[논문]청감실험을 이용한 건축 설비소음의 규제기준 설정

주덕훈; 윤재현; 김재수

doi:10.5050/ksnve.2010.20.11.1001

청감실험을 이용한 건축 설비소음의 규제기준 설정
Establishment for Regulation Standards of Architectural Facility Noise Using Psycho-acoustic Experiment 원문보기

한국소음진동공학회논문집 = Transactions of the Korean society for noise and vibration engineering, v.20 no.11 = no.164, 2010년, pp.1001 - 1008

주덕훈 (원광대학교 대학원 건축공학과) , 윤재현 (원광대학교 대학원 건축공학과) , 김재수 (원광대학교 건축공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

The architectural, facility makes the housing environment more pleasant, while too much noise coming from machinery room is detrimental to the workers physically and mentally. Therefore, more sound insulation and sound proof policies are increasingly required. However, as the annoyance caused by facility noise is influenced by various human listening characteristics as well as physical characteristics such as sound pressure level, it requires subjective evaluation characteristics through acoustic-psychological approach. For this purpose, the facility noise in the machinery room was actually measured and analyzed in the field to understand physical characteristics, and the correlation between physical evaluation value and psychological response value through listening test. Further, this study aims at presenting the data to set the standards of 'Just noticeable difference' of the facility noise together with reasonable evaluation with psychological reaction, through the grading of facility noise using trend formula. In the result, 13 stages of physical properties were forecasted for each evaluation method, together with 'Just noticeable difference' using the grading of architectural facility noise.

주제어

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문제 정의

이 연구는 기존의 선행연구 결과를 토대로 하여 기계실내 설비소음의 청감실험을 실시하여 물리적 평가치와 심리적 반응치의 상관성 분석과 회귀식을 이용한 평가방법별 물리량을 파악하여 설비소음의 인지한계량의 기준을 제시하고자 하였으며 그 결과는 다음과 같다.
이 연구는 물리적인 측정치인 dB(A)와 심리적인 반응치를 비교· 분석하고 이들의 상관관계를 분석하여 설비소음에 대한 적절한 어휘선정(5) 및 최저 기준의 요구수준을 추출하고자 연구를 진행하였으며, 이를 위한 선행 연구에서는 청감실험을 통하여 일상생활 중에 겪게 되는 소음의 종류에 대한 표현어휘 168개 중 설비소음의 심리 평가를 위한 5개의 표현어휘를 추출하였다.
또한 근로자들의 소음피해를 최소화하기 위해 물리적 평가치와 심리적 반응치를 토대로한 설비소음의 인지한계량(just noticeable difference)의 조사연구가 필요한 실정이다. 이에 따라 이 연구에서는 기계실내에서 발생하는 설비소음의 물리적 특성을 파악하였으며 청감실험을 실시하여 물리적평가치와 심리적 반응치의 상관관계를 검토해 보았으며, 추세식을 이용한 설비소음의 등급화를 통하여 심리적 반응을 반영한 합리적인 평가를 이루기 위한 자료를 제시하고자 하였다.

