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문제 정의
- 따라서 본 논문에서는 실내 흡음재 설치를 통해 양이간 음량차의 변화를 측정하고 이를 음절테스트 결과와 비교하여, 양이간 음량차가 학생의 청각적 음성명료도(speech intelligibility)에 미치는 영향에 대해 밝히고자 한다.[7,8]
- 그래프의 Y 축은 양이간 음량차 측정결과를 나타낸 것이며 그 값이 양수일 경우 좌측 귀의 음향인자가 우측귀보다 큰 것이고, 음수일 경우 우측 귀의 음향인자가 좌측 귀보다 더욱 큰 것으로 평가할 수 있다. 또한 그래프에는 음압레벨의 형태에 따른 최소 변화 감지폭 값을 음영으로 표시하여 청취자가 양이간 음량차를 청각적으로 인지할 수 있는지에 대한 평가기준으로 삼고자 하였다.
- 본 연구는 벽체의 흡음성능이 인접한 청취자의 양이간 음량차를 상승시키는 요인으로 작용하여 음성명료도에 영향을 미칠 수 있다는 가설을 기반으로 이를 검증하고자 하였다. 즉, 현재까지 사용되어온 단이 지표를 이용해 밝혀낼 수 없었던 양이간 음량차가 음성명료도에 미치는 영향에 대한 사전 연구이다.
- 441로 나타나 유의미한 부(-)의 상관관계에 있음을 알 수 있었다. 이것은 측벽 마감재의 흡음성능에 의해 양이간 음량차가 커질수록 학생의 음성명료도가 저해될 수 있음을 시사하는 바이다.
- 즉, 현재까지 사용되어온 단이 지표를 이용해 밝혀낼 수 없었던 양이간 음량차가 음성명료도에 미치는 영향에 대한 사전 연구이다. 이를 위해 본 연구에서는 대상공간을 설정하고 벽체에 흡음재를 설치하기 전과후의 양이간 음량차를 측정하고 음절테스트 결과와의 상관관계를 분석하여 두 인자간의 상관성을 밝히고자 하였으며 그 결과는 아래와 같이 요약할 수 있다.
제안 방법
- 4에 나타난 바와 같다. 1회 실험시 20명의 학생들은 강의실을 전반부, 중반부, 후반부에 설정된 측정점에서 총 3회에 걸쳐 평가를 수행함으로써 강의실 전체 영역에 대한 주관적 평가가 이루어지도록 하였다.
- 또한 실내 흡음력 변화에 따른 양이간 음량차와 이로인한 음성명료도를 파악하기 위하여 강의실의 측벽에 흡음재를 설치하기 전과 후 총 2회에 걸쳐 진행되었다. 음절테스트 수행시 피실험자의 평가 위치는 실내음향성능의 측정 위치와 동일하게 설정하였으며 그 위치는 Fig.
- 양이간 음량차에 따른 음성명료도의 차이를 평가하기 위하여 C대학교 강의실을 대상으로 벽체에 흡음재를 설치하기 전과 후 위치별 좌측 귀와 우측 귀의 음압레벨을 측정한 뒤 양이간 음량차를 산출하였다. 또한 양이간 음량차에 따른 음성명료도의 차이를 파악하기 위하여 음향성능 측정점과 동일한 위치에서 음절테스트를 실시해 상관관계를 분석하였다.
- 본 연구에서는 이처럼 실제 공간에서 실내 마감자재에 의해 발생할 수 있는 양이간 음량차를 구현하기 위하여 강의실의 양 측벽에 흡음재를 설치하였다. 또한 흡음시 뒷벽에 의한 반사음의 영향을 배제하기 위하여 뒷벽 또한 흡음재를 설치하였다.
- L을 사용하였다. 수음점 설정시 강의실 내 위치별 양이간 음량차를 보다 면밀히 검토하기 위하여 전체 110개 좌석 중 60개의 측정점을 선정해 실내 음향성능을 측정하였으며, 각 수음점의 높이는 책상에 앉은 학생의 귀를 기준으로 바닥에서 1.2 m 높이로 설정하였다. Fig.
