안녕하세요. 이충흔 전문가입니다.
이중창이 단판 유리창에 비해 외부 도로 소음을 획기적으로 차단하는 원리는 다중 매질 경계에서의 반사와 중간 공기층의 파동 에너지 감쇄, 그리고 공진 회피 때문입니다.
소리는 매질의 밀도와 탄성에 따라 전파되는 성질이 달라지며, 이를 음향 임피던스라고 합니다. 밀도가 낮은 공기와 밀도가 높은 유리는 음향 임피던스 차이가 매우 큰데, 파동은 임피던스 차이가 큰 경계면을 만날 때 상당 부분이 반사되어 튕겨 나갑니다. 경계면이 2개에서 4개로 늘어남에 따라 소리 파동이 튕겨 나가는 횟수가 늘어나 내부로 투과되는 음향 에너지의 양이 급격히 줄어듭니다. 또한, 두 장의 유리 사이에 형성된 공기층이나 아르곤 가스층은 음향학에서 스프링 및 댐퍼 역할을 합니다. 진동이 중간 공기층으로 전달될 때, 공기 분자가 압축 및 팽창을 반복하면서 파동 에너지의 일부가 열에너지 및 분자 운동 에너지로 흡수됩니다. 마지막으로 모든 물체는 고유한 진동수를 가지고 있어, 특정 주파수의 소리 파동과 만나면 쉽게 떨리며 소리를 그대로 투과시키는 공진 현상이 발생합니다. 이중창 시스템에서는 두 유리의 두께를 다르게 설계하거나, 유리에 차음 필름을 붙인 접합 유리를 사용하여 두 판의 고유 진동수를 다르게 만듭니다. 이를 통해 특정 도로 소음 주파수에서 두 유리가 동시에 공진하여 소음이 그대로 뚫고 들어오는 현상을 방지합니다.