꽁기꽁기월드

소 음 이 란?

서론

1. 소음이 뭘까?

2. 소음이 우리 몸에 어떤 영향을?

3. 소음은 어떤 특징이 있나요?

4. 사람이 들을 수 있는 한계는?

5. 주파수는 왜 필요할까?

6. 주파수의 1/1과 1/3 Octave Band는 뭘까?

7. dB(데시벨)은 뭘까?

8. dB(A)는 무슨 의미일까?

9. 소리의 속도는?

10. 음의 속도와 주파수, 파장 이야기

11. SPL과 PWL 비교하기?

12. PWL의 측정은?

13. 소음의 측정방법은?

14. 측정계획 세우기

15. 설계에 필요한 기술

서   론

                                                        소음공학 = 쉽다.

                                                        소음공학 = 상식이다.

                                                        소음공학 = 누구나 반 전문가는 될 수 있다.

제가 이 자료을 쓰게 된 이유이자 사실 입니다.

 십 수년간을 소음 및 진동과 관련된 업무를 보면서 실제로는 쉽게 접근이 가능하고 실생활에 이용 할 수 있는데 그렇지 못한 점을 안타깝게 생각하다가 이렇게 자료을 쓰게 되었습니다.

 또한 모든 학문에는 원리가 있고 그것을 풀어가는 해법을 담은 이론과 많은 식들이 있습니다. 그러나 여러분은 소음, 진동을 연구하는 학자도 또한 전문가도 아니라는 관점에서 본 내용을 쓰고 또 이해를 돕는 것이 여러분이 소음공학을 쉽게 이해하고 실생활에 응용하는 지름길이라 판단하여 이론의 배경, 산출식의 원리 등은 가급적 적게하여 바로 여러분이 사용하기 원하는 답을 얻을 수 있게 만들려 노력하였습니다.

 또한 소음, 진동을 통한 직업을 갖고 계신 분들을 위하여는 기존의 접근방식과 실전에서의 접근이 가능한 방식을 열거하여 실제 현장에서 사용이 가능하게 하였습니다.

 끝으로 저의 작은 이론적 배경과 실무의 경험 및 요약에 의한 오류가 있을 수 있음을 말씀드리며, 저의 실수에 대하여 지적해 주신다면 적극 반영하여 보다 많은 분 들이 보셔서 도움이 될 수 있도록 각고의 노력을 하겠습니다.

1. 소음이 뭘까?

소음은 듣기 싫은 소리(unwanted sound) 전체를 말합니다.

객관적으로 판단하기는 어렵죠. 매우 주관적입니다. 때문에 소음에서 적용되는 많은 수치적 기준들이 대부분 통계적으로 구해진 경우가 많습니다. 꼭 알아두시길... ... (나중에 나오는 자료들을 이해하기 위한 마음가짐?)

매우 감각적이죠.

동일한 소리를 듣고도 서로의 느낌이 틀리기 때문입니다. 아무리 좋은 음악이라도 그 음악을 싫어하거나 화가나 있는 경우는 소음으로 느끼니 말입니다. 여러분도 경험이 있을 겁니다.

    예제1) 소음(소리)은 감각적이다.

예전에 통일되기 전 동독의 아름다운 처녀와 서독의 청년이 사랑을 했습니다. 둘은 매일 철의 장막이란 벽체의 양쪽에 서서 사랑을 속삭입니다. 사랑을 속삭이는데 큰 소리로는 안 되겠죠? 서로 속삭입니다. 그러나 둘은 너무나 잘 들리고 이해가 되는데 만약 주변을 지나는 다른 사람이라면 건너편의 속삭임은 들리지 않을 것입니다. 왜냐하면 관심이 없기 때문이지요. 이렇듯 관심이 있고, 없고 또한 본인의 정서 에 따라서도 달라지니 이 얼마나 주관적이고 감각적일 수 있겠어요.