- 실내 흡음력에 의해 발생한 양이간 음량차가 음성인지성능에 미치는 영향을 조사하기 위하여 음절테스트를 시행하였다. 다음의 Fig.
- 5 m 높이에 설치하였다. 실내음향성능 측정시 음원신호는 MLS를 사용하였으며 출력 음압레벨은 실제 강의자의 음성을 기준으로 설정해 음원으로부터 1 m 앞에서 측정하였을 때 약 75 dB(A)[9]로 일정하게 방사하였다. 양이간 음압레벨의 측정시 이를 객석에서 1/3 옥타브밴드로 약 10초간 3회 측정한 뒤 그 평균값을 사용하였다.
- 양이 녹음시스템으로 실내음향성능을 측정하고 계산공식을 이용해 양이간 음량차를 산출하였다. 이를 바탕으로 수음점 위치별 양이간 음량차 변화를 알아보기 위해 음원으로부터의 수평거리에 따른 양이간 음량차를 Fig.
- 양이간 음량차가 음성전달성능에 미치는 영향을 조사하기 위하여 음압레벨을 측정한 위치에서 흡음재를 설치하기 전과 후에 청취시험을 수행하였다. 시험시 주관적 음성전달성능을 평가하기 위해 음절 테스트 법(syllable articulation test)을 선택하였다.
- 양이간 음량차에 따른 음성명료도의 차이를 평가하기 위하여 C대학교 강의실을 대상으로 벽체에 흡음재를 설치하기 전과 후 위치별 좌측 귀와 우측 귀의 음압레벨을 측정한 뒤 양이간 음량차를 산출하였다. 또한 양이간 음량차에 따른 음성명료도의 차이를 파악하기 위하여 음향성능 측정점과 동일한 위치에서 음절테스트를 실시해 상관관계를 분석하였다.
- 양이간 음량차와 음성전달성능의 상관관계를 파악하기 위하여 강의실의 흡음재 설치에 따른 양이간 음량차 변화와 음절테스트 정답률의 변화에 대한 상관관계를 분석하였으며 그 결과를 Table 6과 Fig. 10에 정리하였다.
- 음원은 사람의 음성을 구현하기 위해 무지향성 스피커를 사용하였으며 설치 위치는 강연시 강사의 입을 기준으로 하여 강단의 중앙부 바닥에서 1.5 m 높이에 설치하였다. 실내음향성능 측정시 음원신호는 MLS를 사용하였으며 출력 음압레벨은 실제 강의자의 음성을 기준으로 설정해 음원으로부터 1 m 앞에서 측정하였을 때 약 75 dB(A)[9]로 일정하게 방사하였다.
- 피실험자는 무지향성 스피커를 통해 출력된 음절을 2초 동안 듣고 4초간 받아 적도록 함으로써 그 정답률을 통해 음성전달성능을 평가하였다.
- 흡음재의 설치에 따른 양이간 음량차의 변화를 알아보기 위하여 양쪽 귀의 실내음향성능을 측정하였다. 강의실의 실내음향성능 측정에 있어서 실험일시 및 측정기기의 선택, 음원의 특성 등은 사전에 현장 사정을 감안하여 조사·선택되었으며 모든 실측은 KS F 2864(실내 공간의 잔향 시간과 음향 변수 측정 방법)에 따라 시행하였다.
대상 데이터
- 음절 테스트란 피실험자가 음원으로부터 방사된 단음절의 시험용 음원을 듣고 받아 적는 방법을 말하며, 그 정답률을 통해 공간에서 청자의 음성명료도를 평가하는 것이다. 각 시험에 사용된 음절은 의미가 없는 단음절로써 음소별로 난이도의 균형을 이루고 있는 음절목록을 선택하였으며, 발음상 중복되는 음절은 제외하였다. 다음의 표 3은 음절테스트에 사용된 음원목록의 예시를 나타내고 있다.
