[논문]공동주택 내 비상방송설비의 음성명료도 실태 분석 및 재실자 인지성 개선방안 연구

오소영; 조현민; 이영주; 이민주; 윤명오

doi:10.7731/kifse.2018.32.4.060

공동주택 내 비상방송설비의 음성명료도 실태 분석 및 재실자 인지성 개선방안 연구
A Study on the Improving Speech Intelligibility of Emergency Broadcast Equipment in the Apartments 원문보기

한국화재소방학회 논문지= Fire science and engineering, v.32 no.4, 2018년, pp.60 - 68

오소영 (건일엠이씨) , 조현민 (서울시립대학교 건축공학과) , 이영주 (서울시립대학교 방재공학과) , 이민주 (한국시설안전공단 건축시설성능실) , 윤명오 (서울시립대학교 방재공학과)

초록
AI-Helper

공동주택의 복잡한 평면 구조와 향상된 벽간 차음성능으로 인해 화재상황의 전달 및 인지가 어려워 피해가 증가되고 있는 실정이다. 본 연구에서는 국내 공동주택 평면 형태를 대상으로 소방시설 중 비상방송설비의 명료성에 대한 실태분석을 진행하였다. 아울러 피난방송의 명확한 인지를 위한 음성명료도 개선 방안을 시뮬레이션을 통해 분석하였다. 현장측정 결과 72, 84, 101 Type 모두 국내 경보설비기준인 90 dBA를 R1 지점에서 만족하지 못하는 것으로 나타났다. 또한 72 Type의 L1 지점(거실) 79.8 dBA를 제외하고는 모든 측정지점에서 출입문을 열었을 때와 닫았을 때 모두 NFPA 기준 75 dBA를 만족하지 못하는 것으로 평가되었다. 침실의 출입문 개구 상태를 기준으로 국내 화재안전기준에서 제시된 1 m 이격지점에서 90 dBA 이상을 만족시 각 침실에서 NFPA 기준인 음압레벨 75 dBA와 CIS 0.7을 만족하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

Due to the complicated plan structure of the apartment units and the improved room-to-room sound insulation performance, it is difficult to communicate and recognize the fire situation by emergency broadcast equipment. In this study, speech intelligibility was measured and analyzed for three types of apartment unit by emergency broadcast equipment on various measurement points. Simulations were also conducted to improve the speech intelligibility. As a result of field measurements 72, 84, and 101 Type were not satisfied with NFSC standard of 90 dBA at the point of 1 m distance from source. In addition, it was evaluated that 75 dBA and CIS 0.7 of NFPA standard was not satisfied at all measurement points except for the 72 Type at living room point with door opened condition. Based on the door opened condition of the bedroom, it satisfied the NFPA of 75 dBA and CIS 0.7 in each bedroom when more than 90 dBA was satisfied at the 1 m separation point provided in NFSC standard.

주제어

표/그림 (15)

표 Table 1. Description on the Experimental Conditions of Measured Apartment Units
그림 Figure 1. Floor plans illustrating the location of the measurement points and speakers.
그림 Figure 2. Photographs of speaker source.
표 Table 2. Description on the Experimental Conditions of Measured Point
그림 Figure 3. Photographs of measurement condition using 1ch. portable audiometer.
그림 Figure 4. Comparison of SPL and CIS by distance type according to distance of source to receiver.
표 Table 3. Measured Results of SPL and CIS According to Door Opening Conditions of Different Plan Types
그림 Figure 5. 3D modeling of each floor plans.
표 Table 4. Input Data of Source According to Case
표 Table 5. Input Sound Absorption Coefficient
그림 Figure 6. Reliability review of prediction model.
표 Table 6. Prediction Results of SPL and CIS on Each Cases
그림 Figure 7. Comparison of CIS results by each cases according to measurement points.
그림 Figure 8. Example of spectrum analysis of sound pressure level on the measurement points at 72 Type [Case A].
그림 Figure 9. Example of STI distribution results at 84 Type.

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

이에 본 연구에서는 국내 공동주택 평면 형태를 대상으로 소방시설 중 비상방송설비의 명료성에 대한 측정을 진행하였다. 분석은 3개 Case의 평면에서 진행되었으며 다양한 측정지점에서의 음압레벨 및 음성명료도에 대한 실태를 분석하였다.

