 하나이다.
Table 1.
Prediction methods for blasting noise
| Proposer | Prediction methods |
| Lee (2003) | |
| ME (2007) | and |
| EX (2009) | |
| Kwon et al. (2024) | |
| [Notation] D: Distance from the blasting point, W: Amount of charge | |
이들 기관별 산정방법의 차이점은 발파소음 예측시 주요 고려사항 중 하나인 소리의 전파방향의 상이함을 들 수 있다. Lee(2003)의 예측방법은 터널발파현장의 계측결과를 통해 발파시 수평방향의 소리전파특성을 고려한 반면, 최근 개정 제안되어 현장에서 많이 활용되고 있는 ME(2007)의 예측방법은 노천발파현장의 계측결과를 통해 수직방향의 소리전파특성을 고려한 것이 특징이다.
설계시 이들 예측방법을 통해 이격거리별 발파소음수준을 예측하고, 결과에 따라 소음기준 초과범위 내의 보안건물이 존재하는 경우 Table 2에 보인 방음시스템 적용여부를 결정한다. 통상 터널에 적용되는 방음시스템은 Table 2에 보인 바와 같이 방음문(soundproof facilities), 방음커튼(Soundproof curtain) 및 방음벽(Soundproof wall) 등이 있다. 그리고 터널갱구부에 적용되는 방음시스템은 폐타이어 또는 부직포를 활용한 방음문, 철재 프레임과 판넬로 구성된 방음벽이 주로 적용되고 있다.
Table 2.
Comparison of soundproofing systems for the blasting noise reduction (EX, 2009)
2.2 기존 연구사례
터널갱구부 굴착을 위한 발파시 발파진동과 함께 발파소음이 지반 또는 공기 중으로 전파된다. 특히 저주파 성분이 우세한 발파소음은 터널갱구부 인접 지역의 사람에게도 영향을 끼치며, 이로 인해 터널발파 민원이 발생되는 요인이라 할 수 있다. 따라서 발파소음수준(Blasting noise level) 결정은 터널발파설계 시 주요 사안 중 하나이며, 기존 연구들은 이와 같은 사항을 고려하여 발파지점으로부터 이격거리에 따라 전파된 발파소음수준의 예측 및 소음저감을 위한 방법 제안 등의 연구들이 진행되었다.
Kim and Yang(2000)은 2개소의 현장에서 수행한 시험발파의 계측결과를 통해 삼중근 환산 이격거리에 따른 음압과 소음수준을 비교, 분석하였다. 그리고 연구결과를 통해 환산 이격거리에 따른 음압수준의 정확도가 수음수준의 정확도보다 높은 것을 확인하였으며, 계측결과의 선형 회귀분석을 통해 다음과 같이 음압과 소음수준의 상관관계를 제안하였다. Prak and Kang(2007)는 발파음압의 예측식 제안을 위해 2개소 현장을 대상으로 현장발파시험을 수행하였고, 연구결과를 통해 지발당 장약량이 증가하고 측점거리가 감소하면 음압수준이 증가하나, 순차적 발파시 동일 장약량이 적용되었음에도 음압수준이 약간 감소됨을 보였다.
또한 터널발파시 발생되는 발파소음의 저감방안에 대한 연구도 진행되었는데, Kim and Lee(2011)는 터널갱구부 발파시 방음시스템의 발파소음 저감효과를 평가하고자 방음시스템의 미설치와 설치조건(2중 방음문과 방음막 설치조건)에 대한 소음 수치해석을 수행하였고, 연구결과를 통해 방음시스템 설치시 소음의 확산정도가 크게 감소하고 발파지점에 인접한 지점의 발파소음도 규제기준을 하회됨을 보였다.
