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문제 정의
- ⑵ 본 연구에서 구축된 판별모형은 비교적 높은 예측률을 보여 향후 지하철에 대한 개선대안 수립 시 활용할 수 있다. 그에 대한 사례연구로 현재 건설 중인 지하철 9호선의 기 하구조와 표정속도에 대한 소음 심각도를 판별하여 보았다. 9호선의 소음심각도는 콘크리트궤도이며 속도가 높을 수록 소음의 심각도 판단 기준값이 점차 높아지는 것을 알 수 있었다.
- 따라서 본 연구에서는 이와 같이 지하철 운행시 발생하는 차내 소음의 영향 인자 규명 및 이를 판단할 수 있는 모형을 개발하고자 한다. 이와 같이 개발된 차내 소음 판별모형을 토대로 향후 지하철 차내 소음의 심각도 수준을 판별하여 그에 대한 기하구조 및 운영요소의 개선을 제안할 수 있는 기초자료로 활용할 수 있을 것이라 판단된다.
- 본 연구에서 개발되어진 판별모형을 이용하여 현재 건설 중인 지하철 9호선에 대한 소음 및 심각도 수준을 평가하여 보았다. 지하철 9호선에 대한 기하구조 및 운영요소 특징은 다음과 같다.
- 본 연구에서는 새로운 환경 문제로 인식되고 있는 지하철 운행시 차내소음 문제해결을 위해서 차내 소음에 영향을 미치는 요인들을 규명하였다. 또한 환경부 소음 .
- 본 연구에서는 측정된 지하철 차내 소음도와 기하구조 및 운영변수들 간의 관계를 파악하기 위하여 상관분석을 수행하였다. 그 결과 Table 4에서 보는 바와 같이 상관관계 계수가 0.
제안 방법
- 하지만 전반적으로 기존의 소음관련 연구를 검토하여 본 결과 차내 소음에 영향을 미치는 변수 중 지하철의 속도 터널의 단면적, 터널의 유형, 선로의 곡선 및 궤도유형 등이 가장 많은 영향을 미치는 것으로 나타났다. 관련 문헌 연구를 바탕으로 모형의 종속변수로는 지하철 차내의 소음도를, 독립변수로는 지하철의 속도 터널의 단면적, 터널의 유형, 선로의 곡 선반경, 궤도형태를 선정하였다.
- 또한 환경부 소음 . 규제 진동법 시행규칙에서 규정된 철도소음 규제값(70dB)을 기준으로 70dB이상 이하의 두 집단으로 분류한 다음 측정된 359여개 의 소음 및 기하구조, 운영요소 자료를 이용하여 소음규제 기 준 및 심각도 기준에 대한 판별분석을 수행하였다. 그에 대한 결과 및 시사점은 다음과 같다.
- 첫째, 환경부 소음 . 규제 진동법 시행규칙에서 규정된 철도소음 규제값(70dB)을 토대로 기준 만족 여부의 판별모형을 개발한다. 판별모형 개발시에는 설명력 높은 변수를 도출하기 위하여 Stepwise방법을 사용하였다
- 이렇게 측정된 지하철의 차내 소음도를 환경부 소음 . 규제진동법 시행규칙에서 규정한 철도소음 규제값인 70dB2)을 기준으로 70dB이상 및 이하 두 집단으로 분류하였다. 분류된 기준 이상의 집단에 대한 K-S분포검증을 수행하여 정규분포임을 검증한 후 그 특성 을 이용하여 소음에 대한 심각도 기준(상, 중, 하)을 정립하였다.
- 둘째, 소음도가 규제기준(70dB)을 넘을 경우 어느 정도 심각한지에 대한 소음심각도(상, 중, 하) 판별모형을 개발한다. 모형개발에 대한 자세한 흐름도는 다음과 같다.
- 즉, 이는 집단간 판별 점수 차이는 유의하다는 것을 의미한다. 따라서 본 연구에서는 판별함수 2보다 통계적으로 유의하게 나타난 판별함수 1을 이용하여 사고 심각도 수준을 판별하였다.
- 분류된 기준 이상의 집단에 대한 K-S분포검증을 수행하여 정규분포임을 검증한 후 그 특성 을 이용하여 소음에 대한 심각도 기준(상, 중, 하)을 정립하였다. 또한 측정된 359여 개의 소음 및 기하구조, 운영요소 자 료를 이용하여 소음규제기준 및 심각도 수준에 대한 판별모형을 개발하였다. 자세한 연구 흐름은 Fig.
