소 음(Noise)
1. 개요
• 소음이란?
- “선호하지 않은 음” 또는 “없는 편이 좋은 음”
- 일반적으로 “생리적 장애를 일으키는 음”, “대체로 큰 음”
“음색이 불쾌한 음”, “회화를 방해하는 음”, “능률을 저하 시키는 음”, “휴면 안면을 방해하는 음” 등
• 발생원에 따른 소음 구분
- 환경소음 : 장소의 종합된 음
- 특정소음 : 공장소음, 자동차소음, 철도소음, 항공기소음 - 암소음(background noise) : 환경소음 중 어느 장소에서
특정음을 대상으로 하여 생각할 경우 특정음 이외의 음 은 모두 암소음이라 한다.
• 발생방식에 따른 소음 구분
- 정상소음 : 레벨의 변동이 작고 거의 일정레벨인 것 - 변동소음 : 레벨의 변동이 불규칙 불연속인 것
- 간헐소음 : 간헐적으로 발생하여 계속 시간이 수초이상 의 것
- 충격소음 : 계속 시간이 매우 짧은 것
• 소음은 귀로 느끼는 감각공해 -> 건강에 영향, 정서나 수 면, 수업, 작업방해에 영향을 미침
• 소음의 영향 및 피해 : 소음도가 크고 고주파수, 지속시간 이 길거나 충격성이 많을 수록 크다.
• 심신의 상태, 체질과 기질, 기타 사회적 이해관계 등에 영 향을 받음
1.1 소음의 환경기준
• 지역소음 : 공장, 사업장 등을 발생원으로 하는 것. 건설 작업, 심야영업, 냉동기음, 확성기의 선전방송 등
교통소음
지역구분 적용대상 지역 기 준
낮(06 ~22시) 밤(22~06시) 일반지역
가지역 50 40
나지역 55 45
다지역 65 55
라지역 70 65
도로변지역
가, 나지역 65 55
다지역 70 60
라지역 75 70
1.2 소음의 분류
1) 레벨의 시간변동에 의한 분류 (1) 정상소음
(2) 비정상소음 : 측정시간 중에 레벨이 큰 폭으로 변화하 는 소음
① 변동소음 ② 간헐소음
③ 충격성소음 : 음향에너지가 약 1s 미만의 계속 시간의 burst(파열)적인 소음
⒜ 분리충격소음 ⒝ 준 정상충격소음
출처: 건축환경학; 임만택 저; 보문당; 2010
(1) 정상소음(steady noise)
• 측정점에서 거의 일정 레벨의 소음이 연속 (2) 변동소음(fluctuation noise)
• 측정점에서 소음레벨이 불규칙적이고 연속적으로 상당 한 범위에 걸쳐 변동하는 소음
(3) 간헐소음(intermittent noise)
• 어느 시간간격을 두고 간헐적으로 발생하는 소음 중에 서 발생시 마다의 계속 시간이 수초 이상의 소음
(4) 분리충격소음(an isolated burst of sound energy)
• 개개의 소음을 분리할 수 있는 충격소음
• 통상 burst의 간격이 0.2s 이상의 것 (예: 파일해머 항타 할 때)
(5) 준 정상충격소음(quasi-steady impulsive noise)
• 일정 레벨의 충격음이 매우 짧은 시간간격(약 0.2s 미만) 에서 반복적으로 발생하는 소음(예: 벨, 착암기 등)
2) 주파수 스펙트럼 형상에 의한 분류
(1) 광대역소음(broad-ban noise)
• 음향 에너지가 비교적 넓은 주파수 범위에 분포하는 스펙트럼을 가 진 소음(예: 폭포의 음, 에어컨, 고속도로 소음, 배기음 등)
(2) 협대역소음(narrow-band noise)
• 음향 에너지가 비교적 좁은 주파수범위(1/3 옥타브밴드 이내)에 집 중하는 스펙트럼을 가지고 분리적인 음을 포함하지 않은 소음(예:
멀리서 울리는 천둥소리(저주파), 초원의 바람소리(중간 주파수), 타 이어 공기 빠지는 소리(고주파) 등
(3) 분리순음(discrete tone)
• Pitch의 감각을 가져오는 주기 적인 음압변동을 가지고 주파수 적으로는 라인 스펙트럼을 가진 소음(예: 팬의 작동음, 악기음 등)
• 소음측정의 목적
- 소음실태 파악을 위한
- 소음대책의 자료를 얻기 위한 - 대책의 효과를 검토하기 위한
2. 소음의 평가
• 소음평가의 필요성
- 생산, 소비, 수송량의 증대 및 인구의 도시집중 등을 원인으로 하는 도시문제 -> 새로운 소음원이 발생
