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문제 정의
- 하지만 국내연구 정도는 매우 미미하여 환경소음영향평가에서 저주파 소음이 고려되지 못하고 있으며, 관련 규정 또한 전무한 실정이다. 이와 같은 문제를 해결하기 위한 기초연구로써 본 연구에서는 저주파 영역 (20 ~ 200Hz)에서의 가청역치 및 소음수응한계등을 실험하여 측정하였다. 특히 환경 소음 영향평가의 대부분에 사용되고 있는 A 특성 청감보정 곡선의 적절성 여부를 평가하였으며, 기준으로 소음수응한계 (noise acceptability limits)를 사용하였다.
제안 방법
- 이를 위하여, 본 연구에서는 저주파 대역(20 ~ 200 Hz)에서의 가청역치(hearing threshold) 및 소음수응한계(noise acceptability limits)를 실험하여 측정하였다. 실험 결과를 바탕으로 A청감보정곡선을 평가하였으며, 저주파 영역에서의 적절한 청감보정 곡선으로 C특성 청감보정곡선의 사용을 제안하였다.
- 이를 위하여, 본 연구에서는 저주파 대역(20 ~ 200 Hz)에서의 가청역치(hearing threshold) 및 소음수응한계(noise acceptability limits)를 실험하여 측정하였다. 실험 결과를 바탕으로 A청감보정곡선을 평가하였으며, 저주파 영역에서의 적절한 청감보정 곡선으로 C특성 청감보정곡선의 사용을 제안하였다.
- 측정하였다. 실험 결과를 바탕으로 A청감보정곡선을 평가하였으며, 저주파 영역에서의 적절한 청감보정 곡선으로 C특성 청감보정곡선의 사용을 제안하였다.
- 실험은 무향실에서 실시하였으며, 무향실의 규격은 3ⅹ3ⅹ2m 로, 가청역치(hearing threshold) 측정을 위한 배경소음 한계 기준을 만족한다.[7] 실험에 사용된 자극음(stimuli)은 1/3 octave band 중심 주파수에 해당하는 순음(pure tone)을 사용하였다.
- [7] 실험에 사용된 자극음(stimuli)은 1/3 octave band 중심 주파수에 해당하는 순음(pure tone)을 사용하였다. 20 ~ 200Hz 까지 총 11개의 주파수 그룹을 제작하였으며 각 그룹별 자극음의 음압레벨은 10 dB ~ 90dB 까지 1dB 차이를 가지도록 구성하였다. 모든 자극음은 헤드폰(Sennheiser, HD25)을 통해 피실험자에게 노출되었으며, 실험자극음 및 헤드폰의 보정(Calibration)은 주파수분석기(B&K, PULSE10) 및HATS(Head And Torso Simulator, B&K, type 4128)를사용하였다.
- 20 ~ 200Hz 까지 총 11개의 주파수 그룹을 제작하였으며 각 그룹별 자극음의 음압레벨은 10 dB ~ 90dB 까지 1dB 차이를 가지도록 구성하였다. 모든 자극음은 헤드폰(Sennheiser, HD25)을 통해 피실험자에게 노출되었으며, 실험자극음 및 헤드폰의 보정(Calibration)은 주파수분석기(B&K, PULSE10) 및HATS(Head And Torso Simulator, B&K, type 4128)를사용하였다. 총 1시간 정도의 실험시간이 소요되었으며, 실험간 10 분 이상의 충분한 휴식 시간을 제공하였다.
- 총 11개의 1/3 octave band 중심 주파수에 해당하는 가청역치가 30 명의 대상자를 통해 측정 되었으며, 측정방법은 Ascending Method를 바탕으로 실시하였다.[7] 피 실험자는 200Hz 의 자극 음부터 노출되기 시작하며, 자극음이 들릴 경우 준비된 버튼을 눌러 표시하게 된다.
- 이와 같은 방법으로 실험을 진행하여 같은 크기의 자극음에 2번 이상 반응을 보일 경우 그 자극음에 해당하는 음압레벨을 가청역치로 판단하였다. 자극음 사이의 시간은 피실험자가 일정한 소리간격에 적응하여 잘못된 판단을 내릴 수 있는 것을 방지하기 위해 실험자가 임의의 간격으로 바꾸어 가며 실험을 진행하였다.