- 객석에서의 측정시 사람의 머리전달함수(HTRF)와 귀의 지향특성을 적용하기 위해 Head Acoustic 사의 양이녹음시스템(binaural recording system)인 HMS III.L을 사용하였다. 수음점 설정시 강의실 내 위치별 양이간 음량차를 보다 면밀히 검토하기 위하여 전체 110개 좌석 중 60개의 측정점을 선정해 실내 음향성능을 측정하였으며, 각 수음점의 높이는 책상에 앉은 학생의 귀를 기준으로 바닥에서 1.
- 대상 강의실은 4면 중 3면이 콘크리트 벽체이며, 나머지 한 면은 유리창으로 이루어져 있다. 또한 바닥은 콘크리트 슬래브 위에 비닐타일이 설치되어 있으며 천장은 흡음 텍스타일로 구성되어 있다.
- 본 연구의 대상으로 사용된 C 대학교 강의실은 약 110명의 학생을 수용할 수 있는 중규모 강의실로써 가로로 긴 장방형의 형태를 갖추고 있다. 강사의 연설을 위해 강의실의 전면에는 칠판 및 교탁과 함께 약 30cm 높이의 강단이 설치되어 있다.
- 또한 흡음시 뒷벽에 의한 반사음의 영향을 배제하기 위하여 뒷벽 또한 흡음재를 설치하였다. 실험을 위해 강의실에 설치한 흡음재는 중․고주파수 대역의 흡음성능이 우수한 다공질성 흡음재를 사용하였다.
- 음절테스트에 사용한 음원은 무향실에서 녹음하여 아나운서의 음성을 사용하였다. 음절테스트 수행 시 각 음절을 발생시키는 음원으로 무지향성 스피커를 사용하였으며 그 위치는 강의시 강사의 위치인 강단의 중앙부에 설정하였다. 또한 음원의 출력음압레벨은 약 75 dB(A)로 실내음향성능 측정시와 동일하게 설정하였다.
- 음절테스트에 사용한 음원은 무향실에서 녹음하여 아나운서의 음성을 사용하였다. 음절테스트 수행 시 각 음절을 발생시키는 음원으로 무지향성 스피커를 사용하였으며 그 위치는 강의시 강사의 위치인 강단의 중앙부에 설정하였다.
- 청취시험은 한국어를 모국어로 사용하는 C 대학교 학생 중 22세에서 25세의 학생 20명을 대상으로 실시하였으며, 실험 전 설문조사 결과 모두 정상청력을 소유하고 있는 것으로 나타났다.
데이터처리
- 실내음향성능 측정시 음원신호는 MLS를 사용하였으며 출력 음압레벨은 실제 강의자의 음성을 기준으로 설정해 음원으로부터 1 m 앞에서 측정하였을 때 약 75 dB(A)[9]로 일정하게 방사하였다. 양이간 음압레벨의 측정시 이를 객석에서 1/3 옥타브밴드로 약 10초간 3회 측정한 뒤 그 평균값을 사용하였다.
이론/모형
- 강의실의 실내음향성능 측정에 있어서 실험일시 및 측정기기의 선택, 음원의 특성 등은 사전에 현장 사정을 감안하여 조사·선택되었으며 모든 실측은 KS F 2864(실내 공간의 잔향 시간과 음향 변수 측정 방법)에 따라 시행하였다.
- 양이간 음량차가 음성전달성능에 미치는 영향을 조사하기 위하여 음압레벨을 측정한 위치에서 흡음재를 설치하기 전과 후에 청취시험을 수행하였다. 시험시 주관적 음성전달성능을 평가하기 위해 음절 테스트 법(syllable articulation test)을 선택하였다. 음절 테스트란 피실험자가 음원으로부터 방사된 단음절의 시험용 음원을 듣고 받아 적는 방법을 말하며, 그 정답률을 통해 공간에서 청자의 음성명료도를 평가하는 것이다.