- 생활의 질적인 향상이 요구
• 소음 : 인간의 직간접적 영향에 대한 자극과 반응의 관계 - 인간의 주관적인 가치판단
• 소음평가 척도 : 소음을 수량적으로 나타낸 것
• 소음평가 연구
- 소음의 크기(loudness)와 시끄러움도(noisiness)에 관한 청감 실험에서 시작
- 1920년대 말 : 등감음도곡선이 체계화, 청감보정회로 연구 - 1950년대 말 : 감각소음레벨
2.1 환경소음의 평가
• 환경소음의 평가법 - 1950년대 : Leq, L50 등 - 1960년대 : TNI, Q
• 현재 Leq가 일반화 추세, 국내의 소음진동규제법에 사용
(1) 등가소음레벨(Leq : Equivalent Sound Level)
• 변동하는 소음 레벨의 에너지 평균치로 변동음과 같은 에너 지를 지닌 정상음 레벨을 의미(예: 교통소음)
• 큰 폭으로 변동하는 소음을 평가하는 평가량 중의 하나로 변 동하는 소음을 주어진 시간동안 변동하지 않은 평균레벨의 크기로 환산하는 방법
• A-보정회로의 값을 기본으로 사용
출처 : 건축환경공학; 김재수저;
서우; 2008; p 517
(2) 소음통계레벨
• 전체 측정기간 중 그 소음레벨을 초과하는 시간의 총합 이 N%가 되는 소음레벨
- 이 % 값이 낮을수록 큰 레벨을 나타냄
- L10 (침입소음)> L50 (중앙값)> L90 (배경소음) - L10 : 교통소음의 평가량
출처 : 건축환경공학;
김재수저; 서우; 2008;
p 518
(3) 교통소음지수(TNI: Traffic Noise Index)
• TNI : 교통소음지수로 표시되는 척도
• 1968년 런던의 14개 주택지역의 사회조사와 소음측정 결과를 기초 로 제안된 척도 -> 도로교통 소음을 인간의 반응과 관련시켜 정량적 으로 구한 양
• TNI산출 : 24시간 동안 측정된 A 보정 통계소음 레벨 L10 , L90 을 기 준
• 일반적으로 TNI값이 74정도이면 주민의 50%가 불만을 호소
TNI에 의해 도로와 건물과의 거리가 어느 정도이면 주민이 그 도로교통소음을 들어도 참 을 수 있는 가를 알 수 있다.
출처 : 건축환경공학; 김재수저; 서우; 2008; p 519
(4) 주야평균 소음레벨(Ldn : Day-Night Average Sound Level)
• 1973년 EPA에서 제안
• 같은 소음레벨이라도 인간활동이 활발한 주간보다 야간 의 소음레벨이 문제가 크다는 점을 고려
• 하루의 매 시간당의 등가소음레벨을 측정한 후 야간의 매시간 측정치에 벌칙레벨 10dB을 가산하여 구한 것
2.2 실내소음의 평가
(1) NC(Noise Criteria Curves) 곡선
• 1957년 Beranek이 제안
• 대상되는 소음(사무실 소음)을 옥타브 분석한 결과를 NC곡선으로 Plot하여 실시하는 것
NC곡선중 가장 높은값과 근접한 NC곡선으로
NC-35이다.
출처 : 건축환 경공학; 김재 수저; 서우;
2008; p 521
(2) NR곡선(Noise Rating Curves)
• 소음대책 검토시에 필요 : 청력장해, 회화방해, 시끄러움의 관점
• ISO가 정한 소음평가 곡선
• 1000Hz의 옥타브 밴드레벨이 평가곡선의 NR수와 일치
• 임의의 소음의 NR수는 각 옥타브 밴드레벨의 NR수에서 구한 최대 값을 취한다.
가장 높은 NR곡선 과 근접한 값으로 NR-94이다.
출처 : 건축환경공학;
김재수저; 서우;
2008; p 522
• ISO R 1996에서 NR수에 의한 소음기준치는 dB(A)의 기 준치보다 5만큼 작은 값
• 주택의 옥외소음 : NR-30 ~ NR-40을 기준
출처 : 건축 환경공학;
김재수저;
서우; 2008;
p 523
3. 벽체의 차음성능
• 차음 : 구조체가 음을 반사, 흡수하여 그 입사된 음이 투 과 하는 것을 막는 것
흡음 : 구조체 표면에서 음을 흡수하는 것
3.1 차음성능의 표시방법
• 투과율, 음압레벨차, 음향투과손실 등
• 각 주파수 대역별 투과손실이 주로 쓰임
• 질량과 강성이 큰 콘크리트벽이 합판보다 투과손실이 휠 씬 크다.