그렇더라도 어떤 민원이나 상호간의 분쟁이 있으면 어떻게 할까요?

그래서 가능한 객관화한 법적근거와 자료를 만들어 이것을 정리하였죠.

우리도 함께 이런 법적인 내용과 자료를 공부해 나갈 것이고요.

2. 소음이 우리 몸에 어떤 영향을?

청력적영향

일시적 청력손실(Temporary Threshold Shift) :

큰 소음을 들은 직후에 일시적으로 나타나는 청력의 저하를 말하며, 수 초 내지 수일간의 휴식을 취한 후 정상청력으로 돌아오게 됩니다. 이런 현상이 매우 자주 일어나게 되면 영구적 청력손실로 진행이 되기 때문에 영구적 청력손실을 예측하는 근거가 되기도 합니다.

소음과 작업 허용시간

영구적 청력손실(Permanent Threshold Shift) :

일명 소음성 난청이라 부릅니다. 증상으로는 소음에 폭로된 후 수일 또는 수주가 지나도 정상청력으로 돌아오지 않으며, 주로 매우 소음이 높은 공장에서 장시간에 걸쳐 소음에 폭로 된 경우에 발생됩니다. 주로 4,000(Hz)부근의 주파수의 소리부터 난청이 시작되며, 소음에 의한 직업병이라 할 수 있습니다. 따라서 국내 및 국제적으로 이런 소음에 대하여 근무시간 등의 기준을 세워 이러한 난청이 발생치 않도록 규제하고 있으며, 대표적 기준은 아래의 표와 같습니다.(미국의 노동안전위생법 기준)

소음치 dB(A)	1일중 최대 허용시간
90	8   시간 이하
92	6   시간 이하
95	4   시간 이하
97	3   시간 이하
100	2   시간 이하
102	1.5 시간 이하
105	1   시간 이하
110	0.5 시간 이하
115	0.25시간 이하

노인성 난청 : 주로 나이가 들어감에 따라서 증상이 나타나며, 고주파음인 6,000Hz 부근의 소리부터 난청의 증상이 나타난다.

정신적 영향

지속적 소음에 폭로될 경우 정서적 불안정 증상을 보이게 됩니다.

일반적으로 공부나 작업의 효율이 떨어지게 됩니다. 따라서 소음에 대하여 각각의 근무 또는 생활구역에 대하여 이상적인 실내소음 권장치의 근거를 마련하였으며, 이를 NC(Noise Criteria)레벨이라 부릅니다.

저는 일반적으로 적용 가능한 기준을 소개 드리고 또한 NC레벨의 주파수별 대응소음도표를 소개하겠습니다.

적용	63	125	250	500	1K	2K	4K	8K	합성치
NC15	47	36	29	22	17	14	12	11
NC20	51	40	33	26	22	19	17	16
NC25	54	44	37	31	27	24	22	21
NC30	57	48	41	35	31	29	28	27
NC35	60	52	45	40	36	34	33	32
NC40	64	56	50	45	41	39	38	37
NC45	67	60	54	49	46	44	43	42
NC50	71	64	58	54	51	49	48	47
NC55	74	67	62	58	56	54	53	52
NC60	77	71	67	63	61	59	58	57
NC65	80	75	71	68	66	64	63	62

NC치	소음도 dB(A)	적용실명	비고
15 - 20	27 - 31	콘서트홀, 오페라하우스, 대공연장 및 대극장,  녹음 스튜디오
20 - 25	31 - 35	극장(500석 규모), 방송국
25 - 30	35 - 39	개인주택, 아파트, 중역실, 회의실, 병원의 개인병실, 수술실, 교회, 학교 교실
30 - 35	39 - 44	개인사무실, 일반병실, 검사실, 소형영화관, 호텔객실, 호텔의 연회장
35 - 40	44 - 48	일반사무실, 도서관, 체육관, 호텔로비, 호텔복도
40 - 45	48 - 53	전산실, 현관로비, 호텔의 서비스구역, 레스토랑, 백화점
45 - 50	53 - 58	카페테리아, 백화점 1층, 지하층
50 - 55	58 - 62	수영장