Sohn and Kim(2017)은 발파하중에 저항하는 발파벽(Blast wall)의 구조적 거동특성을 평가하기 위해 수치해석를 수행하였고, 연구결과를 통해 동일 최대압력과 지속시간동안 발생된 충격과 진동범위에서 발파벽의 연성비(Ductility ratio; 여기서, =최대 변위, =탄성한계 변위)는 파 유형에 크게 의존됨을 보였다. Marchand et al.(2017)은 발파시 Enclos 방음스템의 방음효과를 평가하기 위해 모형시험과 수치해석을 수행하였으며, 연구결과를 통해 초기 지연 시간이 방음시스템의 방음판 이동과 관련된 관성효과에 기인됨을 보인 바 있다. 또한 Xiao et al.(2017)은 수치해석을 통해 방음벽 구성에 따른 방음효과 및 예측방법에 제안하였고, 연구결과를 통해 강성벽체로 구성된 방음벽의 방음효과가 연성벽체의 방음벽보다 향상됨을 보인 바 있다.
Zhou et al.(2022)는 발파시 Baitacun 터널주변 건물에 대한 폭풍파의 영향을 최소화하기 위해 설치한 New wave-blocking trolley(NWBT)의 공기압 차단효과를 평가하기 위해 수치해석과 현장시험발파를 수행하였고, NWBT 설치 후 공기압 차단에 의한 소음저감효과를 보인 바 있다. Mohammadi et al.(2022)는 물탱크로 구성된 저감시스템의 발파진동 저감효과를 평가하기 위해 수치해석을 수행하였으며, TNT의 장약량에 따라 발파압의 저감효과가 약 60~80%정도 감소됨을 보였다.
이들 연구결과는 발파소음은 발파 장약량, 방음시스템의 재료 및 구조, 그리고 터널 내·외의 환경적 요인에도 좌우됨을 보여준다. 그러나 대부분의 기존 연구결과가 주로 개발된 방음시스템에 대한 소음 저감효과를 평가하는데 국한되었고, 방음시스템별 이격거리에 따른 발파소음수준의 변화가 상이할 수 있음에도 방음시스템의 소음저감효과를 종합적으로 비교, 분석한 연구자료가 미흡하였다. 그리고 설계시 또는 소음분쟁 발생시 기초자료로 활용되는 ME(1997; 2007)와 Lee(2003)의 예측방법에 대한 적합성을 분석한 연구자료도 부족하여 터널갱구부를 대상으로 발파소음수준 관련 연구가 요구되었다.
3. 현장시험발파
3.1 측정장비
본 연구에서는 각 현장의 발파시험시 발파지점으로부터의 이격거리별 음압과 소음수준을 객관적으로 측정하기 위해 Fig. 1에 보인 계측기기를 활용하였다. SV-1는 에스브이(주)에서 제작한 장비이고, MiniMate Plus는 Canada Instantel INC.에서 제작한 장비로, 이들 장비의 발파소음측정범위는 최저 55dB(A)~최대 110dB(A) 이다.
3.2 현장별 발파조건 및 방음시스템
3.2.1 현장-1 : 충청남도 ○○ 고속도로 현장
Fig. 2는 충청남도 산악지역에 위치한 고속도로 터널현장과 주변 민가의 위치현황을 보인 것이다. 각 방향 터널-1(천안 방향)과 2(아산 방향)는 Fig. 2(a)와 같이 지반굴착을 위한 발파가 계획되었고, 터널갱구부에서 60.5m정도 굴착된 상태였다. 터널-1의 갱구부 발파지점을 기준하여 Fig. 2(b)와 같이 반경 150m 내외로 전방과 측방에 민가들이 위치해 발파소음에 의한 민원발생이 예상되었다. 이에 소음저감을 위해 Fig. 3과 같이 터널갱구부에 페타이어 매트로 구성된 방음문을 설치하였다. 시험발파지점은 터널-1의 갱구부(방음문 미설치구간)이며 현장 발파시험은 총 5회 계획되었다.
발파방식은 Table 3에 보인 바와 같이 비전기식 뇌관발파방식을 적용하였으며, 사용폭약은 에멀젼과 정밀폭약이고, 지발당 장약량은 0.75~1.125kg/delay으로 설계되었다.
Table 3.