가설 설정

측정지점의 경우 앞서 현장 측정지점과 동일한 위치에서 진행하였다. 아울러 세대 내의 방문은 실생활 패턴을 고려해 개방된 상태를 가정하여 진행하였다.

제안 방법

본 연구는 비상방송설비의 음향장치인 스피커에 의한 가청도 및 음성명료도를 평가하는 지표인 음압레벨과 CIS 지표를 실제 공동주택의 3가지 평면 Type을 대상으로 측정 및 실태분석을 진행하였고, 음압레벨과 CIS 지표의 기준을 만족시키기 위해 다양한 Case의 개선방안을 음향성능 예측 시뮬레이션을 통해 검토하였다.
분석은 3개 Case의 평면에서 진행되었으며 다양한 측정지점에서의 음압레벨 및 음성명료도에 대한 실태를 분석하였다. 아울러 피난방송의 명확한 인지를 위한 음성 명료도 개선 방안을 실내음장 예측시뮬레이션을 통해 분석 및 고찰하였다.
음압레벨의 경우 국내의 비상방송설비(NFSC 202)에서는 음압기준은 없고, 음성입력 3 W 기준만 명시되어 있다. 이에 비상경보설비 및 단독경보형감지기의 화재안전기준(NFSC 201)에서 제시하는 음향장치의 중심으로부터 1 m 지점에서 90 dBA 이상을 적용 시 만족여부와 국외의 NFPA 72 기준에서 제시된 침실 내 75 dBA 이상을 준용하여 평가를 진행하였다. 음성명료도의 경우 국내기준이 없는 관계로 국외기준(NFPA)에 준하여 평가하였다.
현장측정 결과를 토대로 각 측정지점에서 음압레벨과 CIS 지수를 만족하기 위한 다양한 개선안을 제시하고 이를 시뮬레이션 예측을 통해 만족여부를 검토하였다. 측정결과를 바탕으로 검토를 진행하기 위해서는 문이 닫힌 상태에서 NFPA 기준인 음압레벨 75 dBA와 CIS 0.7을 만족하기 위해서는 각 실마다 스피커가 배치되어야 가능할 것으로 판단되어 국내 실정에 맞는 현실적인 개선방안을 제시하기 위해 본 연구에서는 출입문이 개구상태일 시 음성명료도(CIS) 기준을 만족하기 위한 스피커의 출력과 개수를 파악하는 방향으로 진행하였다.
현장측정 결과로 유추된 스피커 소스의 음향 출력레벨(Power Level, PWL)을 입력한 Case A를 비교군으로 설정하였으며, 스피커 PWL을 변화시켜 음성명료도(CIS) 기준을 만족시키는 3개 Case와 거실 및 복도에 스피커를 2대 배치하고 PWL을 산정하는 2개 Case로 분류하여 검토를 진행하였다(Table 4). Case B의 경우 NFPA에서 제시된 최소 청각 거리 제한 음압레벨인 110 dBA를 적용하여 최대 PWL을 입력하였다.
현장측정 결과를 토대로 각 측정지점에서 음압레벨과 CIS 지수를 만족하기 위한 다양한 개선안을 제시하고 이를 시뮬레이션 예측을 통해 만족여부를 검토하였다. 측정결과를 바탕으로 검토를 진행하기 위해서는 문이 닫힌 상태에서 NFPA 기준인 음압레벨 75 dBA와 CIS 0.

대상 데이터

대상세대에 설치 및 사용 중인 비상방송설비 스피커는 HA-1WCA (HASO) 모델이며, 정격입력 1 W 사양을 지니며, 측정 시 스피커의 볼륨을 최대로 설정하여 발생시켰다. 스피커는 평면 Type별로 거실과 복도의 중앙지점 천정에 설치되어 있다(Figure 2).
측정대상은 서울 금천구 소재 OO아파트로 각각 72, 84, 101 Type의 세대를 대상세대로 선정하였으며, 세대 내 공간구성은 Table 1과 같다. Figure 1은 대상세대 평면과 측정지점 위치이며 각 측정지점별 세부사항은 Table 2에 제시하였다.