일반적 권장치는 위의 표와 같지만 국가적, 지역적 특성과 지역 거주자들의 정서적인 특성에 따라 다소 다르게 적용이 될 수 있으며, 이에 대하여 학자들과 국가적인 관점 등이 서로 다르게 나타나고 있으므로 이는 단순한 지침 정도로 이해하시고 절대적 기준은 삼을 수 없음을 아시기 바랍니다.

3. 소음은 어떤 특징이 있나요?

감각적이고 주관적이죠. 1장에서 설명해서 잘 아시죠?

축적성이 없습니다. 소음은 대기오염과 수질오염의 경우와 달리 자연 또는 인체에 해를 끼칠 때 체내에 축적되지 않습니다. 다만 인체에 반복적으로 서서히 또는 갑자기 피해를 주게 됩니다.

국소적으로 나타납니다. 우리가 알고 있는 엄청나게 큰 소음일지라도 폐수나 분진처럼 멀리 흐르거나 이동이 되지 않습니다. 극히 지역적이죠.

다발적입니다. 우리가 살고 있는 모든 지역에 소리가 있는 한 이것은 소음이 될 수 있으며, 어디든 소음은 있을 수 있습니다.

진정 건수가 가장 많은 것이 소음이랍니다. 어디라도 존재하며, 주관적이고 감각적인 이유에서 서로 상반된 판단이 가능하고 이로 인해 어디서나 언제든지 누구나 느낄 수 있고 이것이 진정으로 이어지니 얼마나 많겠어요. 2001 년 소음으로 인한 진정건 수가 12,000건이 넘는다고 하는군요. 매일 30건 이상이네요.

대책 후 처리 할 물질이 없는 것도 소음의 특징입니다. 아시다시피 축적성이 없으니 처리 할 물질이 없겠죠.

4. 사람이 들을 수 있는 한계는?

일반적으로 사람의 청각기관인 귀로 들을 수 있는 주파수 대역은 20 ~ 20,000 Hz를 들을 수 있으며, 가청주파수라 부릅니다.

가청주파수는 대체로 신체가 건강한 사람을 기준으로 입니다. 따라서 사람별로 다소의 차이를 보인다는 것을 알 수 있겠죠. 때문에 사람에 따라서 더욱더 예민하게 들을 수 있는 경우도 있답니다.

20Hz이하의 소리를 Infra-sound라고 하며, 이는 사람의 귀로는 듣기 어렵습니다. 진동과 비슷한 형태로 인지가 되기 때문에 사람들은 잘 인식이 안 되죠. 동물들은 매우 잘 인지가 된다고 판단이 됩니다. 그래서 지진이 일어나기 전 동물들이 이를 먼저 감지해서 이동한다고들 하죠.

20,000Hz 이상의 소음을  Ultra-sound라고 부르며, 대표적으로 박쥐들이 위치 이동시 사용을 하고 있고, 의료기기에 이를 응용하여 사용을 하고 있답니다.

그렇다면 인간은 어느 정도 크기의 소음을 들을 수 있을까요?

0~130dB 정도의 소리를 들을 수 있다고 합니다. 일반적으로 건강한 사람을 기준으로 하기 때문에 사람에 따라서 다소의 차이가 있습니다.

5. 주파수는 왜 필요할까?

연구를 목적으로 만들어진 일부의 소리(이를 순음이라 부릅니다.)를 제외하고는 거의 모든 소리는 전 대역에 걸쳐 소리를 가지고 있고 이러한 각 주파수의 합성된 소리를 사람이 인지하게 됩니다.