제안 방법

(2) 5개의 평가방법과 심리적 반응의 정도를 추세선으로 나타내 회귀식으로 분석하여 심리반응에 해당하는 물리량을 예측해 보았다. 그 결과 설비소음의 차단성능 등급을 설정할 경우 각 등급 간의 간격은 평가방법에 따라 5 dB(A), PSIL- 5 dB, 산술평균-5 dB, N-5, NR-5의 등급차이가 적절하다고 판단되었다.
그 결과 ‘크다’, ‘시끄럽다’, ‘신경쓰인다’, ‘불쾌하다’, ‘둔탁하다’의 5개 어휘를 선정되었다 그러나 Zwicker의 심리 음향적 파라미터인 loudness, sharpness, fluctuation strength, unbiased annoyance, tonality와 ‘둔탁하다’는 연관성이 적은 것으로 나타나, 둔탁하다를 제외하여 청감실험을 진행하였으며 응답지(sheet)의 구성은 Fig. 3과 같이 13단계 SD척도를 이용하여 피 실험자가 각 평가어휘에서 느끼는 감정을 바탕으로 설비소음에 노출 시 그 느낌의 표현이 적합한 정도를 물었다.
또한 13점 척도에 대해서 청감실험시 1점 전혀 그렇지 않다 부터 13점 매우 그렇다로 나뉘었으며, ‘전혀 그렇지 않다’는 거의 소리가 들리지 않는다는 의미로 설명을 하였으며, ‘매우 그렇다’는 너무 커서 청력기관에 문제가 생기는 등 참기 힘들다의 의미로 ‘참을수 있는 한계’에 대해 느끼는 기준에 대하여 그 평가를 진행하였다.
1로 재생하였으며, 사용된 장비는 L사의 LA-7800앰프와 주파수 범위 25 Hz~30 kHz 범위의 스피커 LA-4800V를 사용하였다. 또한 녹음된 음원의 음압레벨을 똑같이 재현하기 위해 무향실에서 소음계를 통해 음압을 동일하게 하여 실험을 실시하였다.
소음을 평가하기 위해서는 소음의 물리적인 측정뿐만 아니라 수음자의 반응 또한 객관적으로 정량화하는 과정이 필요하다. 이를 위해 일정한 조건 하에서 발생하는 32개의 설비소음⁽³⁾을 설비기계가 정상적으로 가동한 상태에서 음압레벨을 측정⁽¹⁾하였으며, 음압레벨의 측정은 KS B 6360(펌프의 음압레벨 측정방법)에 의거하여 기계실 내에 설치되어있는 설비기계로부터 1.5 m 떨어진 지점에서 30초간 DAT를 이용하여 현장에서 녹음⁽²⁾하였다.
청취음원은 각종 설비기계가 밀집되어 있는 기계실에서 DAT를 이용해 녹음한 음원을 Cool Edit Pro 2.1을 이용하여 Fig. 4와 같이 편집 · 제작하였고, 피험자는 청감실험실에 앉아 무순으로 배열한 음원을 2초 간격으로 10초 동안 들려준 후 평가하게 하고 10초를 쉬게 한 후 다음 음원을 청취하도록 하였다.

대상 데이터

15~20 kHz이다. 설비기계는 Table 1과 같이 모두 32개를 측정하였으며⁽¹⁾ 설비기계의 주파수별 특징과 음압레벨은 Fig. 1과 같다.
5%)으로 대부분의 피험자가 설비기계에 대한 기초적인 지식이 있는 건축공학 전공자를 대상으로 하였다. 실험실의 제원은 Fig. 2와 같으며 500 Hz에서 잔향시간(RT)은 0.09초, 음성명료도(D50)는 99.9 %, 음성전달지수(RASTI)는 93 %로서 무향실(anechoic chamber)과 같은 조건을 갖춘 실험실이며, 각 좌석별 음압레벨 표준편차는 약 1 dB 정도이다. 또한 청취음원의 경우 음원의 재현을 위해 녹음 음원을 Cool Edit Pro 2.
청감실험은 원광대학교 청감실험실 내에서 실시되었으며, 실험에 참여한 피험자는 20∼36세의 정상청력을 지닌 남자 99명(82.5 %)과 여자 21명(17.5%)으로 대부분의 피험자가 설비기계에 대한 기초적인 지식이 있는 건축공학 전공자를 대상으로 하였다.
측정에 사용된 Microphon은 G.R.A.S.사의 1/2 Microphon 40AF를 사용하였으며, 주파수 범위는 3.15~20 kHz이다. 설비기계는 Table 1과 같이 모두 32개를 측정하였으며⁽¹⁾ 설비기계의 주파수별 특징과 음압레벨은 Fig.