성능/효과
- 1) 양이간 음량차와 음원으로부터의 수평거리의 상관관계를 분석한 결과, 측벽의 흡음력과 양이간 음량차와 높은 상관관계를 나타내고 있으며 특히 측벽에 흡음재를 설치할 경우 선형상관계수(R2) 값이 0.793으로 나타나 두 인자 간에 매우 유의한 상관관계가 있음을 알 수 있었다.
- 2) 측벽에 흡음재를 설치하기 전과 후 측정한 양이간 음량차의 상승과 음절테스트 점수 향상율의 상관관계를 비교한 결과 R 값이 약 -0.441로 나타나 유의미한 부(-)의 상관관계에 있음을 알 수 있었다. 이것은 측벽 마감재의 흡음성능에 의해 양이간 음량차가 커질수록 학생의 음성명료도가 저해될 수 있음을 시사하는 바이다.
- 결론적으로 벽체의 흡음력에 의해 측면 반사음의 크기가 변화하며 이것이 사람의 좌․우귀에 다르게 입사함으로써 청취자는 양쪽 귀의 음량 차이를 인지할 수 있음을 보여주는 것이다.
- 이것은 공간의 규모와 대상 공간이 교사의 음성전달성능이 매우 중요한 강의실임을 감안할 때 잔향시간은 지나치게 길고 명료도(D50, STI)는 낮은 것으로 나타나 강의실로 적합하지 않은 음환경 임을 알 수 있었다. 그러나 측벽에 흡음재를 설치한 후 잔향시간은 약 0.85초로 감쇠하였고 D50은 약 55.3%, STI는 0.61로 상승함으로써 용도에 부합하는 음환경이 조성되었음을 알 수 있었다. 음압레벨의 경우 흡음재를 설치하기 전과 후의 편차가약 1.
- 는 우측 귀에서 측정된 음압레벨이다. 따라서 위의 식을 통해 계산한 결과가 양수일 경우 좌측에서 입사된 소리가 우측에서 입사된 소리보다 음압레벨이 큰 것을 의미하며 음수일 경우 우측에서 입사된 소리의 음압레벨이 좌측에서 입사된 소리보다 크다는 것을 의미한다.
- 즉, 양이간 음량차가 증가할수록 음절테스트 정답률의 향상 폭이 낮아지는 경향을 보이고 있음을 의미한다. 따라서 측벽의 높은 흡음력에 의해 양이간 음량차가 발생할 수 있으며, 이는 곧 학생의 음성전달성능을 저해하는 요소로 작용할 수 있음을 알 수 있었다.
- 또한 실내 흡음재 설치 후 양이간 음량차와 음원으로부터의 수평거리에 대한 상관관계를 분석한 결과 R값이 약 0.890, R2값이 약 0.793으로 나타나 두 인자 사이에 매우 높은 수준의 상관관계가 성립하고 있음을 알 수 있었다.
- 분석결과 양이간 음량차와 음절테스트 정답상승률의 상관계수 R이 약 -0.441로 나타나 두 인자 간에 부의 상관관계에 있음을 알 수 있었다. 즉, 양이간 음량차가 증가할수록 음절테스트 정답률의 향상 폭이 낮아지는 경향을 보이고 있음을 의미한다.
- 음절테스트 결과 흡음재를 설치하기 전에 실시한 실험의 정답률은 평균 약 73.1%로 나타났으며, 흡음재 설치 후에는 약 78.0%로 정답률이 상승한 것으로 나타났다. 이는 흡음력의 증가에 따라서 잔향시간이 줄어들고 음성명료도가 향상된 결과로 판단된다.
