[논문]실내수영장 음향성능 개선을 위한 리모델링에 관한 연구

김남돈; 김대군; 김재수

doi:10.5345/jkic.2009.9.3.087

실내수영장 음향성능 개선을 위한 리모델링에 관한 연구
A Study on the Remodeling for Improvement of Acoustic Performance at Indoor Swimming Pool 원문보기

한국건축시공학회지 = Journal of the Korea Institute of Building Construction, v.9 no.3 = no.35, 2009년, pp.87 - 94

김남돈 (원광대학교 일반대학원) , 김대군 (원광대학교 일반대학원) , 김재수 (원광대학교 건축학부)

Abstract ▼ AI-Helper

Recently, in accordance with the interesting on well-being as well as the revitalization of living athletics, it is current tendency that people who use the swimming pools are on increasing. However, because the most of indoor swimming pools have ever used the reflection finishing materials likely as the tile due to the property of its hydrophilic space, the inside of indoor swimming pool is vibrating too much, and some problem which the voice and music do not delivering clearly is occurring when swimming lessons or underwater aerobics(synchronized swimming) and swimming game. Based on such viewpoint, locating the object on actually built indoor swimming pool, this Study has ever grasped its physical acoustic property, and finally designed the indoor swimming pool that contains an optimum acoustic condition, by remodelling it through an acoustic simulation. It is considered that such study result could be utilized as the useful materials when constructing the similar indoor swimming pool, hereafter.

주제어

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문제 정의

본 연구에서는 실내 수영장의 물리적 특성을 파악해보고 컴퓨터 시뮬레이션을 통한 리모델링으로 최적의 음향 상태를 갖는 실내수영장을 설계하여 개선 전 , 후의 음향성능 평가를 해보았으며 그 결과는 다음과 같다.
기능만 가지고는 그 목적을 달성하기 어렵다 그러나 대부분의 수영장은 친 수적인 공간의 특성으로 인해 타일과 같은 반사성 마감 재료를 많이 人!용함에 따라 수영장 내부가 너무 울려 수업이나 수중 에어로빅 및 수영 경기시 음성 및 음악이 명료하게 전달되지 않는 문제점이 발생하고 있다. 이러한 관점에서 본 연구는 음이 명료하게 전달되지 않는 대부분의 실나수영장을 음향 시뮬레이션을 통한 리모델링으로 음향성능을 개선하고자 하는 것에 그 목적이 있다.

가설 설정

1) 개선 전 음압레벨의 경우 전체위치에서 비교적 분포가 균일하였으나, 이는 수영장 내부를 배수성 재료인 타일과 같은 반사성 재료를 사용하여 확산음장이 형성되었기 때문이다. 또한 울림의 평가요소인 잔향시간은 5.

제안 방법

국내 이미 시공된 실내수영장의 경우 그 형태나 평면을 변경하기에 많은 무리가 따르기 때문에 본 연구에서는 음향성능 개선을 위해 시뮬레이션 상에서 천장 면에 두께 50T의 텍텀을 흡음판으로 설치하였으며, 상벽부분을 발포 알루미늄판으로 변경하였다 그림 13 및 표 5는 개선에 따른 흡음판의 모습과 음향설계를 통하여 변경되어진 벽체의 흡음률을 나타내고 있다
대상 실내수영장의 모습은 대각선 방향으로 좌우대칭인 형태로 실의 중심을 기준으로 그리드(Grid)를 설정해 일정한 간격으로 12개의 수음점을 선정하였다 음원의 위치는 수영장의 대각선 끝 쪽 위치로 고정한 상태에서 측정을 실시하였으며, 수영장의 평면 형태와 수음점의 위치 및 측정 장면은 그림 2와 같다.
연구 방법은 실제 건립되어진 실내수영장을 대상으로 현장실험에 의한 측정치와 음향 시뮬레이션을 통한 예측치를 비교하여신뢰성을 검토한 후 마감재료의 변경과 현수흡음체의 설치를 통한 리모델링으로 최적화된 음향상태를 갖는 실내수영장을 설계하여 음懿능을 평가를 하고자 한다. 이러한 연구결과는 향후 이와 유사한 실내수영장의 건립시 매우 유용한 자료로 쓰일 것으로사료된다.
측정은 ISO 3382에 준하여 실시하였으며, 음원은 I或)에서제안하는 무지향성 스피커(D012)를 사용하였고 스피커 높이는 1.5m, 마이크로폰 높이는 1.2mS 하였으며, 수중에서는 사람이입수하여 마이크로폰의 삼각대를 들고 측정을 하였다. 측정용 음원은 MI-S(Maximum-Length Sequence) 음원을 사용하여 배경소음에 대한 영향을 어느 정도 배제할 수 있었다.