데이터처리

청감실험에 의한 평가방법(4)은 dB(A)(A보정 음압 레벨), PSIL(회화방해레벨), N값(실내소음등급), NR 곡선(소음평가곡선), 산술평균(1∼4 kHz)을 이용하여 평가하였다.

성능/효과

(1) 통계 프로그램인 SPSS를 활용한 Peason 적률 상관계수를 이용하여 물리적 평가방법과 심리적 반응치와의 상관성 분석결과 dB(A), NR, 산술평균에 의한 평가방법은 ‘크다’의 어휘와 큰 상관관계를 보이고 있으며, PSIL과 N값에 의한 평가방법은 ‘시끄럽다’의 어휘와 높은 상관관계를 보였다.
(3) 기계실내 건축설비소음의 인지한계량의 기준 설정시 13단계의 척도 중 참기 힘든 단계로 반응하기 시작하는 “약간”의 7단계에서 최저레벨을 기준으로 하여야 할 것으로 판단되었다.
(b)를 통하여 32개의 청감실험용 음원의 물리적 평가치를 살펴보면 dB(A)는 음압레벨이 가장 낮은 1번 음원인 ‘공조기’가 66 dB(A)로 나타났고, 음압레벨이 가장 높은 32번 음원인 ‘비상발전기’가 103 dB(A)로써 매우 높게 나타났음을 알 수 있다.
4개의 청감평가어휘를 이용하여 건축설비소음의 물리적 평가지표로 가장 많이 사용되는 dB(A)와 심리적 반응치의 상관성을 분석해 본 결과 대부분 높은 상관성을 보였으며, 표준편차 역시 각 음원에 대해 대부분이 높은 결과를 보였다.
Fig. 10의 결과로 보아 기계실내 건축설비소음의 인지한계량의 기준은 4가지 어휘에 대하여 7단계에서 평균을 구한 후 등급간격 5로 반올림해 본 결과 각 평가 방법별로 80 dB(A), PSIL-70 dB, N-75, NR-75, 산술평균-75 dB이 적절하며, 이와 같은 결과는 각 평가방법에 의한 기계실내 설비소음의 최저기준 설정 시 유용한 자료로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.
Table 3의 Pearson 상관계수를 살펴보면 dB(A), NR, 산술평균에 의한 평가방법은 0.882, 0.844, 0.872로 ‘크다’의 어휘와 큰 상관관계를 보이고 있으며, PSIL 과 N값에 의한 평가방법은 0.886, 0.791로 ‘시끄럽다’의 어휘와 높은 상관관계를 보였다.
(2) 5개의 평가방법과 심리적 반응의 정도를 추세선으로 나타내 회귀식으로 분석하여 심리반응에 해당하는 물리량을 예측해 보았다. 그 결과 설비소음의 차단성능 등급을 설정할 경우 각 등급 간의 간격은 평가방법에 따라 5 dB(A), PSIL- 5 dB, 산술평균-5 dB, N-5, NR-5의 등급차이가 적절하다고 판단되었다.
(3) 기계실내 건축설비소음의 인지한계량의 기준 설정시 13단계의 척도 중 참기 힘든 단계로 반응하기 시작하는 “약간”의 7단계에서 최저레벨을 기준으로 하여야 할 것으로 판단되었다. 그 최저레벨의 결과 값은 80 dB(A), PSIL-70 dB, N-75, NR-75, 산술평균-75 dB이 바람직하다고 사료된다. 이상의 연구결과에서 향후 건축설비소음의 심리평가를 위해서는 현재 사용되고 있는 음압레벨(dB(A))의 평가지표와 함께 음질을 평가하는 파라미터를 고려한 새로운 물리적 평가지수의 개발이 필요할 것으로 나타나며, 이 연구의 결과는 건축설비소음의 심리 평가를 위한 보다 객관적인 평가 자료로써 사용될 수 있을 것이라 사료된다.
따라서 설비소음의 차단성능 등급을 설정할 경우 각 등급 간의 간격은 평가방법에 따라 dB(A), PSIL, 산술평균값은 약 5 dB의 등급설정이 청감 상가장 적절하고 N값과 NR은 약 N-5, NR-5의 등급 차이가 적절하다고 사료된다.
또한 각 표에 나타난 평가어휘들에 대한 주관적 심리 반응단계에 대한 물리량을 예측해본 결과 “전혀”의 1단계에서 “매우”의 13단계로 구분하였을 때 각 단계별 지수차이는 Fig. 10과 같이 dB(A)는 4.52∼4.72, PSIL은 4.53∼4.77, 산술평균은 4.25∼4.48로 나타났으며, N값은 3.74∼3.96으로 가장 낮게 나타났고, NR은 4.78∼5.02로 다소 높게 나타났다.