- 본 연구의 자료는 한국공업규격의 소음측정방법에 의거, 도시 철도공사에서 내부적으로 조사측정한 자료를 이용하였다. 본 자료는 운행 중인 전동차 내에서 발생하는 소음을 10초 간격으로 측정한 것이다. 측정된 500여 개의 자료 중 이상점제거를 통해 선택된 359개의 측정자료(30개의 검증용 자표 포함)를 본 연구에 사용하였으며 자료의 유형에 관한 예시는 다음과 같다.
- 소음심각도 기준은 소음규제기준정립에서 분류된 70dB 이상의 자료들을 토대로 K-S분포검증과 정규분포의 특성을 이용하여 그 기준을 정립하였다.
- 앞서 선정된 법적인 소음기d준과 소음심각도 기준을 토대로 기하구조와 운영요소들을 이용한 지하철 소음 판별모형을 개발하였으며 그 방법은 다음과 같다.
대상 데이터
- 기존의 지하철 차내 소음 관련 연구를 고찰하여 1차적으로 사용가능 변수들을 선정하였으며 이는 Table 1과 같다. 지하철 차내 소음에 영향을 미치는 변수는 수없이 많다.
- 따라서 본 연구에서는 다양한 소음공해문제 중에서 지하철의 서비스측면과 가장 연관관계가 높으며 이용자들에게 장시간 노출될 수 있는 차내 소음 문제로 연구의 범위를 한정하였다. 또한 대상노선은 녹색교통에서 조사한 소음측정 결과 전동차 내 평균 소음도가 78.
- 따라서 본 연구에서는 다양한 소음공해문제 중에서 지하철의 서비스측면과 가장 연관관계가 높으며 이용자들에게 장시간 노출될 수 있는 차내 소음 문제로 연구의 범위를 한정하였다. 또한 대상노선은 녹색교통에서 조사한 소음측정 결과 전동차 내 평균 소음도가 78.8dB로 가장 심각한 지하철 5호선 차내 소음 측정 실제자료를 이용하였다. 이렇게 측정된 지하철의 차내 소음도를 환경부 소음 .
- 모형의 적용성을 검증을 실시하기 위하여 총 359개의 측정 자료 중 30개의 자료를 검증용으로 사용하였으며 그에 대한 모형의 검증결과는 다음과 같다.
- 본 연구의 자료는 한국공업규격의 소음측정방법에 의거, 도시 철도공사에서 내부적으로 조사측정한 자료를 이용하였다. 본 자료는 운행 중인 전동차 내에서 발생하는 소음을 10초 간격으로 측정한 것이다.
- 본 자료는 운행 중인 전동차 내에서 발생하는 소음을 10초 간격으로 측정한 것이다. 측정된 500여 개의 자료 중 이상점제거를 통해 선택된 359개의 측정자료(30개의 검증용 자표 포함)를 본 연구에 사용하였으며 자료의 유형에 관한 예시는 다음과 같다.
데이터처리
- 환경부 소음 . 규제 진동법 시행규칙에서 규정된 철도소음 규제값인 70dB로 자료를 분류하였으며, 분류된 자료를 토대로 집단의 차이검증(Paired sample t-test)을 실시하였다. 그 결과 신뢰수준 95%내에서 두 집단 간에는 차이가 있는 것으로 나타났다.
- 규제진동법 시행규칙에서 규정한 철도소음 규제값인 70dB2)을 기준으로 70dB이상 및 이하 두 집단으로 분류하였다. 분류된 기준 이상의 집단에 대한 K-S분포검증을 수행하여 정규분포임을 검증한 후 그 특성 을 이용하여 소음에 대한 심각도 기준(상, 중, 하)을 정립하였다. 또한 측정된 359여 개의 소음 및 기하구조, 운영요소 자 료를 이용하여 소음규제기준 및 심각도 수준에 대한 판별모형을 개발하였다.
- 자료의 특성을 파악하기 위하여 기초 통계 분석 및 빈도분석을 수행하였다. 분석을 위해 사용된 프로그램은 SPSS ver.