- 이 밖에도 음절테스트는 실내음향성능을 측정한 동일한 시간대에 수행되었으며 실험시 강의실의 암소음레벨은 평균 약 34 dB(A)이었다.[16]
- 441로 나타나 두 인자 간에 부의 상관관계에 있음을 알 수 있었다. 즉, 양이간 음량차가 증가할수록 음절테스트 정답률의 향상 폭이 낮아지는 경향을 보이고 있음을 의미한다. 따라서 측벽의 높은 흡음력에 의해 양이간 음량차가 발생할 수 있으며, 이는 곧 학생의 음성전달성능을 저해하는 요소로 작용할 수 있음을 알 수 있었다.
- 청취시험 결과의 채점에 있어서 한국어 표준발음법을 기준으로 동일한 발음을 갖는 음절은 모두 정답으로 인정하였는데, 예를들면 ‘젓’이라는 음절의 경우 표준 발음인 ‘젇’과 실제 음원인 ‘젓’ 외에도 동일한 발음인 ‘젖’ 또한 정답으로 인정하였다.
- 측정 결과 흡음재 설치 전 양이간 음량차의 절대값 평균은 약 0.42 dB(A)로 나타났다. 이는 거의 모든 수음점에서 사람의 양쪽 귀에 거의 동일한 음량의 음에너지가 입사되고 있음을 의미한다.
- 측정 결과 흡음재를 설치하기 전 강의실의 잔향시간은 평균 약 1.59초이고 D50은 약 37.5%이며 STI 값은 0.48임을 알 수 있었다. 이것은 공간의 규모와 대상 공간이 교사의 음성전달성능이 매우 중요한 강의실임을 감안할 때 잔향시간은 지나치게 길고 명료도(D50, STI)는 낮은 것으로 나타나 강의실로 적합하지 않은 음환경 임을 알 수 있었다.
- 특히 강의실의 좌·중·우측에서 측정한 결과의 평균이 위치 별로 각각 -2.2 dB(A), 0.7 dB(A), 2.1 dB(A)로 나타남에 따라 강의실 중앙부의 양이간 음량차 변화는 크지 않은데 반해 벽체에 인접한 구역은 양이간 음량차가 크게 변화한 것으로 나타났다.
- 이는 거의 모든 수음점에서 사람의 양쪽 귀에 거의 동일한 음량의 음에너지가 입사되고 있음을 의미한다. 특히 강의실의 좌측 및 중앙, 우측의 양이간 음량차 평균이 각각 -0.5 dB(A), 0.0 dB(A), 0.5 dB(A)로 나타났는데, 음원으로 사용한 MLS 신호와 같이 연속된 음원에 대한 음압레벨 최소변화감지폭이 약 1 dB(A)이며, 음악 및 말소리와 같이 불연속적인 음원에 대한 최소변화감지폭이 약 3 dB(A)임을 감안할 때 청취자는 양이간 음량차를 인식할 수 없을 것으로 판단된다. 또한 이를 통해 강의실 전체에 걸쳐 매우 고른 반사음이 분포하고 있는 것으로 평가할 수 있다.
후속연구
- 그러나 본 논문은 측벽의 흡음력을 다양하게 변화 시키지 못함으로 인해 측벽의 단계적인 흡음력증가에 따른 양이간 음량차의 변화와 그에 따른 음성명료도의 변화에 대한 상관관계를 규명할 수 없을뿐더러, 흡음재의 흡음성능에 따른 주파수대역별 음에너지의 변화와 음성명료도와의 상관관계를 비교하지 못했다. 또한 이러한 양이간 음량차에 따른 음성명료도의 변화가 실제 학생의 학업 성취도에 영향을 미치는 지에 대한 명확한 결론을 내리기 어렵다.
- 또한 이러한 양이간 음량차에 따른 음성명료도의 변화가 실제 학생의 학업 성취도에 영향을 미치는 지에 대한 명확한 결론을 내리기 어렵다. 따라서 향후 추가적인 연구를 통해 측벽의 흡음력 증가에 따른 양이간 음량차가 학생의 학업 성취도에 미치는 영향에 대한 추가적인 연구가 진행되어야 할것으로 판단된다.
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