데이터처리

예측모델의 신뢰성 검증을 위해 Mean absolute percent error (MAPE)의 통계 방법을 이용하였다. MAPE는 상대적 측정방법으로 오차의 정도를 백분율로 동일하게 가중하는 방법으로 실제 수요에 대한 오차의 정도를 백분율로 똑같이 가중하기 때문에 다른 관측수를 지닌 다른 예측모형 간 비교 시 높은 유효성을 지닌다.

이론/모형

이에 비상경보설비 및 단독경보형감지기의 화재안전기준(NFSC 201)에서 제시하는 음향장치의 중심으로부터 1 m 지점에서 90 dBA 이상을 적용 시 만족여부와 국외의 NFPA 72 기준에서 제시된 침실 내 75 dBA 이상을 준용하여 평가를 진행하였다. 음성명료도의 경우 국내기준이 없는 관계로 국외기준(NFPA)에 준하여 평가하였다. NFPA에서는 명료도 기준을 CIS 지수 0.

성능/효과

1) 현장측정 결과, 72, 84, 101 Type 모두 비상경보설비(NFSC 201 & 203)에서 제시된 90 dBA를 R1 지점에서 만족하지 못하였다. 또한 72 Type의 L1 지점(거실) 79.
2) 3개 Type의 공동주택 평면을 기준으로 스피커의 PWL 출력을 약 98 dB로 발생시킨 경우 드레스룸을 제외한 모든 침실 지점에서 명료도 기준인 CIS 0.7이 만족되었다. 또한 스피커의 출력 변화 없이 설치 개소를 2개로 변경하여 배치한 경우 마찬가지로 드레스룸을 제외한 모든 타입의 모든 침실에서 명료도 기준인 CIS 0.
3) Case D의 R1 측정지점 결과는 각 Type별 87.2∼89.3dBA로 나타나, 국내 화재안전기준에서 제시된 1 m 이격지점에서 90 dBA 이상을 만족할 경우 각 침실을 기준으로 NFPA 기준인 음압레벨 75 dBA와 CIS 0.7이 만족되는 것으로 분석되었다. 그러나 해당결과는 측정된 3개 평면에 한정되어 있으며 또한 각 침실의 출입문이 열린 상태만이 고려된 결과이다.
5 dB 증가시킨 경우 기준치를 만족하였다. 3가지 Type을 종합하였을 때 스피커의 PWL 출력을 평균 약 7 dB 증가시키면 기준치를 만족하는 것으로 분석되었다. 여기서 Case D를 제시한 적정성의 기준은 NFPA 72 기준에서도 제시되었듯이 공동주택의 모든 실에서 CIS 지표를 만족해야 하지만, 거주자의 행동패턴 중 거주시간이 상대적으로 적은 드레스룸까지 명료도를 요구하고 있지 않고, 거주자를 깨우고 경보하는 정도의 가청신호음만 요구하고 있기 때문이다.
72, 84, 101 Type을 각각 측정한 결과, R1 지점(스피커로 부터 1m 이격지점)에서 측정된 음압레벨은 각각 79.8 dBA, 80.8 dBA, 80.8 dBA로 나타났으며, 이를 국내 경보설비기준인 90 dBA에 준하여 평가 시 만족하지 못하는 것으로 분석되었다. L1 지점(거실)의 경우, 72 Type의 79.
결과적으로 Case D와 같이 각 침실에서 CIS 0.7을 만족하기 위한 스피커의 PWL 출력이 실측대비 평균 7 dB 증가되거나, Case E와 같이 Case A와 동일한 PWL 출력을 지닌 스피커 2개를 복도에 설치하면 공동주택의 각 침실에서 음압과 명료도를 만족하는 것으로 분석되었다. 또한 Case D의 R1 측정지점 결과는 각 Type별 87.
7이 만족되었다. 결과적으로 각 침실에서 CIS 0.7을 만족하기 위해서는 현재 실측된 스피커의 출력(PWL)을 평균 약 7 dB 증가시키거나, 동일한 출력(PWL)을 지닌 스피커를 거실 및 복도측에 2대 설치하면 공동주택의 각 침실에서의 음압레벨과 음성명료도 기준을 만족시킬 수 있는 것으로 분석되었다.
5 dB (A)로 나타났다. 결과적으로 스피커의 출력을 그대로 유지하고 2개소를 배치하였을 시 각 침실 측정지점을 기준으로 음압레벨과 CIS 기준을 모두 만족하는 것으로 나타났다.
3%)으로 급격한 증가율을 보이고 있다. 또한 화재발생시 화재 인지를 위한 상황을 조사한 결과 피난시간부족 및 화재 발생사실 인지지연으로 인한 사망률이 전체 사망원인의 40% 비중을 차지하고 있는 것으로 나타났다⁽¹⁾.
7도 만족되었다. 스피커 개수가 2개일 때를 기준으로 가장 불리한 지점인 RA2 지점에서의 CIS 지수를 만족하는 PWL을 역으로 산정한 Case F를 분석한 결과 스피커의 PWL이 102 dB일 때 RA2 지점에서 CIS 지수가 0.7로 나타났으며, 이때 음압레벨은 86.5 dB (A)로 나타났다. 결과적으로 스피커의 출력을 그대로 유지하고 2개소를 배치하였을 시 각 침실 측정지점을 기준으로 음압레벨과 CIS 기준을 모두 만족하는 것으로 나타났다.
추가적으로 스피커의 위치를 기준으로 하여 측정지점의 직선 이격거리와 보행 이격거리에 따른 음압레벨 및 명료도 변화 경향성을 분석한 결과, 음압레벨 및 CIS 모두 이격거리가 증가할수록 낮아지는 경향성이 확인되었다(Figure 4). 또한 직선 이격거리의 경향성 보다 보행 이격거리에 따른 음압레벨 및 CIS의 경향성이 좀 더 뚜렷한 것으로 분석되었다.