이론/모형
- 규제 진동법 시행규칙에서 규정된 철도소음 규제값(70dB)을 토대로 기준 만족 여부의 판별모형을 개발한다. 판별모형 개발시에는 설명력 높은 변수를 도출하기 위하여 Stepwise방법을 사용하였다
성능/효과
- (1) 지하철 운행시 차내소음의 심각도를 판별할 때 기하구조 에서는 궤도형태가, 운영요소에서는 속도가 영향을 미치는 것으로 나타났다. 따라서 속도가 높고 궤도형태가 자갈보다는 콘크리트일 때가 차내 소음이 더 높은 것을 알 수 있었으며 향후 지하철 노선 건설 시에는 궤도형태에 대한 고려가 필요하며 건설 후 운영적인 부분에서도 적절한 속도유지에 대한 방안 마련이 필요한 것으로 판단된다.
- 당시 측정된 지하철 차내 소음도는 평균 80dB로 나타나 차내 소음이 심각한 수준임을 알 수 있다.1)80dB 수준의 소음은 이에 지속적으로 노출될 경우 소음성 난청이나 이명현상을 유발할 수 있는 수치이며, 따라서 정부 차원의 소음 저감정책 마련이 얼마나 중요한가를 잘 보여주고 있다. 하지만 이러한 차내 소음문제 해결을 위해 정부 차원의 대비책을 마련하기 이전에 1차적으로 지하철의 기하구조 및 운영요소가 소음에 미치는 영향 및 심각도를 판별해 줄 수 있는 판별모형이 마련이 보다 시급하다고 판단된다.
- 그에 대한 사례연구로 현재 건설 중인 지하철 9호선의 기 하구조와 표정속도에 대한 소음 심각도를 판별하여 보았다. 9호선의 소음심각도는 콘크리트궤도이며 속도가 높을 수록 소음의 심각도 판단 기준값이 점차 높아지는 것을 알 수 있었다. 따라서 지하철 차내 소음 심각도가 높을 경우 판별값이 소음의 규제기준을 최대한 넘지 않도록 기하 구조 및 운영요소들에 대한 재조정이 필요하다.
- 검증결과 총 30개의 자료 중 22개의 자료가 정확하게 소음 및 심각도 수준 판별을 예측하여 약 73%의 예측성공률을 보이는 것으로 나타났다.
- 정준상관관계는 판별점수와 집단들 간의 연관 정도를 나타내는 것으로 이 값이 1에 가까울수록 판별함수의 판별능력이 높다는 것을 의미한다. 따라서 판별함수 1이 판별함수 2보다 설명력이 우수한 것으로 나타났다.
- 417로 나타났다. 또한, 그 확률값은 0.000으로 유의수준 5% 이내에서 통계적으로 유의하게 나타났으며, 이는 집단 간의 판별점수 차이는 유의하다는 것을 의미한다.
- 하지만 나머지 급행과 콘크리트 궤도인 본선지하부에 서는 완행과 급행 모두 소음심각도가 중으로 판별되었다. 또한, 판별값이 콘크리트궤도인 경우와 속도가 높을수록 소음 의 심각도 판단 기준값이 점차 높아지는 것을 알 수 있었다.
- 분석결과 지하철 5호선의 소음도가 평균 76.34dB로 나타나 환경부에서 선정한 소음규제기준(70dB)을 초과하고 있는 것으로 나타났다.
- 소음규제기준 판별시 영향을 미치는 변수의 특성을 비교할 때에는 상수항의 효과를 제외한 표준화된 정준판별함수 계수 값을 이용하며, 향후 각 소음규제 기준 판별시에는 상수항이 포함된 비표준화 정준판별함수계수를 이용하여 적용하면 된다. 집단평균에 의해 평가된 비표준화 정준판별함수의 집단 중심점에서의 분류기준을 살펴보면 판별함수 1의 집단 1과 2의 분류기준치는 1.756이며, 집단 2와 3과의 분류기준치는 -1.273으로 나타났다.
- 집단평균에 의해 평가된 비표준화 정준판별함수의 집단 중심점에서의 분류기준을 살펴보면, 집단의 판별점수가 0보다 크면 소음이 규제기준을 넘는 집단에 속하고 0보다 작으면 규제 기준을 넘지 않는 집단에 속하는 것으로 나타났다.