Blasting condition of field site-1
Table 4는 현장-1의 계측기기 적용현황(발파지점에서의 이격거리, 계측 방향, 사용 계측기기 종류 등)을 정리한 것으로, 발파소음의 계측지점는 발파지점으로부터 약 100~300m 이격된 위치이다. 터널갱구부(방음시스템 미설치구간) 발파시 소음이 공기 중으로 확산, 전파되는 특성을 고려해 계측기기의 설치방향을 결정하였으며, 계측기기의 설치방향은 터널갱구부의 전방과 우측방향이다.
Table 4.
Survey status of sound pressure and noise level in field site-1
3.2.2 현장-2 : 경기도 ○○ 고속도로 현장
Fig. 4는 경기도 산악지역에 위치한 고속도로 터널현장과 주변 민가의 위치현황을 보인 것이다. 각 방향 터널-1(양평 방향)과 2(화도 방향)는 Fig. 4(a)와 같이 병렬 터널시공을 위한 터널발파가 계획되었고 터널-1은 터널굴착 전, 터널-2는 20.1m정도 굴착된 상태였다. Fig. 4(b)와 같이 반경 150m 내외로 좌, 우측방향에 민가가 위치하고 있어 발파시 소음 민원발생이 예상되었다. 이에 소음저감을 위해 Fig. 5와 같이 터널-2의 갱구부에 방음벽을 설치하였다. 시험발파지점은 터널-2의 갱구부(방음문 미설치구간)이며 현장 발파시험은 총 2회 계획되었다.
발파방식은 Table 5와 같이 비전기식 뇌관발파방식을 적용하였으며, 사용폭약은 에멀젼과 정밀폭약, 지발당 장약량은 0.40~1.12kg/delay으로 설계되었다.
Table 5.
Blasting condition of field site-2
Table 6은 현장-2의 계측기기 적용현황을 정리한 것으로, 발파소음의 계측지점는 발파지점으로부터 약 30~250m 이격된 위치이다. 터널갱구부(방음시스템 미설치구간) 발파시 소음이 공기 중으로 확산, 전파되는 특성을 고려해 계측기기의 설치방향을 결정하였으며, 계측기기의 설치방향은 터널갱구부의 전방 및 좌, 우측방향이다.
Table 6.
Survey status of sound pressure and noise level in field site-2
3.2.3 현장-3 : 경기도 하남 ○○ 고속도로 현장
Fig. 6은 경기도 하남에 위치한 고속도로 터널현장과 현장주변 현황을 보인 것이다. 단선 터널시공을 위해 Fig. 6(a)에 보인 바와 같이 터널갱구부에 발파가 계획되었고, 갱구부로부터 16.0m정도 굴착된 상태였다. Fig. 6(b)에 보인 바와 같이 반경 200m 내외로 전방과 측방으로 민가들이 위치해 발파소음에 의한 민원발생이 예상되었다. 이에 소음저감을 위해 Fig. 7과 같이 터널갱구부에 방음벽을 설치하였다. 시험발파지점은 터널갱구부(방음문 미설치구간)이며 현장발파시험은 총 3회 계획되었다.
발파방식은 Table 7과 같이 비전기식 뇌관발파방식을 적용하였으며, 사용폭약은 에멀젼과 정밀폭약, 지발당 장약량은 0.25~0.70kg/delay으로 설계되었다.
Table 7.
Blasting condition of field site-3
Table 8은 현장-3의 계측기기 적용현황을 정리한 것으로, 발파소음의 계측지점는 발파지점으로부터 약 50~160m 이격된 지점이다. 터널갱구부(방음시스템 미설치구간) 발파시 소음이 공기 중으로 확산, 전파되는 특성을 고려해 계측기기의 설치방향을 결정하였으며, 계측기기의 설치방향은 터널갱구부의 전방이다.
Table 8.
Survey status of sound pressure and noise level in field site-3
4. 현장별 발파소음 계측결과
Table 9는 방음시스템으로 방음문(타이어 매트)이 설치된 현장-1의 비전기식 뇌관발파시 이격거리별 계측된 진동속도와 소음수준을 정리한 것이다. 표에 보인 바와 같이 이격거리에 따른 터널전방의 발파소음수준은 75.1~105.9dB(A)이고, 터널의 우측방향 발파소음수준은 83.7~88.9dB(A)이었다. 그리고 터널전방으로 전달된 발파소음수준이 터널측방으로 전달된 소음수준보다 다소 크게 전파되는 것으로 조사되었다.
