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문제 정의
- 이 연구에서는 개별 및 복합소음의 수면방해 영향을 평가하기 위해 각 피험자의 침실에서 실험을 진행하였다. 실험음원으로는 도로교통소음, 인접세대 및 외부로부터 유입되는 영화/공사장 소음이 활용되었으며, 음원은 MP3와 매입형 이어폰을 통해 제시되었다.
- 이 연구에서는 개별소음과 복합소음이 유발하는 수면방해 정도를 조사하였다. 개별소음으로 도로교통 소음이 활용되었으며, 복합소음은 도로교통 소음과 인접세대로부터 유입되는 영화 소음과 외부에서 유입되는 공사장 소음이 함께 제시되었다.
가설 설정
- 1에 나타난 바와 같이 Rw55의 차음성능을 갖는 세대간 건식벽체를 필터화하여 음원의 주파수 특성을 조정하였다. 이때 건식벽체는 15T 방화보드 2겹, 흡음재 50T 그리고 공기층 50T로 구성되어 있으며 독립 스터드가 적용된 것으로 가정하였다.
제안 방법
- 수면방해 정도는 수면시간과 잠드는데 걸리는 시간, 수면에서 깨어난 횟수 등의 설문항목들을 각 피험자가 기상 후 15분이내에 평가함으로써 도출되었다. 그러나 주간 피로도, 졸려움, 음주 여부 등의 항목은 취침 전에 평가하도록 하였다. 이때 수면방해 등 주관적 반응 평가는 11점 척도(0:전혀, 10:엄청나게)를 활용하였다.
- TNO 모델에 따르면 소음으로 인한 수면방해는 시간적으로는 수면 지연 시기(sleep latency time), 수면 시기(sleep period) 그리고 수면 이후 시기(time awake)로 나누어진다. 따라서 설문지는 각 시기별 소음의 영향을 평가하기 위한 문항을 구분하여 제작되었으며, 그 외에 인구통계학적 요소 등을 추가하였다. 수면방해 정도는 수면시간과 잠드는데 걸리는 시간, 수면에서 깨어난 횟수 등의 설문항목들을 각 피험자가 기상 후 15분이내에 평가함으로써 도출되었다.
- 개별소음으로 도로교통 소음이 활용되었으며, 복합소음은 도로교통 소음과 인접세대로부터 유입되는 영화 소음과 외부에서 유입되는 공사장 소음이 함께 제시되었다. 또한 도로교통 소음 레벨이 고정되었을 때 영화 및 공사장소음 레벨을 변화시켜 S/N비의 영향을 조사하였다. 실험은 각 피험자의 침실에서 진행되었으며, 소음으로 인한 수면방해 정도는 아침 기상 후 설문지 평가를 통해 도출되었다.
- 또한 영화 소음은 Fig. 1에 나타난 바와 같이 Rw55의 차음성능을 갖는 세대간 건식벽체를 필터화하여 음원의 주파수 특성을 조정하였다. 이때 건식벽체는 15T 방화보드 2겹, 흡음재 50T 그리고 공기층 50T로 구성되어 있으며 독립 스터드가 적용된 것으로 가정하였다.
- 에서는 25~45 dBA의 도로교통소음이 사용되었으며, 대부분 30~35 dBA 범위 내에서 제시되었으나 이 연구에서는 야간 침실의 음환경과 S/N비를 고려하여 도로교통소음의 소음도를 35 dBA로 고정하였다. 또한 외부 및 인접세대에서 유입되는 공사장 및 영화 소음도는 30~45 dBA 범위에서 7.5 dBA 간격으로 분포하도록 조정하였다. 관련 연구(9,10)에는 내 · 외부 소음(에어콘, 노래, 대화)이 30~45 dBA에서 분포하였다.
- 또한 인접세대로부터 유입되는 영화소음은 영화 ‘스트리트 킹(street king)’ 가운데 10분 분량을 추출하였다.
- 이 연구에서 진행된 수면방해 실험 개요는 Table 1에 정리된 바와 같다. 먼저 개별소음의 영향을 살펴보기 위해 35 dBA의 소음도를 갖는 도로교통소음만 제시된 경우의 수면방해 정도를 살펴보았다. 이후 도로교통소음에 다양한 소음도의 공사장 소음과 영화소음을 함께 제시하여 복합소음원의 종류와 소음도의 영향을 조사하였다.
