[논문]강의전용 공간으로 리모델링된 대학 소공연장의 음향성능 개선 및 변화 : W대학의 사례를 바탕으로

김민주; 김재수

doi:10.7743/kisee.2020.19.2.021

강의전용 공간으로 리모델링된 대학 소공연장의 음향성능 개선 및 변화 : W대학의 사례를 바탕으로
Improvement and Change of Acoustic Performance of University Small Hall Remodeled as Exclusive for Lecture Room : Based on the case of the W University 원문보기

교육녹색환경연구 = The journal of Sustainable Design and Educational Environment Research, v.19 no.2, 2020년, pp.21 - 31

초록
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본 연구는 교육품질에 직·간접적인 영향을 미치는 다양한 환경요소 중 음환경에 대한 내용을 W대학 인문대 소공연장의 리모델링 사례를 통해 분석하고자 하였다. 본 연구의 대상인 W대학 인문관의 소공연장은 강의전용 공간으로 리모델링하기에 앞서 적당한 울림이 필요한 공연장과 상대적으로 음성의 명료성이 중요한 강의실의 음향성능 차이를 인지하고 강의전용 공간에 적합한 실내 음환경을 조성하고자 하였다. 따라서 본 연구에서는 리모델링 전 음향성능 측정, 음향 시뮬레이션을 통한 마감재료 변경안 제시, 리모델링 후 음향성능 측정의 단계를 거쳐 리모델링에 따른 강의전용공간의 음향성능 개선안의 사례를 제시하고자 하였다. 이러한 과정은 추후 마감재 변경을 통한 강의전용 공간 등 교육공간에 적합한 실내 음향성능 확보의 사례로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

Abstract ▼ AI-Helper

The purpose of this study was to analyze the contents of the sound environment among the various environmental factors that directly or indirectly affect the quality of education through the remodeling of the small hall of the College of Humanities at W University. Before remodeling into a lecture room, the small hall of the College of Humanities at W University, which is the subject of this study, was designed to create an indoor sound environment suitable for a lecture room by recognizing differences in acoustic performance between the performance halls that require adequate sound quality and the lecture rooms where the clarity of voice is important. Therefore, this study aimed to present examples of improved acoustic performance in lecture rooms by remodeling through the stages of measuring acoustic performance before remodeling, presentation of a change in finishing materials through sound simulation, and measurement of sound performance after remodeling. It is expected that this process can be used as an example of securing indoor acoustic performance suitable for educational space, such as lecture rooms, by changing the finishing materials.

주제어

표/그림 (32)

그림 Figure 1. Smaill hall of W University
표 Table1. The specifications of a Small hall
그림 Figure 2. Configuration and measurement of measuring instruments
그림 Figure 3. Floor plan and Noise Point Locations
표 Table2. Finishing materials and sound absorption data of Small halls before remodeling
그림 Figure 4. Sound pressure level (SPL, SPL(A)) of Small hall before remodeling
그림 Figure 5. Reverberation time(RT) of Small hall before remodeling
그림 Figure 6. Knudsen-Harris's Appropriate Reverberation Time Table
그림 Figure 7. Definition(D₅₀) of small hall before remodeling
그림 Figure 8. Clarity(C₈₀) of Small hall before remodeling
그림 Figure 9. RApid Speech Transmission Index(RASTI) of Small hall before remodeling
표 Table3. Evaluation Standard Table of RASTI
그림 Figure 10. Sound Traceability Using Acoustic Simulation
표 Table4. PWL by frequency of sound source used in sound simulation
표 Table5. Coefficient of Chronbach's α
표 Table6. Finishing materials and sound absorption rate data before and after remodeling
그림 Figure 11. Sound point locations and 3D modeling of floor plan before remodeling
표 Table7. Changes in specifications before and after remodeling
그림 Figure 12. Sound pressure level(dB) afterre modeling
그림 Figure 14. Reverberation time(RT) by frequency after remodeling
그림 Figure 13. Comparison of Sound Pressure Level(SPL, SPL(A)) before and after remodeling
표 Table8. Comparison of Sound Pressure Level(SPL, SPL(A))before and after remodeling
그림 Figure 15. Comparison of 500Hz Reverberation Time(RT) before and after remodeling
그림 Figure 16. Knudsen-Harris's Appropriate Reverberation Time Table
그림 Figure 17. Definition(D₅₀) after remodeling
표 Table9. Comparison of Reverberation Time(RT) before and after remodeling
표 Table10. Sound Absorbing Element Changes Before and After Remodeling(500Hz)
그림 Figure 18. Comparison of Definition(D₅₀) before and after remodeling
그림 Figure 19. Comparison of RASTI before and after remodeling
표 Table11. Comparison of Definition(D₅₀) before and after remodeling
표 Table12. Comparison of RASTI before and after remodeling
표 Table13. RASTI Evaluation Standard Table