Table 9.
Measured vibration velocity and noise level in field site-1
Table 10은 방음시스템으로 방음벽이 설치된 현장-2의 비전기식 뇌관발파시 이격거리별로 계측된 진동속도와 소음수준을 정리한 것이다. 표에 보인 바와 같이 이격거리에 따른 터널전방의 발파소음수준은 88.9~110.4dB(A)이고, 터널의 좌, 우측 방향 발파소음수준은 79.9~94.1dB(A)이었다. 그리고 터널전방으로 전달된 발파소음수준이 터널측방으로 전달된 소음수준보다 다소 크게 전파되는 것으로 조사되었다.
Table 10.
Measured vibration velocity and noise level in field site-2
Table 11은 방음시스템으로 방음벽이 설치된 현장-3의 비전기식 뇌관발파시 이격거리별로 계측된 진동속도와 소음수준을 정리한 것이다. 표에 보인 바와 같이 이격거리에 따른 터널전방의 발파소음수준은 79.1~103.2dB(A)인 것으로 조사되었다.
Table 11.
Measured vibration velocity and noise level in field site-3
5. 현장 계측결과 분석
5.1 방음시스템 소음저감효과
Fig. 8은 방음시스템이 설치된 각 터널현장별 비전기식 뇌관발파시 발파지점으로부터의 이격거리별 전파된 발파소음수준을 비교한 것이다. Fig. 8(a)~8(c)와 같이 터널 전방에 전파된 소음수준이 측방 소음수준과 유사하였고, 이격거리와 발파소음수준의 변화는 이격거리의 증가에 따라 발파소음수준이 대체로 선형적으로 감소하는 경향을 보였다.
Fig. 8(d)는 각 현장별로 계측된 발파소음수준을 종합적으로 비교한 것이다. 그림과 같이 동일 이격거리를 기준한 경우 현장-1의 발파소음수준이 타 현장의 소음수준보다 크게 전파되는 반면, 현장-2와 3의 발파소음수준은 유사한 것으로 평가되었다. 이는 방음시스템의 재질특성에 기인한 것으로 판단되며, 이 결과는 방음시스템의 발파소음 저감효과를 의미하는 것으로 판단할 수 있다.
본 연구에서는 터널갱구부 방음시스템 미설치구간을 대상으로 방음시스템의 저감효과를 평가하기 위한 목적으로 유사 지발당 장약량과 전체 장약량이 적용된 현장을 대상으로 연구를 수행하였다. 그리고 Table 9~11에 보인 바와 같이 현장별 적용된 방음시스템은 타이어 매트로 제작한 방음문(Soundproof door)이 설치된 현장-1의 발파소음과 철재프레임과 판넬로 제작된 방음벽(Soundproof wall)이 설치된 현장-2와 3은 의 발파소음이 차이를 보이나, 현장-2와 3의 발파소음은 유사한 것으로 나타났다.
소리의 반사정도는 재질이 단단하고 매끄러운 표면의 재질일수록 반사율이 큰 반면, 연성이고 불규칙한 표면의 재질일수록 소리의 반사율이 적다. 즉, 터널갱구부의 방음시스템 미설치구간 내에서 발파를 수행하는 경우 방음시스템의 재질에 따라 방음시스템 외부로 전달되는 발파소음수준도 상이해짐을 의미한다. 즉, 상대적으로 단단한 재질인 방음벽이 터널갱구부 내로 소리를 반사시키므로 현장 2와 3의 발파소음수준이 현장-1의 소음수준보다 상대적으로 감소하여 터널 외부로 전파됨을 의미하며, 이에 단단한 철재프레임과 판넬로 제작된 방음벽의 소음저감 효과가 상대적으로 연성재질인 타이어 매트인 방음문보다 증가된 것으로 판단할 수 있다.