우리가 듣고 있는 거의 모든 소리는 사람이 들을 수 있는 가청주파수인 20~20,000Hz의 모든 주파수 성분을 가지고 있다고 볼 수 있어요. 따라서 주파수 특성을 측정 할 수 있는 측정기를 사용하면 소음의 주파수 성분별 구분이 가능해요.

이러한 주파수 성분을 이용하여 소리의 음색과 특성을 변화 할 수도 있지요. 그래서 여러분들은 집에서 오디오를 들을 때 Equalizer라는 장치를 이용해서 듣기 좋은 형태로 소리를 변환해 들을 수 있고, 또한 Speaker도 종류와 모양 크기에 따라 여러가지 형태로 다양한 음색을 나타낼 수 있게 된답니다.

그런데 우리는 지금 소음 즉, 듣기 싫은 소리를 알아보고 있으므로 소리를 줄이는 방법을 알아 봐야겠죠? 예 그렇습니다.

소리의 저감에도 이러한 주파수 특성을 이용한답니다. 소리를 주파수 별로 분해를 하고요. 높은 소음이 분포한 주파수 부분의 특성을 찾아내서 그 주파수 특성에 소음 저감의 성능을 발휘할 수 있는 재료를 선정할 수 있고 그러한 재료를 사용하여야만 효과적인 소리의 저감이 가능하답니다.

이제 왜 주파수가 필요한지 아셨죠?

6. 주파수의 1/1과 1/3 Octave Band는 뭘까?

사람의 가청 주파수는 얼마? 예 맞습니다.  잘 알고 계시네요. 20~20,000Hz 정도지요.

그러면 이것을 주파수 1Hz 간격으로 분리한다면 19,981개의 주파수가 나오네요. 무지무지 많은 숫자지요. 그래서 대역의 위와 아래의 주파수가 일정한 배율이 되도록 기준을 만들었는데 그것이 1/1과 1/3 Octave Band 랍니다.

그런데 우리가 일반적으로 사용하는 것이 1/1 Octave Band이고, 이들 주파수들 중 사람들이 다소나마 민감하게 듣는 부분을 사용, 대략 8개에서 10개까지를 사용합니다.

열거를 해보면 31.5Hz, 63H, 125Hz, 250Hz, 500Hz, 1000Hz, 2000Hz, 4000Hz, 8000Hz, 16000Hz이고 가장 보편적으로는 31.5Hz와 16,000Hz도 사용하지 않습니다.

이왕 설명한 김에 1/3 Octave Band도 열거한다면,

20Hz, 25Hz, 31.5Hz, 40Hz, 50Hz, 63Hz, 80Hz, 100Hz, 125Hz, 160Hz, 200Hz, 250Hz, 315Hz, 400Hz, 500Hz, 630Hz, 800Hz, 1000Hz, 1250Hz, 1600Hz, 2000Hz, 2500Hz, 3150Hz, 4000Hz, 5000Hz, 6300Hz, 8000Hz, 10000Hz, 12500Hz, 16000Hz, 20000Hz가 됩니다.

여러분 중 누군가는 눈치를 체셨으리라 봅니다. 일정한 규칙이 있지요?

1/1 Octave Band는 계속해서 2배씩 곱한 값의 주파수를 사용하고 있군요.

그렇다면 1/3 Octave Band는? 약 1.26배를 곱해 나갑니다.

그리고 또 하나가 있는데 아시겠어요? 바로 1/1 Octave Band의 주파수를 3등분으로 나눈 것 같이 1/3 Octave Band에는 1/1 Octave Band사이에 2개씩의 주파수를 더 포함하고 있습니다. 모양이 꼭 1/1=1 즉, 1을 3등분 한 모양과 같죠? 1/3의 뜻도 아시겠죠?

7. dB(데시벨)은 뭘까?

아시다시피 dB은 소음의 단위입니다.

그런데 여기서 dB(deciBell)이란 단어를 잘 살펴보면 deci와 Bell이란 영어의 합성어로 되어 있습니다.