AI 본문요약
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문제 정의

이에 따라 강의전용 공간에 적합한 실내 음향성능을 확보하여 음환경으로 인한 재실자의 육체적 고통을 줄이고 쾌적한 학습환경을 제공하고자 하였다. 따라서 본 연구에서는 W대학 소공연장을 대상으로 음향성능을 측정한 후 이를 토대로 음향 시뮬레이션을 이용하여 강의전용 공간에 적합한 마감재료 변경안를 제시하여 리모델링에 따른 강의전용 공간의 음향성능 개선안의 사례를 제시하고자 하였다.
최근 W대학은 사용률이 적은 인문대 소공연장을 리모델링하여 강의전용 공간으로 활용하고자 하였다. 이에 따라 강의전용 공간에 적합한 실내 음향성능을 확보하여 음환경으로 인한 재실자의 육체적 고통을 줄이고 쾌적한 학습환경을 제공하고자 하였다. 따라서 본 연구에서는 W대학 소공연장을 대상으로 음향성능을 측정한 후 이를 토대로 음향 시뮬레이션을 이용하여 강의전용 공간에 적합한 마감재료 변경안를 제시하여 리모델링에 따른 강의전용 공간의 음향성능 개선안의 사례를 제시하고자 하였다.

가설 설정

Table7, Figure 11을 통해 리모델링 후 길이, 연면적, 체적, 좌석수 등 제원의 변화가 있음을 알 수 있다. 음향성능은 대상의 체적, 평면 형태, 실내 표면과 마감 재료 등에 영향을 크게 받는다. 따라서 리모델링 후 공간의 변화에 따라 음향성능 각각의 파라미터 또한 변화할 것으로 예측된다.

제안 방법

강의전용 공간에 적합한 음향성능의 확보를 위해 먼저 리모델링 전 본 연구의 실험대상인 W대학 소공연장의 현장실험을 진행하였다. 대상의 제원 및 전경은 Table1, Figure 1과 같으며 내부 마감재료 및 흡음률 데이터는 Table2와 같다.
소공연장을 강의전용 공간으로 리모델링하여 활용하기 위해서 실내에 발생하는 과도한 울림, 긴 잔향시간, 낮은 명료도에 대한 개선이 필요할 것으로 사료된다. 따라서 Knudsen-Harris가 제안한 적정잔향시간표에 따라 강의전용 공간에 적합한 수치인 0.82초의 잔향시간 확보를 위해 Table6과 같이 매끄러운 콘크리트면(페인트마감), 샌드위치 판넬과 같은 반사성의 재료보다 폴리에스터 흡음재 위 Fabric 마감, 목재흡음판과 같은 흡음재로 마감재료를 변경하는 개선안을 바탕으로 음향 시뮬레이션을 진행하였다.
이러한 실측을 통해 실내 음향 특성(음압레벨 및 청감보정 음압레벨, 잔향시간, 음성명료도, 음성전달지수)을 파악하였으며 이를 토대로 음향 시뮬레이션을 이용하여 예측치의 신뢰성을 파악한 후 마감재료 변경안을 제시하여 리모델링을 실시하였다. 또한, 완공 후 리모델링 전과 같은 방식으로 음향성능을 측정하여 음향 시뮬레이션을 통해 제시한 음향성능 개선안의 정확성을 검증하고 개선 정도를 분석하였다. 따라서 본 연구자료는 향후 이와 유사한 강의전용 공간의 설계 및 리모델링 시 음환경을 고려한 마감재료 선정에 유용한 자료로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.
측정기기는 01dB사의 Symphonie 중에서 dBBATI를 사용하였다. 이러한 실측을 통해 실내 음향 특성(음압레벨 및 청감보정 음압레벨, 잔향시간, 음성명료도, 음성전달지수)을 파악하였으며 이를 토대로 음향 시뮬레이션을 이용하여 예측치의 신뢰성을 파악한 후 마감재료 변경안을 제시하여 리모델링을 실시하였다. 또한, 완공 후 리모델링 전과 같은 방식으로 음향성능을 측정하여 음향 시뮬레이션을 통해 제시한 음향성능 개선안의 정확성을 검증하고 개선 정도를 분석하였다.
최근 W대학은 사용률이 적은 인문대 소공연장을 리모델링하여 강의전용 공간으로 활용하고자 하였다. 이에 따라 강의전용 공간에 적합한 실내 음향성능을 확보하여 음환경으로 인한 재실자의 육체적 고통을 줄이고 쾌적한 학습환경을 제공하고자 하였다.

