[논문]새마을열차 환경소음 예측식 성능 비교에 관한 연구

조준호; 고효인; 김재철

새마을열차 환경소음 예측식 성능 비교에 관한 연구
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조준호 (한국철도기술연구원) , 고효인 (한국철도기술연구원) , 김재철 (한국철도기술연구원)

Recently, due to the high interests for well being life, claims about noise ad vibration are increased very rapidly. Therefore more reliable and exact evaluation of noise impact has been required. Until now in Korea, only one prediction equation for the assessment of railway environmental noise was used. But that equation has many limits and weak points because of the update was not performed from 1993. So in this study, the performance of another equation proposed by authors was compared to the former. As a result, proposed prediction equation may be used to evaluate the impact of railway noise in the future.

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문제 정의

본 연구에서는 국내 철도환경소음 예측을 위해 사용되어 오고 있는 국립환경과학원의 식과 한국철도기술연구원에서 개발하여 제시한 예측식을 실제 측정데이터에 기초하여 비교 분석하였다.
이와 더불어 환경부 등에서도 국내에서 수행되는 환경영향 평가의 정확도 및 신뢰성 제고를 위해 정책연구 용역을 수행하는 등 노력을 기하고 있다. 본 연구에서는 이러한 환경소음중 철도소음과 관련하여 지금까지 국내 환경소음 영향평가에 주로 사용되어오고 있는 예측식과 저자 등이 수행하여 제시한 새로운 철도 환경소음 예측식을 비교하여 향후 국내 철도 환경소음 영향평가를 위한 자료로 활용하고자 한다.

제안 방법

당해구간에서 상행선과 하행선을 통과하는 새마을 열차에 대해 각각 이격거리별로 소음을 동시에 측정하였고 최고소음도, 소음폭로레벨(SEL)을 분석하였고 편성조건, 속도 등의 정보와 함께 나타내었다.
예측모델은 소음방사 모델을 활용하여 전동음은 쌍극자특성을 가지는 점음원의 배열로 모델링하고 기관차의 엔진 등에 의한 기관소음은 점음원이 코사인방사 특성을 가지는 모델을 활용하였다. 이와같은 음원위치와 방사특성에 대해 철도소음 측정데이터를 근거로 하여 기준위치에서의 소음폭로레벨 또는 폭로소음레벨(Sound Exposure Level)을 기관소음과 전동소음으로 각각 분리하여 구성하였다.
예측모델은 소음방사 모델을 활용하여 전동음은 쌍극자특성을 가지는 점음원의 배열로 모델링하고 기관차의 엔진 등에 의한 기관소음은 점음원이 코사인방사 특성을 가지는 모델을 활용하였다. 이와같은 음원위치와 방사특성에 대해 철도소음 측정데이터를 근거로 하여 기준위치에서의 소음폭로레벨 또는 폭로소음레벨(Sound Exposure Level)을 기관소음과 전동소음으로 각각 분리하여 구성하였다.
철도소음 예측식의 성능을 비교하기 위한 소음측정을 수행하였으며, 본 절에서는 철도소음 측정 및 그 결과를 나타내었다. 철도소음은 약간의 성토위에 철도가 조성된 평택-성환구간을 대상으로 수행되었다.

대상 데이터

철도소음 예측식의 성능을 비교하기 위한 소음측정을 수행하였으며, 본 절에서는 철도소음 측정 및 그 결과를 나타내었다. 철도소음은 약간의 성토위에 철도가 조성된 평택-성환구간을 대상으로 수행되었다. Fig.

데이터처리

국립환경과학원 예측식의 경우 예측을 위한 입력 정보는 열차 차종 및 열차속도, 이격거리, 노출시간 등이며 차량편성 조건과 기타 지형특성 등은 고려할 수 없음을 알 수 있다. Fig. 4와 Fig. 5에는 국립환경과학원의 예측식을 이용하여 당해구간의 열차 정보를 입력하여 얻은 소음폭로레벨(Sound Exposure Level)을 구하고 측정결과와 상관계수를 비교하여 나타내었다.

이론/모형

당해구간의 경우 다른 보정조건은 거의 필요하지 않았으며, 다만 상행열차의 경우 자갈도상에 의한 초과감쇠 -2.5dB를 영국 교통부의 철도소음 예측방법을[4] 준용하여 고려하였고, Fig. 11에 나타낸 바와 같이 지형조건상 채널 2번 위치에서 방음벽과 같은 회절현상에 의해 소음이 많이 저감되는 것도 상기 예측방법[4]를 이용하여 방음벽에 의한 효과를 보정하였다.

성능/효과

2번 마이크로폰이 위치가 철도를 위한 성토의 끝단 바로 아래 부분으로 회절효과에 의한 소음 감쇠가 전형적으로 각 차선에서 나타나고 있음을 알 수 있으며, 대체로 3번과 4번 위치에서는 소음도에 큰 차이가 없음을 알 수 있었다. 즉 거리감쇠에 의한 영향은 그 영향이 방음시설이나 지형에 의한 효과에 비하면 미미함을 알 수 있다.
국립환경과학원 예측식은 입력조건이 속도와 이격거리 등 매우 단순한 형태를 취하므로 사용하기 쉬운 장점이 있는 반면 그 정확성에서는 여러 가지 한계를 가지고 있음을 확인할 수 있었다.
즉 거리감쇠에 의한 영향은 그 영향이 방음시설이나 지형에 의한 효과에 비하면 미미함을 알 수 있다. 측정 및 예측을 위해 비교한 위치에서 대체로 2 ～ 3 dBA 이내에서 예측하고 있었으며 그 거리에 따른 소음도 변화 유형을 잘 예측하고 있는 것으로 확인할 수 있었다.

핵심어

질문

논문에서 추출한 답변

국립환경연구원에서는 새마을, 무궁화, 통일 열차 및 전기 여객열차와 전철에 대하여 무엇을 예측하는 모델을 제시하였나?

[1][2] 본 절에서는 국립환경연구원에서 제시한 철도소음 예측식과 그 특징을 서술하였다. 국립환경연구원에서는 새마을, 무궁화, 통일 열차 및 전기여객열차와 전철에 대하여 주로 거리와 속도의 함수로 최대소음도 및 등가소음도를 예측하는 모델을 제시하였다. 여기에서는 그 중에서 대표적으로 새마을 열차에 대한 예측식을 중심으로 그 특성과 활용법을 설명하였다.

한국철도기술연구원에서 새마을 열차에 대한 예측식의 표준 조건은?

․기준속도(V) : 주요 영업속도인 105-140km/h ․기준위치 : 25m ․대상범위(d) : 7.5 - 100m ․선로 : 직선/수평/장대레일/발라스트궤도/콘크리트 침목 ․레일 및 차륜 조건 : 레일과 차륜의 삭정 상태 양호

국내 철도소음 관련한 예측식은 어디에서 최초로 연구를 수행하였나?

국내 철도소음 관련한 예측식은 1993-1994년에 국립 환경연구원(현 국립환경과학원)에서 최초로 연구를 수행하여 그 예측식을 제시한 바있다.[1][2] 본 절에서는 국립환경연구원에서 제시한 철도소음 예측식과 그 특징을 서술하였다.

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