- 수면방해 실험에 사용된 도로교통소음은 교통량이 일정하여 소음레벨 편차가 적은, 왕복 6차선 규모의 일반도로에서 3분간 3회 녹음하였다. 이때 도로 폭은 약 40 m, 자동차의 속도는 약 60 km/h로 비교적 일정하였으며, 대형차 비율은 약 20 %였다.
- 따라서 설문지는 각 시기별 소음의 영향을 평가하기 위한 문항을 구분하여 제작되었으며, 그 외에 인구통계학적 요소 등을 추가하였다. 수면방해 정도는 수면시간과 잠드는데 걸리는 시간, 수면에서 깨어난 횟수 등의 설문항목들을 각 피험자가 기상 후 15분이내에 평가함으로써 도출되었다. 그러나 주간 피로도, 졸려움, 음주 여부 등의 항목은 취침 전에 평가하도록 하였다.
- 수면방해 평가 설문지는 TNO에서 제안하고 있는 소음과 위해성의 관계에 대한 24시간 모델을(15) 기반으로 작성되었다. TNO 모델에 따르면 소음으로 인한 수면방해는 시간적으로는 수면 지연 시기(sleep latency time), 수면 시기(sleep period) 그리고 수면 이후 시기(time awake)로 나누어진다.
- 또한 도로교통 소음 레벨이 고정되었을 때 영화 및 공사장소음 레벨을 변화시켜 S/N비의 영향을 조사하였다. 실험은 각 피험자의 침실에서 진행되었으며, 소음으로 인한 수면방해 정도는 아침 기상 후 설문지 평가를 통해 도출되었다.
- 가 제안한 ‘noise interrupted method’를 적용하였다. 음원은 기본적으로 잠자리엔 든 시간부터 1시간 제시되도록 하였으며, 1시간 이내에 잠이 들지 않았다면 이후 음원 제시를 멈추고 취침하도록 하였다. 그러나 음원 제시로부터 1시간 이내에 잠이 들었다면, 기상 시까지 음원이 제시되었다.
- 이 연구에서는 각 피험자의 침실에서 수면방해 실험이 진행되어 장비 설치가 제한됨에 따라 MP3 플레이어(Sony NW-E005)와 매입형 이어폰(Shure E3c)을 사용하여 음원을 제시하였다. 이를 위해 MP3 플레이어와 이어폰이 50 Hz~10 kHz 대역에서 평탄한 특성(±3 dB)을 갖도록 주파수 특성을 보정하였다.
- 이를 위해 MP3 플레이어와 이어폰이 50 Hz~10 kHz 대역에서 평탄한 특성(±3 dB)을 갖도록 주파수 특성을 보정하였다.
- 이 연구에서는 Vos가 제안한 5가지 가운데 유형 가운데 일반적인 차음성능(medium isolation)을 갖는 창호가 닫힌 경우를 적용하였다. 이를 위해 cut-off 주파수가 125 Hz이며, 옥타브 밴드별 음압감쇠가 2 dB인 low-pass 필터를 사용하여 도로교통소음과 공사장소음의 주파수 특성을 조정하였다.
- 먼저 개별소음의 영향을 살펴보기 위해 35 dBA의 소음도를 갖는 도로교통소음만 제시된 경우의 수면방해 정도를 살펴보았다. 이후 도로교통소음에 다양한 소음도의 공사장 소음과 영화소음을 함께 제시하여 복합소음원의 종류와 소음도의 영향을 조사하였다. 이때 복합소음과 도로교통소음의 소음도 차이는 신호 대 잡음비(signalto-noise ratio)로 표현할 수 있으며, 이 연구에서 복합소음과 도로교통소음간의 S/N비는 -5, +2.
대상 데이터
- 이때 도로 폭은 약 40 m, 자동차의 속도는 약 60 km/h로 비교적 일정하였으며, 대형차 비율은 약 20 %였다. 공사장소음은 야간 도로 정비 및 시설물 공사에 사용되는 브레이커와 천공기 등 건설기계소음과 망치질 소리가 주요 소음원인 건설현장에서 녹음되었다. 또한 인접세대로부터 유입되는 영화소음은 영화 ‘스트리트 킹(street king)’ 가운데 10분 분량을 추출하였다.
- 수면방해 실험은 2008년 12월부터 2009년 2월까지 약 3개월에 걸쳐 진행되었으며, 20·30대 성인 20명이 참여하였다.
