블라디보스톡 오페라하우스 음향컨설팅

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1. 머리말

블라디보스톡은 러시아 극동 최대 도시이자 연 해주의 중심도시로 2012년 APEC 정상회의 준비 사업의 일환으로 블라디보스톡 오페라&발레극 장 건설 사업을 추진하였으며, 1500석 규모의 오 페라하우스와 300석 규모의 콘서홀 등 부대시설 이 건설되었다.

무엇보다 자랑스러운 사실은 설계에서 부터 시 공까지 순수 국산 기술과 자재로 국내 기술진이 시공과 음향컨설팅을 담당하였으며, 예술 문화 의 본고장인 유럽에서 신선한 감동을 불러 일으 켰다는 것이다.

하지만 오페라의 이해 부족과 러시아 문화 및 환경 차이에 의한 설계 오류들이 발생하였으며, 이러한 문제점들을 해결하기 위해 각 분야별 전 문컨설턴트가 선임되어 수차례 변경 및 보완으 로 2014년 10월 준공을 하게 되었으며, 러시아 출 신의 세계적인 피아니스트 데니스 마추예프 (Denis Matsuev,1975~)의 극찬을 받으며 음향컨설 팅이 완료되었다.

이러한 일련의 개선사례를 중심으로 음향컨설 팅 과정을 소개하고, 세계적인 오페라하우스와 비교 평가를 통해 오페라하우스의 음향적 특징 을 살펴보고자 한다.

2. 개선설계 개요

2.1 건축음향 기본계획

오페라하우스의 형상, 실용적, 천장, 벽면 등의 건축음향적 분석 검토와 차음구조, 흡음구조, 반 사구조, 확산구조 등을 고려한 건축 공간 내부의 쾌적한 음향환경이 되도록 발주자와 협의하여 표 1과 같이 건축음향의 컨셉에 의한 음향계획을

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특집: 실내음향

블라디보스톡 오페라하우스 음향컨설팅

김 정 중*

(환경음향연구소)

특집특집

실내음향

표 1 건축음향 계획

구분 오페라극장

컨셉

- 1500석 규모에 적합한 음향 개선설계 건축 - 목표잔향시간 : 1.7~1.9초 (공석시) 음향 - 잔향시간 확보 및 에코방지를 위한 흡음

구간 재설계

계획 - 에코방지를 위한 천장반사판 재설계 - 에코방지를 위해 발코니 형상 및 마감재 변경 용도 오페라, 발레

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수립하고 오페라극장의 사용목적을 중심으로 건축음향 설계를 진행하였다.

2.2 재원 및 잔향시간

블라디보스톡 오페라하우스의 음향개선설계 를 위하여 국내에서 최근 설계 및 시공된 오페라 극장의 재원 및 잔향시간을 비교 평가 하였다.

설계 초기에 고양 아람누리 대공연장을 벤치마 킹하여 체적은 16,610 m³으로 아람누리 대공연장 16,999 m³와 거의 비슷하지만 좌석수는 1500석으 로 300석 정도 줄어들어 1인당 객석용적이 11.1 로 고양 아람누리 9.0에 비해 높게 설계되어 있었 다. 그리고 최근에 설계되었던 오페라하우스 중 영국의 ARUP에서 음향 컨설팅을 하였던 한강예 술섬 오페라극장도 1인당 객석용적이 7.0으로 조 사되었다.

따라서 다른 오페라하우스에 비해 1인당 객석 용적이 2~4 m³정도 크고 상대적으로 잔향시간 도 0.4~0.5초 높게 평가되어 이에 대한 개선설계 가 필요한 것으로 판단되었다.

3. 오페라하우스의 개선설계 방향

3.1 흡음면적 개선

블라디보스톡 오페라극장의 체적(16,610 m³)에 서 공석시 500 Hz 기준 잔향시간이 2.4초 정도로 음향적으로 문제가 있을 것으로 예측된다. 따라 서 음향적인 문제를 해결하기 위하여 전체 반사 면적 중 벽체는 약 37 %, 천장은 약 7 % 정도 흡

음면적을 증가시켜서 오페라하우스 설계목표 잔향시간(1.4초~1.5초)을 만족 할 수 있는 방향을 선정하였다.

3.2 기존 천장 반사판 ITDG 검토

음원에서 객석으로 전달되는 직접음과 1차반 사음의 경로차(ITDG)가 50 ms 이상이고 강한 반 사성의 재료로 설계되어있어 음향장해의 발생 이 예상되기에 1, 2, 3 천장 반사판의 개선이 필요 할 것으로 판단되었으며, 객석 2번 지점에서 70.59 ms로 에코가 가장 심할 것으로 판단되어 천장 반사판 각도 변경 및 재료 변경 등 여러 방 향으로 검토하였다.