Table 12는 Fig. 8의 연구결과를 통해 현장별 이격거리와 발파소음수준의 기울기를 평가한 것이다. 표에서와 같이 방음문이 설치된 현장-1의 이격거리와 발파소음수준의 기울기()는 -0.14이고, 방음벽이 설치된 현장-2와 3의 이격거리와 발파소음수준의 기울기()는 -0.16과 -0.17인 것으로 평가되었다. 이 결과는 방음시스템으로 방음문(타이어 매트) 활용시 이격거리 증가에 따른 발파소음수준의 감소는 -0.14 를, 방음벽 활용시 발파소음수준의 감소는 -0.16~-0.17(평균, -0.165)를 기대할 수 있고, 단단한 재질로 구성된 방음시스템이 발파소음저감에 좀 더 효과적임을 보여준다.
Table 12.
at each field site
| Classification | ||
| Field site-1 | -0.14 | -0.14 |
| Field site-2 | -0.17 | -0.16 (for, D≥30m) |
| Field site-3 | -0.16 |
5.2 발파소음 예측방법의 적합성 분석
Fig. 9는 Table 1의 산정방법으로 예측된 발파소음수준과 현장발파시험의 계측결과를 비교한 것이다. 비교결과, 예측방법을 제안한 Lee(2003)와 EX(2009)의 발파소음과 계측결과와의 발파소음차 가 약 -3~15인 반면, ME(2007)과 Kwon et al.(2024)의 예측결과와 계측결과의 발파소음차 가 약 약 25~35으로 예측결과가 과소평가되었고, Lee(2003)와 EX(2009)의 예측방법이 상대적으로 계측결과에 부합되는 것으로 나타났다. 이는 Lee(2003)와 EX(2009)의 예측방법은 터널발파시 계측된 수평방향의 소음전파특성을 고려한 반면, ME(2003)과 Kwon et al.(2024)의 예측방법은 노천 및 도심발파시 계측된 수직방향의 소음전파특성과 장애물 소음반사특성을 고려하여 제안한 예측방법이다. 공기 중에 소리전파는 공기 밀도에 좌우되는데 고도가 높을수록 공기 밀도는 작아지므로 소리수준 역시 감소한다. 즉 수직방향의 소리 전파특성을 고려한 ME(2007)와 Kwon et al.(2024)의 예측방법은 높은 고도에서 전파되는 소음수준을 고려하므로 수평방향의 소리 전파특성을 고려한 Lee(2003)와 EX(2009)의 예측된 소음수준보다 작게 평가되는 것으로 판단된다.
또한 Fig. 9의 연구결과에서 주목할 점은 Lee(2003)와 EX(2009)의 소음수준선이 교차하는 지점(이후 ‘특정 이격거리 지점’으로 칭함)을 기준하여 특정 이격거리 지점(본 연구시, 현장-1, D ≤ 250m; 현장-2, D ≤ 250m; 현장-3, D ≤ 170m)이하인 근거리의 발파소음수준 예측은 Lee(2003)의 예측방법이 좀 더 적합한 것으로 분석되었다. 즉 터널갱구부 발파소음수준 예측은 Lee(2003)와 EX(2009)의 예측방법을 함께 고려해야 하며, 특정 이격거리 지점이내의 근거리에 대한 발파소음예측은 Lee(2003)의 예측방법이 좀 더 적합한 것으로 판단된다.
6. 발파설계시 고려사항
본 연구에서는 Fig. 9의 연구결과를 통해 방음시스템이 설치된 터널갱구부 비전기식 뇌관발파의 소음수준 예측시 Table 1의 방법 중 Lee(2003)와 EX(2009)의 예측방법이 적합하고 특정이격거리 이내의 근거리 소음예측시 Lee(2003)의 방법이 좀 더 적합함을 보였다. 그러나 Fig. 9의 연구결과는 현장 계측된 발파소음수준이 기존 예측방법보다 상회하며, 이는 실제 발파소음수준 예측시 약간 과소평가될 수 있음을 보여준다. 즉, 현장 계측결과를 바탕으로 별도의 발파소음수준 예측식이 요구됨을 의미한다.