대상 데이터

본 연구는 W대학 소공연장을 대상으로 실측, 예측, 검증의 단계로 구성하였다. 실측은 ISO에서 제안하는 무지향성 음원을 무대 중앙에 설치하였으며, 소공연장객석의 7개 수음점을 위치하였다.

데이터처리

측정용 음원은 MLS(Maximum- Length Sequence)음원을 사용하여 배경소음에 대한 영향을 어느 정도 배제하였다. 측정기기는 실내음향측정을 위해 01dB사의 Symphonie 중에서 dBBATI를 사용하였으며, 실험의 오차범위를 줄이기 위해 수음점당 3회씩 측정을 실시하여 평균값을 실험데이터로 사용하였다. SPL은 현장에서 PCM 레코더로 녹음 후, Symphonie 중 dBFA를 사용하여 분석하였다.

이론/모형

본 연구에서는 소공연장의 개선을 위한 음향성능 파라미터의 분석은 음선추적법(Ray-tracing method)과 허상법(Image model method)에 의한 3차원 컴퓨터 시뮬레이션을 이용하였으며, 사용 프로그램은 Odeon 13.04이다. 음향 시뮬레이션에서 확산 방법은 Lambert Method, Impulse Response 길이는 2,055ms, Transition Order는 3으로 설정하였다.
04이다. 음향 시뮬레이션에서 확산 방법은 Lambert Method, Impulse Response 길이는 2,055ms, Transition Order는 3으로 설정하였다. 시뮬레이션 방법은 ISO에서 제안하는 무지향성 음원을 무대 바닥면으로부터 높이 1.

성능/효과

4%로 평가되었다. 따라서 리모델링 전에 비해 음량은 낮아지고 잔향시간은 짧아졌으며 명료성은 높아져 “강의전용 공간”에 적합한 음향성능을 확보하였다.
이는 소공연장의 음향특성이 실내악∼오케스트라 등에 사용이 적합하도록 맞추어져 있기 때문으로사료된다. 따라서 소공연장을 강의전용 공간으로 리모델링하기 위해서는 흡음요소를 변경하여 “Good” 이상의 음성전달지수를 확보해야 할 것으로 판단된다.
이를 Knudsen-Harris의 적정잔향시간표에 비교한 결과 소공연장은 실내악∼오케스트라 사이의 잔향시간을 확보하고 있어 “음악당”에 적합한 잔향특성을 보이고 있다. 따라서 이와 같은 특성을 가진 소공연장을 강의전용 공간으로 리모델링하기 위해서는 “강당” 정도의 잔향시간을 확보해야 할 것으로 사료되며 적정잔향시간은 약 0.82초가 적당할 것으로 사료된다.
셋째, 강의전용 공간으로 리모델링 후 음향성능을 측정해보면 SPL_500Hz는 70.1dB, SPL_dB(A)는 79.53dB(A), RT_500Hz는 0.8초, D_50,500Hz는 62.2%, RASTI는 68.4%로 평가되었다. 따라서 리모델링 전에 비해 음량은 낮아지고 잔향시간은 짧아졌으며 명료성은 높아져 “강의전용 공간”에 적합한 음향성능을 확보하였다.
첫째, 리모델링 전 소공연장의 음향성능을 측정해보면 SPL_500Hz는 74.0dB, SPL_dB(A)는 82.94_dB(A), RT_500Hz는 1.37초, D_50,500Hz는 40.1%, C_80,500Hz는 0.7dB, RASTI는 56.3%로 평가되었다. 따라서 리모델링 전 소공연장은 “음악당” 수준의 음향성능을 확보하고 있어 “강의전용 공간”으로 리모델링하기 위해서는 과도한 울림 및 음량, 긴 잔향시간, 낮은 명료도 등에 대한 개선이 필요하다.
8m²로 변화되었다. 특히 리모델링 후 실정수는 3배 이상 증가하여 특강, 회의, 세미나, 토론 등에 적합한 음향성능을 확보한 것으로 사료된다.