- 수면방해에 대한 개별 및 복합소음의 영향을 조사하기 위해 도로교통소음과 공사장 소음 그리고 인접세대로부터 유입되는 영화소음을 실험음원으로 선정하였다. 도로교통소음은 주거지의 주소음원으로 이전 연구들에서(5~7) 활용되었으며, 공사장 소음은 도심지 공사 증가와 아파트 재건축 그리고 리모델링 공사 등으로 인해 소음관련 민원의 상당수를 차지하고 있다.
- 3와 같다. 실험에는 남자 12명, 여자 8명이 참여하였으며, 그 가운데 70 % 이상이 공동주택과 단독주택에 거주하는 것으로 나타났다. 또한 평소 수면시간으로 6~7시간을 선택한 비율이 55 %로 가장 높았으며, 피험자의 65 %가 11~12시에 잠자리에 드는 것으로 조사되었다.
- 이 연구에서는 개별 및 복합소음의 수면방해 영향을 평가하기 위해 각 피험자의 침실에서 실험을 진행하였다. 실험음원으로는 도로교통소음, 인접세대 및 외부로부터 유입되는 영화/공사장 소음이 활용되었으며, 음원은 MP3와 매입형 이어폰을 통해 제시되었다.
- 각 피험자는 개별 및 복합소음 7개 경우에 대해 7일간 평가에 참여하였으며, 피험자별 실험기간은 이어폰 착용에 대한 적응기간을 포함하여 평균 9~10일이 소요되었다. 실험이 각 피험자의 침실에서 진행됨에 따라 외부 소음의 영향을 최대한 배제하기 위해 주요 도로로부터 이격된 주택에 살고있는 이들을 피험자로 선정하였다. 발코니와 침실 창문은 모두 닫힌 상태로 유지되었으며, 실험 전 10분간 측정된 각 침실의 배경소음레벨은 평균 약 32 dBA로 실험에 적합한 것으로 판단되었다.
- 이 연구에서는 수면시 이어폰 착용으로 인한 불편함을 최소화하기 위해 평소 이어폰 착용 경험이 많은 20 · 30대를 피험자로 활용하였다.
데이터처리
- 11점 척도를 통해 평가된 평소 주거지의 소음환경에 대한 성가심, 피로도 및 잠들기 전 졸려움 정도와 수면방해의 상관관계 분석을 실시하였으며, 그 결과는 아래의 Table 5에 정리한 바와 같다. 평소 피험자가 경험하는 소음환경에 대한 성가심 반응과 잠들기전 졸려움 정도는 수면방해와 통계적 유의성을 보이지 못해 수면방해 실험결과에 영향을 미치지 못 하는 것으로 나타났다.
- ANOVA 분석결과 수면 시간이 다른 그룹에 대해서 통계적으로 유의한 차이(p<0.01)를 갖는 것으로 나타나 사후분석(post-hoc test)을 실시하였다.
- 수면방해 실험을 통해 도출된 수면방해와 복합소수면방해 실험에 참여한 피험자 그룹간 주관적 반응차이를 살펴보기 위해 분산분석(ANOVA)을 실시하였으며, 그 결과는 Table 4에 정리하였다. 그러나 음주 여부의 영향의 경우, 수면 전 음주를 한 그룹에 속한 피험자의 수가 적어 분석 대상에서 제외하였다.
이론/모형
- 음원 제시 및 평가방법으로는 Kuwano(9,10)가 제안한 ‘noise interrupted method’를 적용하였다.
- Vos(14)는 창호의 차음특성을 개방된 경우(wide open)부터 닫힌 경우(closed)까지 5단계로 구분하여 적용하였다. 이 연구에서는 Vos가 제안한 5가지 가운데 유형 가운데 일반적인 차음성능(medium isolation)을 갖는 창호가 닫힌 경우를 적용하였다. 이를 위해 cut-off 주파수가 125 Hz이며, 옥타브 밴드별 음압감쇠가 2 dB인 low-pass 필터를 사용하여 도로교통소음과 공사장소음의 주파수 특성을 조정하였다.