Table 1의 예측방법은 환산 이격거리 과 발파소음수준이 관계됨을 보여주며, Fig. 10은 본 연구의 각 현장별 발파조건을 적용한 환산 이격거리 에 대한 Lee(2003)와 EX(2009)의 예측결과와 본 연구의 계측결과를 비교한 것이다. 그림에 보인 바와 같이 Lee(2003)과 ME(2007)의 방법으로 예측된 현장별 환산 이격거리 과 발파소음수준의 관계는 선형관계이며 이들 산정결과는 과소평가됨을 알 수 있다. 이에 본 연구에서는 현장별로 계측된 발파소음수준의 결과를 종합적으로 분석하여 방음시스템이 설치된 터널갱구부의 비전기식 발파소음 예측식을 구하였으며, 그 결과는 식 (1)과 같다(신뢰도 R=0.5).
Fig. 11은 식 (1)의 예측결과와 현장별 계측결과를 비교한 것으로, 그림과 같이 식 (1)의 예측결과는 계측된 발파소음수준과 유사하거나 약간 상회하는 것으로 평가되었다. 이는 식 (1)은 유사 장약량이 적용된 현장별 계측결과를 종합적으로 분석하여 구한 결과로부터 예측방법으로, 식 (1)의 예측결과와 계측결과에 약간의 차이를 보이는 것이라 할 수 있다. 따라서 터널갱구부 방음시스템 설치여부 결정시 식 (1)의 적용에 문제가 없으며, 비전기식 뇌관발파시 방음시스템이 설치된 현장에 대한 개력적인 발파소음 수준의 예측이 가능할 것으로 판단된다.
7. 결 론
본 연구에서는 국내 3개소의 방음시스템(방음문 또는 방음벽)이 달리 설치된 터널갱구부(방음시스템 미설치구간)를 대상으로 비전기식 뇌관 시험발파를 수행하여 이격거리별 발파소음수준을 계측하고, 소음수준의 계측결과를 통해 현장별 발파소음의 전파특성을 분석하였다. 그리고 분석한 연구결과를 통해 방음시스템에 대한 발파소음 저감효과를 평가 및 예측방법에 대한 적합성을 분석하였으며, 방음시스템 중 철재 프레임과 판넬로 구성된 방음벽이 폐타이어와 같은 연성 재질로 구성된 방음문보다 소음저감에 좀 더 효과적임을 확인하였다. 또한 본 연구에서는 식 (1)과 같이 방음시스템이 설치된 터널갱구부에 대한 개략적인 비전기식 발파소음의 예측식을 제안하였으며, 상세 연구결론은 다음과 같다.
(1) 방음시스템별 이격거리 변화에 따른 방음문의 소음수준 감소는 -0.14 정도이고 방음벽의 소음수준 감소는 -0.16~-0.17(평균, -0.165) 정도인 것으로 분석되었다.
(2) 기존 제안된 발파소음 예측방법 중 노천 및 도심지 발파를 대상으로 제안된 ME(2007)와 Kwon et al.(2024)의 발파소음수준 예측결과는 현장에서 계측된 발파소음수준보다 과소평가되는 반면, Lee(2003)와 EX(2009)의 예측결과는 현장 계측결과와 유사하였으며, 비교결과를 통해 방음시스템이 설치된 터널갱구부에 대한 비전기식 뇌관발파의 소음수준에 대한 예측은 Lee(2003)와 EX(2009)의 방법 좀 더 적합한 것으로 분석되었다.
(3) 방음시스템이 설치된 터널갱구부에서 비전기식 뇌관발파소음 예측시 특정 이격거리 지점이내의 근거리 발파소음수준 예측은 Lee(2003)와 EX(2009)의 예측방법 중 Lee(2003)의 방법이 좀 더 적합한 것으로 분석되었다.
본 연구결과는 방음시스템이 설치된 터널갱구부(방음시스템 미설치구간)를 대상으로 비전기식 뇌관 시험발파에 대한 연구결과이며, 터널갱구부에 설치된 방음시스템 외부로 전파되는 소음수준이 방음시스템의 설치여부와 뇌관 형식 등에 따라 연구결과와 상이할 수 있다. 끝으로 본 연구에 자료를 제공해주신 현장 관계자분들과 관계기관 관계자 여러분께 깊은 감사의 말씀을 드립니다.