• 복합재료로 구성된 경우의 총합투과손실은
• ⇒
출처 : 건축환경공학; 김재수 저; 서우; 2008; p 524
• 이중벽 : 단일벽에 비해 중고음역에서 유리, 저음역에서 저음역 공명투과손실이 발생하여 투과손실이 불리
3.2 차음성능 영향요소
• 영향 영역
- 강성지배영역(공진영역) : 저주파 영역에서 공진현상 발 생
- 질량영역 : 중간 주파수 영역, 질량법칙에 의해 투과손실 이 결정
- 일치효과 영역 : 고주파 영역, 임계주파수 부근에서 차음 재료의 임계주파수는 고유주파수에 의해 결정
• 단일벽체의 투과손실은 질량법칙에 의해
• 질량법칙은 벽체의 질량이나 주파수가 두배가 되면 투과 손실이 6dB씩 증가한다.
출처 : 건축환경공학;
김재수저; 서우;
2008; p 527
• 일치효과(Coincidence Effect)
벽에 입시되는 입사음의 파장과 굴곡파의 파장이 일치될 때 -> 공진상태 -> 입사음의 대부분의 에너지가 벽체를 통과하게 됨 -> 차음성능이 현저하게 저하되는 현상
• 일치효과를 발생시키는 공진주파수 : θ가 90°에 가까워 질 때 공진주파수는 최저
출처 : 건축환경공학; 김재수저;
서우; 2008; p 528
3.3 차음성능의 측정
• KS F 2808에 규정, ISO 140-3에 규정
• 잔향실에서 측정
• White Noise를 발생하여 양실의 음압레벨을 측정
출처 : 건축환경공학; 김재수 저; 서우; 2008; p 530
3.4 차음성능의 평가
• 벽체의 차음성능을 나타내는 단일평가지수 : ISO의 STC 곡선으로 평가
• STC 기준곡선의 특성 - 125 ~ 400 Hz : 15dB - 400 ~ 1,250 Hz : 5dB - 1,250 Hz : 평탄
출처 : 건축환경공학;
김재수저; 서우;
2008; p 531
이 경우 차음 등급은 D-42이다. 투과손실이 가장 낮게 걸 리는 곡선을 선택한다.
차음의 평가방법
3.5 차음대책
• 두 실간의 소음감소량 결정 :
벽체의 투과손실(TL), 벽면적(S), 수음실의 흡음력(A)
• 효율적인 차음대책 : 흡음재와 차음재를 병행 설치
• 효과적인 차음대책 수립을 위한 차음재료 선정
- 질량법칙에 의해 벽체의 면밀도(m)가 큰 재료 선택 - 벽체에 틈, 파손된 곳이 없도록 함
- 소리가 발생하는 음원쪽에 흡음재를 붙임
- 진동이 큰 곳 : 차음벽의 탄성지지, 방진처리, 제진처리가 필요 - 중공층을 갖는 이중벽이 효과적, 일치효과와 공명주파수에 유
의
- 콘크리트 블록의 차음벽 : 표면 모르타르 마감이 더욱 효과적
3.6 흡음과 차음의 차이
• 두 벽체 모두 흡음률은 0.7, 투과손실은 합판을 사용한 벽체가 콘크리트를 사용한 벽체에 비해 떨어짐
• 차음 : 인접공간으로 소리 에너지가 투과하는 것을 감 소
흡음 : 실의 표면에서 소리 에너지가 반사하는 것을 감 소
출처 : 건축환경공학; 김재수저; 서우;
2008; p 540
4. 바닥 충격음
4.1 개요
• 바닥충격음이란?
물체가 낙하나 이동시 또 는 사람의 보행시 바닥에 가해지는 충격에 의해 바 닥구조가 진동함으로서 발생되는 음
• 고체음은 직접 방사되는 공기전달음처럼 인식되는 소음이다.
출처 : 건축환경공학; 김재수저;
서우; 2008; p 542
• 바닥충격음 발생에 관계 되는 요인
- 표준 충격원 - 바닥구조 - 수음실
출처 : 건축환경공학;
김재수저; 서우;
2005; p 475
바닥 충격음
측정장치의 구성
바닥충격음 평가방법