- 가청역치 실험과 마찬가지로, 11개 1/3 octave band 중심주파수에 해당하는 각각의 소음수응한계 (noise acceptability limits)를 측정하였다. 소음 수응한계는 노출되는 소음에 대한 수응성 여부를 판단하는 수치라 할 수 있겠다.
- 각 주파수 대역에서의 가청역치 음압레벨에서부터 시작하여 5dB 간격으로 올리면서 실험을 진행하였고, 2 번 이상 같은 반응을 보이는 음압레벨을 소 음수 응한 계로 판단하였다. 소음수응한계 실험은 가청역치 실험과 달리 피 실험자가 소음의 크기뿐만 아니라 수응성 여부도 판단해야 한다.
- 소음수응한계 실험은 가청역치 실험과 달리 피 실험자가 소음의 크기뿐만 아니라 수응성 여부도 판단해야 한다. 따라서 자극 음의 노출시간이 가청역치실험에서 사용하는 1.5 ~ 2초보다 길어야 할 것으로 판단하여 본 실험에서는 5초로 하였다.
- 이와 같은 문제를 해결하기 위한 기초연구로써 본 연구에서는 저주파 영역 (20 ~ 200Hz)에서의 가청역치 및 소음수응한계등을 실험하여 측정하였다. 특히 환경 소음 영향평가의 대부분에 사용되고 있는 A 특성 청감보정 곡선의 적절성 여부를 평가하였으며, 기준으로 소음수응한계 (noise acceptability limits)를 사용하였다.
대상 데이터
- 위한 배경소음 한계 기준을 만족한다.[7] 실험에 사용된 자극음(stimuli)은 1/3 octave band 중심 주파수에 해당하는 순음(pure tone)을 사용하였다. 20 ~ 200Hz 까지 총 11개의 주파수 그룹을 제작하였으며 각 그룹별 자극음의 음압레벨은 10 dB ~ 90dB 까지 1dB 차이를 가지도록 구성하였다.
- 본 실험에는 총 32명(남 18, 여14)의 자원자가 참여하였으며, 19 세부터 33 세까지의 연령대분포를 가졌다. 실험에 참여하기 위해 모든 자원자들에게 청각반응실험 및 설문조사를 실시하였으며, 청력에 이상이 있는 것으로 판단된 남자1명, 여자 1명을 제외한 30명의 대상자가 최종실험에 참여하였다.
- 가졌다. 실험에 참여하기 위해 모든 자원자들에게 청각반응실험 및 설문조사를 실시하였으며, 청력에 이상이 있는 것으로 판단된 남자1명, 여자 1명을 제외한 30명의 대상자가 최종실험에 참여하였다.[8, 9]
- 총 30 명의 피 실험자를 대상으로 평균 가청역치 및 소음수응한계의 음압레벨을 Fig. 1과 Fig. 2에 나타내었다.
성능/효과
- [1-3] 저주파 소음은 통상적으로 200Hz 이하의 중심주파수를 가지는 소음을 말하며, 20Hz 의 가청주파수 초입을 기준으로 초 저주파 소음(infrasound)과 구분되기도 한다. [4] 환경소음의 대표적인 소음원이라 할 수 있는 항공기소음, 철도소음 및 도로소음 그리고 공사장 소음 등 대부분의 소음원에는 저주파 소음 이상 당 부분 포함되어 있으며, 저주파 소음의 위해성 정도가 높은 것을 고려할 때, 이에 대한 연구는 환경 소음 연구에 있어서 매우 중요한 역할을 한다고 할 수 있다. 그러나 이와 같은 현실에도 불구하고 저주파소음에 대한 국내연구는 매우 미미하며, 아직까지 평가 고려 대상이 되지 못하고 있음은 물론, 이와 관련된 규정 또한 전무한 상태이다.