- 일반적으로 지하철과 관련하여 발생되는 소음은 크게 세 가지로 구분 된다. 첫째, 지하철 인근에 거주하는 사람들에게 지하철 통과 시에 전달되는 주변소음공해, 둘째, 승강장 대기시 진입전 동차에서 전달되는 승강장 소음공해 셋째, 최근 관심사로 부각되고 있는 지하철 이용 승객이 차내에서 겪는 차내 소음이다.
- 판별분석 결과 모형의 설명력을 나타내는 정준상관관계 (Canonical Correlation)값은 Table 13에서 보는 바와 같이 판별함수 1의 경우 0.76이며, 판별함수 2의 경우 0.36으로 나타났다. 정준상관관계는 판별점수와 집단들 간의 연관 정도를 나타내는 것으로 이 값이 1에 가까울수록 판별함수의 판별능력이 높다는 것을 의미한다.
- 지하철 차내 소음에 영향을 미치는 변수는 수없이 많다. 하지만 전반적으로 기존의 소음관련 연구를 검토하여 본 결과 차내 소음에 영향을 미치는 변수 중 지하철의 속도 터널의 단면적, 터널의 유형, 선로의 곡선 및 궤도유형 등이 가장 많은 영향을 미치는 것으로 나타났다. 관련 문헌 연구를 바탕으로 모형의 종속변수로는 지하철 차내의 소음도를, 독립변수로는 지하철의 속도 터널의 단면적, 터널의 유형, 선로의 곡 선반경, 궤도형태를 선정하였다.
후속연구
- ⑵ 본 연구에서 구축된 판별모형은 비교적 높은 예측률을 보여 향후 지하철에 대한 개선대안 수립 시 활용할 수 있다. 그에 대한 사례연구로 현재 건설 중인 지하철 9호선의 기 하구조와 표정속도에 대한 소음 심각도를 판별하여 보았다.
- (1) 지하철 운행시 차내소음의 심각도를 판별할 때 기하구조 에서는 궤도형태가, 운영요소에서는 속도가 영향을 미치는 것으로 나타났다. 따라서 속도가 높고 궤도형태가 자갈보다는 콘크리트일 때가 차내 소음이 더 높은 것을 알 수 있었으며 향후 지하철 노선 건설 시에는 궤도형태에 대한 고려가 필요하며 건설 후 운영적인 부분에서도 적절한 속도유지에 대한 방안 마련이 필요한 것으로 판단된다.
- 본 연구의 판별모형은 소음 심각도에 대한 예측을 가능하게 하여 쾌적하고 안락한 지하철 환경을 만들어 줄 수 있는 기초자료로 활용될 수 있을 것이다. 한편 본 연구는 지하철 5호선에 한정하여 수행한 것이므로 향후 전체 지하철 노선에 대한 소음 및 사례연구가 필요하며, 지하철 소음에 영향을 미치는 변수(지하철 차량 설비 등)에 대한 보완이 필요할 것으로 판단된다.
- 소음규제기준 판별시 영향을 미치는 변수의 특성을 비교할 때에는 상수항의 효과를 제외한 표준화된 정준판별함수 계수 값을 이용하며, 향후 각 소음규제 기준 판별시에는 상수항이 포함된 비표준화 정준판별함수계수를 이용하여 적용하면 된다. 집단평균에 의해 평가된 비표준화 정준판별함수의 집단 중심점에서의 분류기준을 살펴보면 판별함수 1의 집단 1과 2의 분류기준치는 1.
- 따라서 본 연구에서는 이와 같이 지하철 운행시 발생하는 차내 소음의 영향 인자 규명 및 이를 판단할 수 있는 모형을 개발하고자 한다. 이와 같이 개발된 차내 소음 판별모형을 토대로 향후 지하철 차내 소음의 심각도 수준을 판별하여 그에 대한 기하구조 및 운영요소의 개선을 제안할 수 있는 기초자료로 활용할 수 있을 것이라 판단된다.
- 본 연구의 판별모형은 소음 심각도에 대한 예측을 가능하게 하여 쾌적하고 안락한 지하철 환경을 만들어 줄 수 있는 기초자료로 활용될 수 있을 것이다. 한편 본 연구는 지하철 5호선에 한정하여 수행한 것이므로 향후 전체 지하철 노선에 대한 소음 및 사례연구가 필요하며, 지하철 소음에 영향을 미치는 변수(지하철 차량 설비 등)에 대한 보완이 필요할 것으로 판단된다.
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