대상 데이터

본 연구대상 실내수영장은 25m 8레인의 일반적인 규모로 기본적인 모습은 직육면체의 형태로, 채광창이 외부 쪽으로 돌 줄 되어 있어서, 대각선 방향으로 대칭적인 모습을 하고 있다. 이러한 수영장의 음향특성은 규모’ 평면형태, 용적 등에 의해 큰 영향을 받는다.

이론/모형

실내수영장의 실측치와의 비교를 통해 신뢰성을 확보하고, 이를 토대로 음향개선을 하기 위해 음선추적법 (Ray-tracing method)과 허상법 (Image model method)에의한 3차원 컴퓨터 시뮬레이션을 이용하였으며 사용 프로그램은 Odeon 4.21이다. 실측과의 정확한 비교를 위해 시뮬레이션 상의 수음점 등 여러 조건들을 현장조건과 동일하게 설정하였고 수음점의 위치 및 음선추적도는 그림 10과 같다
측정용 음원은 MI-S(Maximum-Length Sequence) 음원을 사용하여 배경소음에 대한 영향을 어느 정도 배제할 수 있었다. 측정에 사용된 측정기기는 OldB사의 Symponie를 사용하였고, 측정기기의구성은 그림 3과 같다.

성능/효과

2) 대상 실내수영장의 실측치와 예측치를 크론바하 알파 계수를 이용하여 신뢰성을 검토해본 결과 모든 평가 파라메터에서 최소 0.851 로 나타났다. 따라서 대부분의 평가 파라메터 실측치와 예측치의 차이가 크지 않아 시뮬레이션을 통한 예즉치는 매우 신뢰할 수 았을 것으로 사료된다.
3) 음향 시뮬레이션에서 상벽, 창문의 변경과 천장 흡음판으로마감재료를 변경한 실내수영장의 음향특성을 비교해 본 결과 SPL으 67.8&1B에서 58.14dBS, RT는 5.81초에서 1.36 초로, D50은 21.18%에서 52.33%로 C₈₀은 -4.33dB에서 3.63dB로 RASTI는 37.33%에서 57.42%로개선 전보다 개선 후에 향상된 음향성능을 보임을 알 수 있었다.
18%. 각 좌석별 편차는 11.28%로 나타나 수영수업이나 교육시 제대로 된 의사소통을 하기에는 거의 불가능한 것으로 나타났다. 특히, 음원과의 거리가 가까운 1, 2번 수음점의 경우 D50이 매우 높으나, 멀어질수록 감소함을 알 수 있었다.
곳이 높으며, 음원에서 멀어질수록 값이 낮아진다. 개선 전음성전달지수가 평균 37%로 Poor (잘 일아듣지 못한다.)정도의평가를 얻었으나 개선 후는 57%로 Fair(노력하면 들을 수 있다.) 의 결과로 나타났는데 이는 다목적 홀의 경우 음성전달지수가 Fair일 때 음의 전달에 문제가 없는 것으로 판단하므로 실내수영장의 음성전달지수가 많이 개선되었음을 알 수 있다
대상 실내수영장의 경우 반사성이 강한 마감 재료의 사용으로 인해 실측 잔향시간이 평균 5.81초로 매우 길게 나타났다. 이러한 음향적 결함으로 인해 음악을 필요로 하는 수중 에어로빅 경기나 일반적인 대화 및 교육시 의사소통이 어려울 것으로 예상된다.
또한 울림의 평가요소인 잔향시간은 5.8초로 적정 잔향 시간인 L3초를 크게 상회하는 것으로 나타났다 D5Q C₈₀, RASTI는 일반적인 평가치를 만족하지 못하고 있어, 음악을 필요로 하는 수중 에어로빅 경기나 일반적인 대화 및 교육시 의사소통이 불가능해 많은 음향적 결함이 나타나는 것으로 나타났다.
28%로 나타나 수영수업이나 교육시 제대로 된 의사소통을 하기에는 거의 불가능한 것으로 나타났다. 특히, 음원과의 거리가 가까운 1, 2번 수음점의 경우 D50이 매우 높으나, 멀어질수록 감소함을 알 수 있었다. 따라서 음향성능 개선 시 위치별로 흡음재 및 반사재를 적절하게 배치하여 D50을 개선해야 할 것으로 사료된다.
표 4의 크론바하 알파 겨]수를 이용하여 신뢰성을 검토해본 결과 모든 평가 파라메터에서 최소 0.851 로 나타났으며, 일반적으로 크론바하 알파값이 0.7이상인 경우에 신뢰도가 높은 것으로평가되었다. 따라서 대부분의 평가 파라메터 실측치와 예측치의차이가 크지 않아 시뮬레이션을 통한 결과는 매우 신뢰할 수 있을 것으로 사료된다.