3.3 천장 반사판 각도 조절

천장에 사용된 재료는 약 97 %가 반사재료(F.G BOARD 2겹/도장 마감)로 무대에서 객석으로 전

그림 1 천장 반사판 개선 그림 3 천장 반사판 개선 전/후 비교

그림 2 천장 반사판 개선 전 ITDG

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달되는 소리의 직접음과 1차 반사음의 경로차가 음성명료도 50 ms 이하로 1, 2, 3 천장 반사판의 각도와 천장의 투광실의 위치를 조절하면 에코 를 방지할 수 있는 것으로 판단되었다.

3.4 발코니 천장 마감재 검토

발코니 객석의 음향장해방지를 위해 마감자재 를 개선하였으며, 내구성이 강한 고밀도 자재에 서 음의 집중을 방지하기 위한 확산재료로 개선 하였다.

3.5 가시선 개선

무대공연장의 무릎높이에서 객석의 관객 눈높

그림 4 천장 반사판 각도 조절 후 ITDG 음

음원 원((오 오케 케스 스트 트라 라 P PIIT T--음 음악 악)) 음

음원 원((무 무대 대--음 음악 악))

그림 6 발코니천장 마감재 형상

그림 5 음원위치에 따른 음선 분포

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이와의 가시선을 검토한 결과, 3층 객석에서는 바닥높이를 최소 12 mm~최대 80 mm까지 증가 시켜 객석에서의 시야를 확보하였으며, 4층 객석 의 경우 객석 바닥의 높이를 최소 24 mm~최대 104 mm 높여서 객석에서의 시야를 확보 하도록 제안하였다.

3.6 확산패널 확산성능 개선

확산계수 0.2 모듈과 확산계수 0.3 모듈을 각각 배치하여 확산성능을 설계기준에 적합하도록 배치하여 공간감을 증대시키고 음향장해현상을

최소화 하였다.

3.7 발코니 단면 형상 검토

무대에서 음원발생 시 발코니 전면의 반사에 의해 에코가 발생할 수 있으므로 발코니 단면 형 상을 검토하여 음의 장해현상이 발생하지 않도 록 개선하였다.

무대에서 발생한 음에 대해 표시영역의 발코니 형상에 따른 ITDG값을 분석해 보면 무대에 도달 하는 반사음 4번, 5번의 ITDG값이 102~111 ms로 에코가 발생하는 것을 알 수 있다. 또한 음선도 지향각을 보면 (a)단면은 충분한 확산으로 인하 여 지향각이 넓은 반면 (b)단면은 지향각이 작기 때문에 음의 밀도가 높아져 발코니 전면에 반사 되어 되돌아오는 에코 음의 성분이 증가하는 것 을 알 수 있다.

그림 7 발코니 객석 가시선

그림 8 Guide to scattering coefficients 그림 9 확산모듈 배치 및 형상

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그렇기 때문에 무대에서 발생한 음이 무대와 마주보는 발코니 전면에 반사되어 다시 무대 및 객석쪽으로 되돌아가서 발생하는 에코 및 촛점 현상 등과 같은 음향장해가 발생하지 않도록 (a) 단면으로 개선하였다.

4. 음향시뮬레이션 분석 및 현장측정 평가

4.1 음향 시뮬레이션 분석

건축음향 설계시 실내의 음향조건을 분석하기 위하여 ODEON 11.0 Combine Software를 중심으

그림 10 발코니 단면 형상 검토

그림 11 Computer simulation grid mapping

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로 Auditorium Acoustics에서 권장하는 computer simulation을 통하여 설계시 고려되는 음향인자 를 다음과 같이 분석하였다.

시뮬레이션 결과 잔향시간은 500 Hz에서 개선 전 공석시 1.91초에서 개선후 1.56초로 예측 되었 으며, 음악명료도는 개선전 1.1에서 개선후 2.5로

예측되었다.

4.2 건축음향 성능 측정 및 평가 (1) 음향성능 측정 개요

건 축 음 향 측 정 평 가 방 법 ISO 3382-1:2009 Acoustics - Measurement of room acoustic

그림 13 음향성능 측정위치

그림 12 MLS를 이용한 측정장비 구성

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parameters - Part 1: Performance spaces의 기준(안) 에 준하여 건축음향특성을 측정 분석하였다.