어원을 그대로 살펴보면 deci는 10분의1 이란 뜻을 가지고 있고, Bell은 대문자로 시작하죠? 그것은 우리가 잘 알고 있는 전화기의 발명자 Dr. Bell 의 이름에서 유래가 되었습니다.

갑자기 Dr. Bell 이 왜 나오냐구요?

그것은 소음을 측정하는 측정기의 구조와 연관이 있습니다. 즉, 측정기의 소음을 감지하는 감지부 및 감지된 값을 변환하여 우리가 알아볼 수 있도록 Analog나 Digital신호로 바꾸어 주는 시스템이 Dr. Bell이 발명한 전화기에 기인하여 만들어 졌답니다.

일단 우리가 잘 알고있는 과학상식 하나!

구리 코일을 동그란 원통으로 말아서 가운데로 자석을 움직이면 전기가 발생되며 그 전기신호를 어떤 음성이나 떨림의 형태로 변환시키는 것. 이것이 전화기의 원리입니다.

소음측정기의 원리도 동일합니다. 전화기는 전기를 박판을 떨어 소리를 발생시키지만, 측정기는 이러한 전기를 Analog나 Digital신호로 만듭니다.

어때요 이제는 dB의 의미를 아셨죠?

하지만 하나가 더 있군요.

뭐냐하면 이렇게 만드는 전기가 얼마나 되며, 이것을 dB로 표현하는 기준은 무엇이냐?

네, 맞습니다. 우리가 사용하고 있는 측정기에서 발생되는 전기의 량은 최소 10^-12watt/㎡ 에서 최대 10watt/㎡ 정도의 전기를 만들어 내며, 이 값을 Log함수로 된 변환식에 적용하면 0~13의 값을 나타냅니다. 일단 말이 나온 김에 식을 알고 갑시다.  

  식) SIL = SPL = 10log( I / I0 ) = 10log ( i / 10^-12 ) dB

        I      : 대상가청음의 세기(여기에 최소값 10^-12와 10을 넣어보세요. 0~13까지 되죠?)

        I0    : 사람의 최소 가청음의 세기 (10-12watt/㎡)

        SIL  : 음의 세기레벨 dB

        SPL : 음압레벨 dB. 단, 최소 가청음압의 세기는 2x10^-5 N/㎡이다.

그냥 알고 가기 하나!  SIL과 SPL이 같은 값이라 했는데 최소세기가 다른데 어떻게 동일한가요? 이렇게 물으시면 알려 드려야죠. 계속 파고 들어가면 끝이 없으니까. 중간식부터 유도해서 알아봐요.

음의세기 I = P²/ c로도 구할 수 있는데,

P는 음압으로 단위가 N/㎡입니다.

c는 고유 음향임피던스로 단위는 rayls를 쓴답니다. 기준 값은 400이고요.

   따라서 10log( I / I0 ) = 10log ((P²/ c) / I0) = 10log((P²/400) / 10^-12) = 10log(P²/ (4x10^-10)

                                 = 10log(P /(2x10^-5)² =20log(P /(2x10^-5) 로 됩니다.

복잡하죠? 그냥 쉽게 생각합시다. 측정기로 측정하면 이런 계산은 필요 없으니까 몰라도 된다. 그리고 만약 어떤 자료에서 단위가 N/㎡인 소음이 있는 경우 소리의 크기를 알고 싶으면 20log(알고 싶은 값/2x10^-5)로 계산하면 되는구나. (왜? 우리의 목표는 측정기 만드는 게 아니니까.)

그런데 사람의 감각과 느낌을 표현하기에 14단계로 표현을 한다는 것이 매우 어렵겠죠? 그래서 앞에서 언급했듯이 실제의 값은 10분의1이란 의미의 deci를 앞에 붙여서 사용하고 있답니다.