성능/효과
- 도로교통소음에 영화 소음을 함께 제시한 경우에는 1시간 이내에 잠이 든 피험자의 비율이 75 % 이하로 감소하였으며, 특히 영화소음이 45 dBA인 경우(이후 ‘T35+M45’로 표기)에는 65 %까지 감소하였다. 공사장 소음의 경우에도 이와 유사하게 소음도 증가에 따라 1시간 이내에 잠이 든 피험자의 비율이 65 %까지 감소하여 영화소음이 포함된 복합소음보다 그 감소폭이 보다 큰 것으로 나타났다.
- 5에 나타난 바와 같다. 대부분의 경우 1회 미만이었으며, T35+C37.5와 T35+C45의 경우에만 수면에서 깬 횟수가 평균 1회를 넘는 것으로 조사되었다. 또한 공사장 소음이 포함된 경우가 영화소음이 포함된 경우보다 수면에서 깨어난 횟수가 다소 높은 것으로 나타났으며, T35+M30와 T35+M37.
- 도로교통소음만 제시한 실험 이후 다음날 활동에 영향을 받았다고 응답한 피험자는 13명으로 실험에 참여한 피험자의 65 %로 조사되었다. 복합소음에 노출된 이후에는 개별소음보다 응답자가 증가할 것으로 예상하였으나 S/N비가 10 dB로 제시된 다음날에만 개별소음에 비해 응답자가 증가하였으며, S/N비가 -5, 2.
- 도로교통소음에 영화 소음을 함께 제시한 경우에는 1시간 이내에 잠이 든 피험자의 비율이 75 % 이하로 감소하였으며, 특히 영화소음이 45 dBA인 경우(이후 ‘T35+M45’로 표기)에는 65 %까지 감소하였다.
- 5 dB인 경우에는 공사장 소음이 포함된 복합소음이 개별소음에 비해 수면 방해 측면에서 주관적 반응이 현저히 변화하였으나 다음 날 활동에 부정적 영향을 증가시키지는 않는 것으로 나타났다. 또한 공사장 소음이 포함된 경우 S/N비가 -5, 2.5 dB일때 영화소음이 포함된 경우에 비해 응답자 수가 적었으나 S/N비가 10 dB일 때에는 응답자 수가 더 많은 것으로 나타났다. 이는 영화/공사장 소음 레벨이 배경소음 이상으로 증가할 경우 다음 날 활동에 영향을 받는 피험자의 수는 영화소음보다는 공사장 소음 변화에 보다 민감하다는 것을 의미한다.
- 실험에는 남자 12명, 여자 8명이 참여하였으며, 그 가운데 70 % 이상이 공동주택과 단독주택에 거주하는 것으로 나타났다. 또한 평소 수면시간으로 6~7시간을 선택한 비율이 55 %로 가장 높았으며, 피험자의 65 %가 11~12시에 잠자리에 드는 것으로 조사되었다.
- 실험이 각 피험자의 침실에서 진행됨에 따라 외부 소음의 영향을 최대한 배제하기 위해 주요 도로로부터 이격된 주택에 살고있는 이들을 피험자로 선정하였다. 발코니와 침실 창문은 모두 닫힌 상태로 유지되었으며, 실험 전 10분간 측정된 각 침실의 배경소음레벨은 평균 약 32 dBA로 실험에 적합한 것으로 판단되었다.
- 도로교통소음만 제시한 실험 이후 다음날 활동에 영향을 받았다고 응답한 피험자는 13명으로 실험에 참여한 피험자의 65 %로 조사되었다. 복합소음에 노출된 이후에는 개별소음보다 응답자가 증가할 것으로 예상하였으나 S/N비가 10 dB로 제시된 다음날에만 개별소음에 비해 응답자가 증가하였으며, S/N비가 -5, 2.5 dB로 제시된 경우에는 개별소음에 비해 오히려 응답자가 감소하였다. 특히 S/N비가 2.
- 01)를 갖는 것으로 나타나 사후분석(post-hoc test)을 실시하였다. 사후분석 결과 수면시간이 5시간 이하인 그룹의 경우에만 나머지 그룹과 주관적 반응과 유의한 차이를 보였으나 이 그룹의 피험자는 20명 가운데 1명에 불과해 통계적 차이는 의미가 없을 것으로 사료된다. 이는 이 연구에 참여한 피험자의 수면시간이 수면방해의 평가에 영향을 미치지 않는 것을 의미한다.
- 수면 방해 평가결과 Fig. 6과 같이 30 dBA의 영화/공사장 소음이 포함된 경우에는 모두 개별소음(T35)에 대한 수면 방해보다 낮게 평가되었으며 차이도 통계적으로 유의하였다. 그러나 S/N비가 2.