후속연구

그 최저레벨의 결과 값은 80 dB(A), PSIL-70 dB, N-75, NR-75, 산술평균-75 dB이 바람직하다고 사료된다. 이상의 연구결과에서 향후 건축설비소음의 심리평가를 위해서는 현재 사용되고 있는 음압레벨(dB(A))의 평가지표와 함께 음질을 평가하는 파라미터를 고려한 새로운 물리적 평가지수의 개발이 필요할 것으로 나타나며, 이 연구의 결과는 건축설비소음의 심리 평가를 위한 보다 객관적인 평가 자료로써 사용될 수 있을 것이라 사료된다.
이와 같은 결과는 고소음에 노출되어 있는 근로자들에 대한 소음 규준 설정시 유용한 자료로 활용될 수 있으리라 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	고소음에 직접적으로 노출되어있는 근로자들의 소음피해를 최소화하기 위해 필요한 것은 무엇인가?	또한 근로자들의 소음피해를 최소화하기 위해 물리적 평가치와 심리적 반응치를 토대로한 설비소음의 인지한계량(just noticeable difference)의 조사연구가 필요한 실정이다. 이에 따라 이 연구에서는 기계실내에서 발생하는 설비소음의 물리적 특성을 파악하였으며 청감실험을 실시하여 물리적평가치와 심리적 반응치의 상관관계를 검토해 보았으며, 추세식을 이용한 설비소음의 등급화를 통하여 심리적 반응을 반영한 합리적인 평가를 이루기 위한 자료를 제시하고자 하였다.
	고소음에 직접적으로 노출되어있는 근로자들이 받는 피해는 무엇이 있는가?	생활의 질이 향상됨에 따라 쾌적한 음환경에 대한 요구가 증가하게 되어 건물 내 · 외부에서 발생하는 건축 설비 소음에 대한 피해가 증가하고 있으며, 특히 기계실 내 설비기계에서 발생하는 고소음에 직접적으로 노출되어있는 근로자들은 청력장애와 같은 신체적, 정신적인 소음피해를 받고 있어 기계실내 설비소음에 대한 차음 및 방음 대책 수립이 절실히 요구되어지고 있는 실정이다.
	설비소음에 의한 annoyance는 무엇에 영향을 받는가?	설비소음에 의한 annoyance는 소음자체의 음압레벨과 같은 물리적 특성뿐만 아니라 인간이 가지고 있는 복잡한 형태의 청감특성 영향을 함께 받기 때문에 음향심리학적인 접근을 통한 주관적 평가특성이 함께 반영되어야 하지만 지금까지의 설비소음에 대한 평가는 물리적 특성만을 고려한 평가만 이루어졌을 뿐 주관적 평가에 대한 특성은 반영되지 않아 대책 후에도 많은 불만족이 제기되고 있다.

참고문헌 (5)

Kook, J. H. and Jung, C. W. and Jung, E. J.
Kim, J. S., 2004, Architectural Acoustic Design,
Kim, J. S., 2007, The Science of Noise &
Byun W. S. and Choi D., 2009, “A Study on
You, H. J. and Jung, E. J. and Kim, J. S.,

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표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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