후속연구

소공연장에서는 주로 현대음악이나 대중음악 등이 활용되므로 적정음악명료도는 +4/-2dB으로 추천되며 대상의 경우 해당 기준을 만족한다. 그러나 소공연장을 강의전용 공간으로 리모델링시 음악명료도에 대한 음향성능의 확보는 큰 의미가 없으므로 이에 대한 고려는 하지 않아도 될 것으로 사료된다.
일반적으로 다목적 홀에서 연극이나 강연 등에 적합한 음성명료도는 55∼60%를 권장하고 있다. 따라서 강의 전용 공간으로 리모델링 후 음성명료도는 상당부분 개선되어 음성의 명료성을 보다 정확하게 인지할 수 있을 것으로 사료된다.
이러한 수치는 “음악당”에 적합한 명료도인 30∼40%에 해당한다. 따라서 강의전용 공간으로 리모델링시 보다 원활한 의사소통을 위해서는 훨씬 높은 음성명료도의 확보가 필요할 것으로 사료된다.
3%로 평가되었다. 따라서 리모델링 전 소공연장은 “음악당” 수준의 음향성능을 확보하고 있어 “강의전용 공간”으로 리모델링하기 위해서는 과도한 울림 및 음량, 긴 잔향시간, 낮은 명료도 등에 대한 개선이 필요하다.
또한, 완공 후 리모델링 전과 같은 방식으로 음향성능을 측정하여 음향 시뮬레이션을 통해 제시한 음향성능 개선안의 정확성을 검증하고 개선 정도를 분석하였다. 따라서 본 연구자료는 향후 이와 유사한 강의전용 공간의 설계 및 리모델링 시 음환경을 고려한 마감재료 선정에 유용한 자료로 활용될 수 있을 것으로 사료된다.
소공연장을 강의전용 공간으로 리모델링하여 활용하기 위해서 실내에 발생하는 과도한 울림, 긴 잔향시간, 낮은 명료도에 대한 개선이 필요할 것으로 사료된다. 따라서 Knudsen-Harris가 제안한 적정잔향시간표에 따라 강의전용 공간에 적합한 수치인 0.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	“음악당” 수준의 음향성능을 확보하고 있어 “강의전용 공간”으로 리모델링에 필요한 것은 무엇인가?	3%로 평가되었다. 따라서 리모델링 전 소공연장은 “음악당” 수준의 음향성능을 확보하고 있어 “강의전용 공간”으로 리모델링하기 위해서는 과도한 울림 및 음량, 긴 잔향시간, 낮은 명료도 등에 대한 개선이 필요하다.
	“강의전용 공간”으로 리모델링하기 위해서는 과도한 울림을 개선하고 명료성을 확보해야 했는데, 이에 대한 개선 방안은 무엇인가?	둘째, 본 연구의 실험 대상인 “소공연장”을 “강의전용 공간”으로 리모델링하기 위해서는 과도한 울림을 개선하고 명료성을 확보해야했다. 따라서 기존의 매끄러운 콘크리트면(페인트마감), 샌드위치 판넬과 같은 반사성의 재료보다 폴리에스터 흡음재 위 Fabric 마감, 목재흡음판과 같은 흡음재료의 사용을 통해 내부 흡음력을 높여 음향성능을 개선하였다. 따라서 리모델링에 따른 흡음요소의 변화를 살펴보면 평균흡음률(\(\bar{a}\))은 0.
	Knudsen-Harris가 제안한 적정잔향시간표에 따라 강의전용 공간에 적합한 수치는 얼마인가?	소공연장을 강의전용 공간으로 리모델링하여 활용하기 위해서 실내에 발생하는 과도한 울림, 긴 잔향시간, 낮은 명료도에 대한 개선이 필요할 것으로 사료된다. 따라서 Knudsen-Harris가 제안한 적정잔향시간표에 따라 강의전용 공간에 적합한 수치인 0.82초의 잔향시간 확보를 위해 Table6과 같이 매끄러운 콘크리트면(페인트마감), 샌드위치 판넬과 같은 반사성의 재료보다 폴리에스터 흡음재 위 Fabric 마감, 목재흡음판과 같은 흡음재로 마감재료를 변경하는 개선안을 바탕으로 음향 시뮬레이션을 진행하였다.

참고문헌 (14)

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김민주,윤지성,김재수(2018). 리모델링 전 대학 소공연장의 음향성능 실태 분석. 대한설비공학회 학술발표대회.
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김민주,김재수(2018). 대학 소공연장을 강의전용 공간으로 리모델링 시 음향성능 개선 및 변화. 대한설비공학회 학술발표대회.
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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].

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