- 실험결과 피험자는 영화 소음보다는 공사장 소음이 포함된 복합소음이 제시되었을 때 잠에서 깨어나는 횟수 및 수면방해가 증가하였으며, 다음날 활동에 대한 영향 또한 증가하는 것으로 나타났다. 따라서 야간 공사장 소음으로 인한 수면방해를 방지하기 위해서는 소음도가 35 dB 이하로 유지될 수 있도록 소음방지 대책에 대한 강구가 필요할 것으로 사료된다.
- 또한 인접세대로부터 유입되는 영화소음은 영화 ‘스트리트 킹(street king)’ 가운데 10분 분량을 추출하였다. 실험에 사용된 도로교통소음, 공사장 소음 그리고 영화소음 모두 저주파 대역의 음압레벨이 높았으며 특히, 영화소음은 200 Hz 이하 저주파 대역의 음압레벨이 상대적으로 높은 것으로 나타났다.
- 이 연구에서는 설문지 평가를 통해 수면방해를 평가함에 따라 잠드는데 걸리는 시간 및 수면에서 깨어난 횟수 등의 평가항목은 전적으로 피험자의 기억에 의존할 수밖에 없었으며, 피험자의 즉각적인 반응에 대한 평가는 제한되었다. 따라서 향후에는 몸의 뒤척임(motility)이나 뇌파(EEG) 측정을 적용하여 피험자의 직접적이고 즉각적인 반응에 대한 보다 정밀한 연구가 진행되어야 할 것이다.
- 5 dB로 제시된 경우에는 개별소음에 비해 오히려 응답자가 감소하였다. 특히 S/N비가 2.5 dB인 경우에는 공사장 소음이 포함된 복합소음이 개별소음에 비해 수면 방해 측면에서 주관적 반응이 현저히 변화하였으나 다음 날 활동에 부정적 영향을 증가시키지는 않는 것으로 나타났다. 또한 공사장 소음이 포함된 경우 S/N비가 -5, 2.
- 11점 척도를 통해 평가된 평소 주거지의 소음환경에 대한 성가심, 피로도 및 잠들기 전 졸려움 정도와 수면방해의 상관관계 분석을 실시하였으며, 그 결과는 아래의 Table 5에 정리한 바와 같다. 평소 피험자가 경험하는 소음환경에 대한 성가심 반응과 잠들기전 졸려움 정도는 수면방해와 통계적 유의성을 보이지 못해 수면방해 실험결과에 영향을 미치지 못 하는 것으로 나타났다. 그러나 주간에 쌓인 피로도는 주관적 반응과 유의한 상관관계를 보였다.
- 그러나 주간에 쌓인 피로도는 주관적 반응과 유의한 상관관계를 보였다. 피로도는 수면 방해와 음의 상관관계를 보임에 따라 피로도가 증가할수록 수면방해는 감소하는 것으로 나타났다. 따라서 향후 수면방해 실험을 진행함에 있어 피험자의 주간 피로도를 통제하는 것이 필요할 것으로 사료된다.
후속연구
- 피로도는 수면 방해와 음의 상관관계를 보임에 따라 피로도가 증가할수록 수면방해는 감소하는 것으로 나타났다. 따라서 향후 수면방해 실험을 진행함에 있어 피험자의 주간 피로도를 통제하는 것이 필요할 것으로 사료된다.
- 이 연구에서는 설문지 평가를 통해 수면방해를 평가함에 따라 잠드는데 걸리는 시간 및 수면에서 깨어난 횟수 등의 평가항목은 전적으로 피험자의 기억에 의존할 수밖에 없었으며, 피험자의 즉각적인 반응에 대한 평가는 제한되었다. 따라서 향후에는 몸의 뒤척임(motility)이나 뇌파(EEG) 측정을 적용하여 피험자의 직접적이고 즉각적인 반응에 대한 보다 정밀한 연구가 진행되어야 할 것이다.
- 따라서 야간 공사장 소음으로 인한 수면방해를 방지하기 위해서는 소음도가 35 dB 이하로 유지될 수 있도록 소음방지 대책에 대한 강구가 필요할 것으로 사료된다. 또한 이 연구에서 도출된 소음 유형 및 소음도에 따른 수면방해 정도는 향후 소음 정책 결정에 활용 가능할 것으로 기대된다.
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