交通騒音を吸収できる特殊なレンガが開発される、自動車や電車の走行音による健康被害を軽減できる可能性

自動車のエンジン音などの騒音は、活動の妨害となるだけでなく、頭痛や目まい、ノイローゼなどの健康被害につながると考えられており、さまざまな対策が考案されています。YouTuberのJoe Krcma氏が考案した新形状のレンガは、一定の周波数を大きく吸収できることが報告されています。

These Bricks Can Absorb Traffic Noise - Thesis Presentation on Helmholtz Resonators - YouTube

Thesis Paper on Helmholtz Resonator Absorber Bricks
https://docs.google.com/document/d/e/2PACX-1vR35aK_WLIXPrQB-wbb_1iPNBEmbF4NuopNZh-GVb80JCDIQyYJto53dbjvqFpv5RWSMnkIB9Bc_uYp/pub

イギリスのロンドンは交通騒音に悩まされる都市の一つとして知られており、都市部の多くは平均75デシベル以上の騒音が発生しています。

WHOの調査では、騒音が10デシベル増加するごとに心臓血管疾患のリスクが約8％上昇することが分かっています。そのため、生活空間である屋内に騒音が入るのを防ぐための設備が数多く開発されていますが、屋外用の騒音防止に関するソリューションに関する研究は進んでいません。

交通騒音として我々の耳に届くのは、20ヘルツから300ヘルツ程度の低周波の音だとされています。そこで、これらの範囲の騒音を吸収することが急務となっています。

これまでの一般的な騒音防止策としては、屋内に2重の窓を設置するか、道路に特殊な壁を設置して、ぶつかった音を拡散させるという手法が知られていました。一方でこれらの手法はサウンドスケープ的には好ましくないとのこと。

そこでKrcma氏はヘルムホルツ共鳴器の手法を利用しました。ヘルムホルツ共鳴器は音を鳴らすだけでなく、共鳴する音を中心に音の運動エネルギーを吸い取って音を打ち消す特性があり、これを利用して吸音材として利用することも可能だとされています。

実際にヘルムホルツ共鳴器を吸音材として利用する手法は、音楽室や大規模な劇場などで使用されています。

また、ロンドンのパディントン駅には、ヘルムホルツ共鳴器を吸音材とした壁が一面に広がる空間があり、実際に騒音の軽減に役立っているとのこと。

ヘルムホルツ共鳴器の仕組みを取り入れたレンガが最も騒音吸収の効果が高いと解説するKcrma氏。

新たなレンガを開発するために、レンガの素材の選定に取り組みます。Kcrma氏は「厚いスポンジ状のテラコッタを泥水に浸した後乾燥させ、窯で焼き上げた素材が最も吸収効果が高くなりました」と述べています。

実際にレンガを開発するに当たってKcrma氏はさまざまなプロトタイプを作成しました。

プロトタイプの開発は困難を極め、1つ目のプロトタイプでは、型から取り出す際にレンガのふちがゆがんでしまうなどの問題が発生しました。

同様に2つ目のプロトタイプでも、型から取り出すと変形してしまう問題が発生。

大きく設計を変更した3つ目のプロトタイプでは、割れやすいといった問題が発生しました。

また、形が大きく変わってしまうなどの課題も現れました。

試行錯誤の末、考案したレンガの形状は、中心が大きくくぼんだ特殊なものでした。

独特な形状のレンガですが、パズルのように組み合わせることで積み上げていくことも可能です。

Helmholtz Resonator Clay Brick Assembly - YouTube

このレンガの試作の際も、割れやすいといった問題が発生しました。

それでも、特殊な粉を付着させるなどの工夫を加えることで、ついにレンガを作り出すことに成功しました。

Kcrma氏が試作したレンガは合計で約50個。

実際に騒音をどれだけ吸収できるかのテストを行うと、310ヘルツ周辺の音が大きく吸収されていることが判明しました。

Kcrma氏は将来的な展望として「このレンガの製造を拡大して、実際に都市に並べること」と語っています。都市に並べられたこのレンガには、次第に鳥が巣を作り、コケや雑草などが生えることで、さらなる吸収効果の上昇が見込まれるとのことです。

なお、Kcrma氏は今回作成したレンガの3Dデータをオンライン上で配布しています。

Hollow Helmholtz Sound Brick by JoePKrcma - Thingiverse
https://www.thingiverse.com/thing:6384566