(2) 음향성능 측정 방법

분석기인 Symphonie System 기기는 Building Acoustic Software가 ISO 717, ISO 140, DIN 52210 의 기준을 충족하는 dB Bati Computer 프로그램 이 내 장 된 기 기 로 신 호 발 생 기 에 연 결 된 Professional Loud Speaker를 통해 MLS(maximum length sequence) 신호를 발생시키고 그 데이터값 을 평가 인자로 이용한다.

(3) 음향성능 측정 평가

잔향시간은 500 Hz에서 공석시 1.63초로 설계 목표 1.7초에 근접한 것으로 평가되며, 음성명료 도(D

₅₀

)은 0.5로 설계목표 0.49 이상을 만족하였 으며, 음악명료도(C

₈₀

)은 2.4로 설계목표 2.2 이상 을 만족하였으며, 음성전달지수(RASTI)는 0.55 로 설계목표 0.5 이상을 만족하는 것으로 평가되 었다.

(4) 세계 오페라하우스와 비교 평가

블라디보스톡 오페라하우스와 해외 오페라하

그림 14 오페라하우스의 재원 및 잔향시간 비교

오페라하우수 구분

A : Washington, JFK Center, Opera House B : Vienna, Staatsoper C : Seattle, Opera House

D : Salzburg, Festspielhaus E : Rochester, Eastman Theater F : Paris, Opera Garnier

G : New York, Metropolitan Opera H : London, Royal Opera House I : Hamburg, Staatsoper

J : Chicago, Civic Opera House K : BuenosAires, Teatro Colon L : Berlin, Deutscheoper

M : Average N : Vladivostok, Opera & ballet House

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우스의 재원 및 음향평가 지수들을 그림 14와 같 이 비교 평가하였다.

블라디보스톡 오페라하우스와 세계 오페라하 우스를 비교한 결과, 체적은 16,610 m³으로 평균 15,360 m³에 근접하며, 좌석수는 1,500석으로 평 균 2,325석에 비해 낮은 편이며, 1 좌석당 체적 비 는 11로 평균 7에 비해 4 정도 높고, 잔향시간은 1.65초로 평균 1.45초에 비해 0.2초 정도 높게 평 가 되었다.

5. 맺음말

이번 사례를 통하여 전문공연장과 다목적공간 의 설계 시 공연시스템과 사용목적에 적합한 공 간을 설계 및 시공을 위해서는 음향컨설팅 전문 가에 의하여 건축음향개선의 설계부터 시공까 지 이르는 종합적인 설계 및 감리, 그리고 준공평 가에 이르는 관리시스템이 반드시 필요하다고 판단된다. 또한 종합컨설팅을 통하여 시공 시 단 계별로 현장감리를 상주시켜 음향적인 문제점 과 개선을 통하여 전문공연장을 시공함으로써 전반적으로 만족하는 공간을 확립할 수가 있었 다. 시공 시 음향컨설팅 주요 내용을 정리하면 다 음과 같다.

(1) 잔향시간 개선

블라디보스톡 오페라하우스의 체적(16,610 m³) 에서 공석 시 500 Hz 기준 잔향시간이 2.4초 정도 로 음향적으로 문제를 해결하기 위하여 전체 반 사면적 중 벽체는 약 37 %, 천장은 약 7 % 정도

흡음면적을 증가시켜서 오페라극장 설계목표 잔향시간(1.4초~1.5초)을 만족 할 수 있었다.

(2) 천장 반사판 각도 조절

천장에 사용된 재료는 약 97 %가 반사재료(F.G BOARD 2겹/도장 마감)로 무대에서 객석으로 전 달되는 소리의 직접음과 1차 반사음의 경로차가 음성명료도 50 ms이하로 1, 2, 3 천정 반사판의 각도와 천장의 투광실의 위치를 조절하여 에코 를 방지할 수 있었다.

(3) 가시선 개선

무대공연장의 무릎높이에서 객석의 관객 눈높 이와의 가시선을 검토한 결과, 3층 객석에서는 바닥높이를 최소 12 mm~최대 80 mm까지 증가 시켜 객석에서의 시야를 확보하였으며, 4층 객석 의 경우 객석 바닥의 높이를 최소 24 mm~최대 104 mm 높여서 객석에서의 시야를 확보 하였다.

(4) 벽체확산패널 확산성능 개선

확산계수 0.2 모듈과 확산계수 0.3 모듈을 각각 배치하여 확산성능을 설계기준에 적합하도록 배치하여 공간감을 증대시키고 음향장해현상을 최소화 하였다.

(5) 발코니 단면형상 개선

무대에서 음원발생 시 발코니 전면의 반사에 의해 에코가 발생할 수 있으므로 발코니 단면 형 상을 검토하여 음의 장해현상이 발생하지 않도 록 단면형상을 개선하였다.