후속연구

7이 만족되는 것으로 분석되었다. 그러나 해당결과는 측정된 3개 평면에 한정되어 있으며 또한 각 침실의 출입문이 열린 상태만이 고려된 결과이므로, 다양한 평면 형태와 크기에 대한 Case 분석과 더불어 출입문의 차음성능 및 공간구성에 따른 명료도 변화 패턴에 대한 추가적인 연구가 필요하다.
또한 주거공간에서 화재경보음 종류 및 경보음 전달 특성을 고려해 침실에서의 경보음 확보를 위한 연구 역시 진행되었다^(6,7). 다만 경보음의 이해도를 향상시킬 수 있는 경보음의 음성명료도에 대한 연구는 아직은 미미한 실정으로 거실을 중심으로 설치되어 있는 비상방송설비의 음성명료도(Speech Intelligibility)에 대한 적정조건 에 대한 검토가 필요하다
그러나 해당결과는 측정된 3개 평면에 한정되어 있으며 또한 각 침실의 출입문이 열린 상태만이 고려된 결과이다. 따라서 좀 더 다양한 평면 형태에 대한 Case 분석과 더불어 출입문의 차음성능 및 공간구성에 따른 명료도 변화 패턴에 대한 추가적인 연구가 필요하다.
본 연구의 결과는 화재사실과 피난에 대한 안내가 재실자에게 정확하게 전달되지 않고 있는 국내 공동주택의 경보방송의 현행 공동주택의 실정에서, 비상방송의 명확한 음성안내를 통해 화재층의 위치를 인식하고 신속한 대피가 이루어 질 수 있도록 하기 위한 음성명료도 개선의 기초연구자료로 활용될 수 있다고 판단된다. 추후 다양한 공동주택 평면 타입을 대상으로 명료도 실태조사와 더불어 명료도 개선방안과 정량적 개선정도에 대한 경향성 연구가 진행된다면 국내 공동주택 실정에 맞는 비상방송설비의 음성명료도 기준을 위한 가이드라인을 제시할 수 있을 것으로 사료된다.
본 연구의 결과는 화재사실과 피난에 대한 안내가 재실자에게 정확하게 전달되지 않고 있는 국내 공동주택의 경보방송의 현행 공동주택의 실정에서, 비상방송의 명확한 음성안내를 통해 화재층의 위치를 인식하고 신속한 대피가 이루어 질 수 있도록 하기 위한 음성명료도 개선의 기초연구자료로 활용될 수 있다고 판단된다. 추후 다양한 공동주택 평면 타입을 대상으로 명료도 실태조사와 더불어 명료도 개선방안과 정량적 개선정도에 대한 경향성 연구가 진행된다면 국내 공동주택 실정에 맞는 비상방송설비의 음성명료도 기준을 위한 가이드라인을 제시할 수 있을 것으로 사료된다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	음성명료도란?	음성명료도는 스피치를 사람들이 얼마나 알아듣느냐하는 것을 수치화한 것이다. 음압의 크기(Loudness)로만규정하는 ‘들리는 정도(Audible)’인 가청도(Audibility)와 ‘음성의 인지력으로 알아들을 수 있는(Intelligible)‘인 명료도(Intelligibility)와는 구분을 할 필요성이 있다.
	공동중택에서 화재시 인명·재산 피해가 증가하고 있는 이유는?	최근 공동주택 화재는 주거공간의 구성에 있어, 구조의 복잡성과 실내 장식물 및 주거 전자제품의 다양화로 인한 화재 위험요소가 높아져 화재시 인명·재산 피해가 증가하고 있다. 국민안전처 화재통계연감에 의하면 2015년 건축구조물 화재건수는 26,303건으로 전체 화재건수의 59.
	화재 발생시 경보를 알리고, 신속하고 효과적인 피난 경로 안내방송이 중요한 이유는 무엇인가?	3%)으로 급격한 증가율을 보이고 있다. 또한 화재발생시 화재 인지를 위한 상황을 조사한 결과 피난시간부족 및 화재 발생사실 인지지연으로 인한 사망률이 전체 사망원인의 40% 비중을 차지하고 있는 것으로 나타났다(1).