후속연구

따라서 향후 연구대상 실내수영장이 이러한 음향 설계에 따라 리모델링되어 진다면 충분한 음량감과 잔향감 및 확산감을 확보하여 음악의 사용과, 감독과 선수와의 원활한 의사소통이 가능한 우수한 실내수영장이 될 것이라고 판단된다. 또한 이러한 연구가 지속되고 자료가 축적된다면 향후 실내수영장의 음향 설 계시 유용한 자료로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.
실내수영장이 될 것이라고 판단된다. 또한 이러한 연구가 지속되고 자료가 축적된다면 향후 실내수영장의 음향 설 계시 유용한 자료로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.
음懿능을 평가를 하고자 한다. 이러한 연구결과는 향후 이와 유사한 실내수영장의 건립시 매우 유용한 자료로 쓰일 것으로사료된다.

참고문헌 (14)

국정훈, 정철운, 김재수 , 실내수영장의 음향특성에 관한 실험적 연구, 대한환경공학회 학술발표대회, 2006.11.2
국정훈, 정철운, 주덕훈, 김재수, 음향 시뮬레이션을 이용한 실내수영장의 음향성능개선, 대한환경공학회 학술발표대회, 2007.5.3
김대군, 김남돈, 김재수, 가변형 시스템을 갖는 다목적 홀의 건축음향성능 평가, 대한건축학회 학술발표대회 제28권, pp.24-25, 2008.10
김재수, 건축 음향설계, 개정 3판, 세진사, 2008.2
윤재현, 김재수, 가청화를 이용한 대형 실내체육관의 음향 성능평가에 관한 연구, 대한환경공학회 학술발표대회, pp.6-7, 2008.11
윤재현, 최둘, 김재수, Y 문예회관 실내체육관의 건축음향설계, 대한환경공학회 학술발표대회, pp.6-7, 2008.11
정철운, 국정훈, 윤재현, 김재수, 가청화를 이용한 실내수영장의 음향 성능평가에 관한 연구, 한국소음진동공학회 학술발표대회, 2007.5.10
Duncan Templeton, David Saunders, Acoustic Design, The Architectural Press, 1987
Heinrich Kuttruff : Room Acoustics, Elsevier Applied Science, 1991
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M.David Egan, Concepts in Architectural Acoustics, Mcgraw-hill book company, 1972
Michael Barron, The Architecture of Sound, 1986
Vern O. Kundsen and Cyril M. Harris, Acoustical Designing in Architecture, JOHN WILEY & SONS.INC,1955
Yochi Ando ; Architectureal Acoustic, Springer, 1998

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