그러면 우리 이제는 궁금한 거 하나만 알고 가죠. 우리가 집에서 사용하는 스피커의 용량을 보면 몇 Watt나 그렇게 표시가 되어 있습니다. 이것은 얼마나 큰 소리를 만들어 내느냐로 판단하면 되겠죠?

    예제1) 우리 집에는 100watt의 스피커를 쓰고 있습니다. 얼마나 크게 음악을 들을 수 있을까요?

위의 내용을 식으로 정리하면 소리의 크기 = 10log(P/P0) = 10log (100/10^-12) dB = 140dB가 되는군요. 또한 스피커 용량의 정확한 표현은 몇 watt/㎡가 정확한 표현이 되겠군요. 우리의 가청한계는 130dB라고 앞서 말했지요. 너무 용량이 큰 거 아닌가요? 괜찮습니다. 단위를 보면 ㎡이 있지요? 스피커의 면적이 1㎡이면 1m 전방에서 측정하여 그 정도의 용량이 나올 것이고 실제로 스피커 자체의 단면적이 ㎡ 이상인 스피커를 쓰는 집은 없겠죠?

8. dB(A)는 무슨 의미일까?

앞에서 얘기했듯이 dB은 소리의 단위이자 측정기의 전기량을 변환하여 사용하는 것입니다. 즉 기계로 읽은 크기인 것입니다.

따라서 사람들이 듣는 것과 많은 차이를 나타낼 수 있습니다. 그래서 과학자들은 사람의 감각과 비슷하게 값을 읽고 싶어졌겠죠.

어떤 방법을 사용했느냐 하면요.

매우 많은 사람을 상대로 어떤 기준의 소음 예를 들면 1,000Hz의 100dB 값을 기준으로 각 주파수의 소음을 들려줍니다. 그리고 들려주는 각 주파수의 소음을 100dB로 들려주고서 사람들이 느끼는 소음의 정도를 1,000Hz의 소음으로 다시 들려줍니다. 그러면서 먼저 들려주었던 소리와 느끼는 소음이 동일한 정도를 알아냅니다. 이렇게 많은 사람을 실험하면 어떠한 평균적인 자료를 얻을 수 있게 됩니다. 이러한 평균적인 기계 측정의 결과와 사람의 청감각과의 차이를 보정해 주면 기계로 사람의 감각과 비슷한 정도의 측정이 가능하게 될 것입니다.

예를 든다면 63Hz에서 100dB의 소음을 들려주고 1,000Hz에서 100dB에서 시작하여 소음값을 크게 작게 하여 조사하였더니 1,000Hz의 76dB와 동일한 정도로 느끼는 사람들이 많았답니다. 그렇다면 63Hz에서 사람들은 기계의 측정값보다 26dB의 소음을 적게 감지한 것이지요. 이렇게 주파수별로 조사를 수행하였습니다.

그래서 dB에 (A)를 붙이는 것을 청감보정이라 부른답니다. 그리고 다음에서 청감보정표를 알려드리겠습니다.

A-weighting 표

주파수 (Hz)	청감보정 (dB)	허용편차 (dB)
31.5	-39.4	5.0
40	-34.6	4.5
50	-30.2	4.0
63	-26.2	3.5
80	-22.5	3.0
10	-19.1	2.5
125	-16.1	2.0
160	-13.4	2.0
200	-10.9	2.0
250	-8.6	2.0
315	-6.6	2.0
400	-4.8	2.0
500	-3.2	2.0
630	-1.9	2.0
800	-0.8	2.0
1000	0	2.0
1250	+0.6	2.0
1600	+1.0	+2.5 -2.0
2000	+1.2	+3.0 -2.5
2500	+1.3	+3.5 -3.0
3150	+1.2	+4.0 -3.5
4000	+1.0	+4.5 -4.0
5000	+0.5	+5.0 -4.5
6300	-0.1	+5.5 -5.0
8000	-1.1	+6.0 -5.5

9. 소리의 속도는?