참고문헌 (14)

National Fire Data System, "2015 Fire statistics annual report", Ministry of the Interior and Safety (2015).
H. G. Kim, "An Experimental Study on Adequacy of Acoustic Equipments for Automatic Fire Detection System and Emergency Broadcasting System in Apartment", Master's Thesis, Kyonggi University, pp. 39-40 (2014).
E. S. Baek, "A Study on the Propagation Characteristics of Fire Alarm Sound in Buildings", Journal of Korean Institute of Fire Science & Engineering, Vol. 23, No. 5, pp. 153-160 (2009).
S. H. Moon, "A Study on the Evacuation Safety According to Priority Alert Method", Master's Thesis, Dongshin University, pp. 76-77 (2016).
M. J. Lee and M. J. Kim, "Sound Attenuation and Audibility of Fire Alarm Signal in Korean Residential Apartment Buildings: A Case Study", Indoor and Built Environment, Vol. 27, No. 5, pp. 690-705 (2018).

상세보기
M. J. Lee, "A Field Measurement Study on the Sound Attenuation of Fire Alarm Signals in Apartment Buildings", Journal of the Society of Living Environment System, Vol. 21, No. 1, pp. 51-61 (2014).
M. J. Lee and M. J. Kim, "A Study on the Measurement and an Improved Design for Audibility of Fire Alarm Sound in a University Dormitory", The Korean Society of Living Environmental System, Vol. 20, No. 3, pp. 280-289 (2013).
Y. S. Lee and D. H. Lee, "A Study on Sound Level of the Fire Alarm System in the Factory", Journal of the Korean Society of Hazard Mitigation, Vol. 12, No. 6, pp. 179-184 (2012).
International Electric Code 60849, "Sound Systems for Emergency Purposes" (1998).
National Fire Alarm Code, "Speech Intelligibility", Ch.18 Notification & Annex D (2013).
National Fire Safety Code 201, "Emergency Alarm System" (2016).
National Fire Safety Code 203, "Automatic Fire Alarm System" (2016).
NFPA 72, "National Fire Alarm Code 2013 Edition" (2013).
K. Y. Chen and C. H. Wang, "Support Vector Regression with Genetic Algorithms in Forecasting Tourism Demand", Tourism Management, Vol. 28, No. 1, pp. 215-226 (2007).

상세보기

저자의 다른 논문 :

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].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증