- 10dB 간격으로 자극 음의 크기를 줄여나가다가 피 실험자의 반응이 없을 경우, 즉 소리를 인지하지 못하는 경우, 자극음을 1dB 씩 올려가면서 반응을 보일 때 까지 실험을 계속한다. 이와 같은 방법으로 실험을 진행하여 같은 크기의 자극음에 2번 이상 반응을 보일 경우 그 자극음에 해당하는 음압레벨을 가청역치로 판단하였다. 자극음 사이의 시간은 피실험자가 일정한 소리간격에 적응하여 잘못된 판단을 내릴 수 있는 것을 방지하기 위해 실험자가 임의의 간격으로 바꾸어 가며 실험을 진행하였다.
- 가청역치 실험결과 free-field 환경에서 측정한 ISO 389-7의 실험결과와, supra-aural earphone을 사용한 본 연구에서의 실험결과값이 어느 정도 차이를 보였다. 실험환경이 다르기 때문에 두 값의 절대적 수치 비교는 무의미 하지만, 그 경향이 유사한 것을 확인할 수 있었다.
- 소음수응한계 는 가청역치보다 작게는 10dB, 크게는 30dB 큰 값을 가지는 것으로 나타났다. 가청역치와 같이 중심주파수가 낮아질수록 음압레벨이 점차 높아지는 경향은 보이나, 그 기울기 정도가 완만해 지는 것을 알 수 있다. 가청역치와 소음수응한계의 차이를 Fig.
- 4 는 소음수응한계 실험결과와 A특성 청감보정 곡선 비교하여 나타낸 것이다. 본 연구에서 측정한 소음수응한계 실험결과와 A특성 청감보정 곡선을 비교해 볼 때, 선행연구에서의 결과와 마찬가지로 저주파 영역으로 갈수록 과도한 보정치가 부여된 것을 확인할 수 있었다. [5] 따라서 저주파 영역에 대한 A 특성 청감보정곡선은, 소음수응한계관점에서 판단한다면 적절하지 않다고 할 수 있다.
- 따라서, 소음수응한계 실험결과를 바탕으로 판단할 때, 저주파 소음 평가에 사용되는 청감보정 곡선으로는 C특성 청감보정곡선이 적절하다 할 수 있겠다.
- 소음수응한계를 바탕으로 평가한 결과, A 특성 청감보정곡선은 선행연구의 결과와 같이 저주파 대역으로 갈수록 과도한 보정치가 부여되는 것을 알 수 있었고, 소음수응한계의 실험결과와 가장 비슷한 추세를 가지는 곡선은 C 특성 청감보정 곡선인 것으로 나타났다. 따라서 저주파 소음 영향평가에 있어서 C 특성 청감보정곡선의 사용이 적절할 것으로 판단된다.
- 소음수응한계를 바탕으로 평가한 결과, A 특성 청감보정곡선은 선행연구의 결과와 같이 저주파 대역으로 갈수록 과도한 보정치가 부여되는 것을 알 수 있었고, 소음수응한계의 실험결과와 가장 비슷한 추세를 가지는 곡선은 C 특성 청감보정 곡선인 것으로 나타났다. 따라서 저주파 소음 영향평가에 있어서 C 특성 청감보정곡선의 사용이 적절할 것으로 판단된다.
후속연구
- [4, 5] A특성 청감보정곡선은 등청감곡선(equal- loudness-level contour)의 40phon 에 해당하는 곡선으로써 소리의 크기를 바탕으로 제작된 곡선이라 할 수 있다. [6] A특성 청감보정곡선의 저주파 영역에서의 과도한 보정치 문제를 해결하기 위해, 기존에 고려되었던 소리의 물리적인 크기뿐만 아니라 사람이 인지하는 수응성(acceptability)도 고려할 수 있을 것으로 판단된다.
- 본 연구에 더하여 C 특성 청감보정곡선의 주파수별 적용범위 및 A 특성과의 연계사용에 관련된 추가연구가 이어져야 할 것이다. 뿐만 아니라 저주파 소음 전반에 대한 연구가 지속되어, 향후 저주파 소음평가에 대한 기준 및 평가방법을 정립하고, 더 나아가 환경소음정책수립의 기반기술로 적극 활용될 수 있어야 하겠다.
- 이어져야 할 것이다. 뿐만 아니라 저주파 소음 전반에 대한 연구가 지속되어, 향후 저주파 소음평가에 대한 기준 및 평가방법을 정립하고, 더 나아가 환경소음정책수립의 기반기술로 적극 활용될 수 있어야 하겠다.
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