일반적으로 음의 속도는 340m/s로 많이 알고 계시죠?

실제로 음의 속도는 얼마나 될 까요?

이를 알기 위해서는 다소 복잡한 이론식과 계산이 있어야 합니다. 이러한 이론식과 계산을 거쳐서 쉽게 정리된 식을 알려 드리겠습니다.

일단 우리가 알고 있는 음속 340m/s는 약 15℃ 를 기준으로 한 거예요.

제가 알려드리는 식에다 15℃ 를 넣어보죠.

음의 속도 C = 331.42 + 0.61 t(온도)를 사용하세요.

그러면 C = 331.42 + (0.61x15) =  340.5m/s가 됩니다. 이제 아셨죠.

    예제1) 대기의 온도가 40℃ 입니다. 음의 속도는 얼마나 될까요?

C = 331.42 +0.61t = 331.42 +(0.61x40)   355.8m/s가 될 겁니다.

10. 음의 속도와 주파수, 파장 이야기

여러분은 앞에서 가청주파수, 음의 속도에 대하여 공부를 했습니다.

이제는 파장을 이해하고 음의 속도, 주파수, 파장 등 3가지의 관계를 이해하기로 합시다.

일단 대기온도가 15℃ 이고요. 1/1 Octave Band를 기준으로 알아보기로 합니다. (여러분 모두 1/1Octave Band는 아시죠? 모르시면 위에서 다시 보시길.)

여기서 개념 다지기 하나. 주파수는 1초 동안 행하여진 주기적인 운동의 횟수입니다. 그렇다면 63Hz는 1초 동안 63번의 동일한 운동을 했습니다. 이때 63번의 운동 중 1번의 운동에 해당하는 길이를 1개의 파장이라 합니다. 따라서 63Hz는 1초 동안에 63개의 파장을 가진 것으로 이해를 하시면 됩니다.

자, 이제 계산을 해보시죠.

음의 속도 = 331.5 + (0.61 x 15) = 340.5 m/s 이다.

63 Hz는 1초 동안 63 개의 파장을 가지고 있다.

그렇다면 63 Hz의 1개 파장은 1초 동안 340.5 m를 63개의 파장을 가지고 있으므로 340.5를 63으로 나누면 되는군요. 즉, 63 Hz의 1파장의 길이는 약 5.4m가 되는군요.

참고로 1/1 Octave Band의 파장을 표로 만들면,

항목	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
파장(m)	5.4	2.724	1.362	0.681	3.405	0.17	0.085	0.043

이렇게 됩니다. 동일 에너지의 양으로 가정한다면 저주파가 에너지가 크겠군요.

파장은 왜 필요할까? 파장은 에너지의 어떤한 크기를 나타낼 수 있습니다. 한 개의 단위에너지를 나타내므로 처음에 말씀 드렸던 "소음은 물리에서 파생되었다." 라는 말과 같이 음을 줄이거나 만들어 낼 때 그음의 에너지를 이해한다면 에너지의 변화에 의해서 나타나는 음을 없애거나, 음의 생성을 이해하시는데 도움이 됩니다.

계속 공부하시다 보면 저주파의 소음 저감이 고주파보다 어려운 것을 아실 수 있습니다. 바로 파장 즉, 단위에너지가 크기 때문이랍니다.

11. SPL(Sound Pressure Level, 음압값)과 PWL(Sound Power Level, 음향파워값) 비교하기?

여러분이 소음 문제를 접하게 되시면서 꼭 구분을 해서 명확히 해야 할 것이 있는데 그것이 바로 SPL과 PWL입니다.

이유는 대단히 간단합니다. 이 값을 잘못 이해하고 적용하면 계산을 했을 때 결과가 굉장히 틀리게 나타나기 때문입니다. 때문에 차이를 명확히 구분을 지어서 이해를 하고 넘어 가도록 하시죠.(그렇지 않으면 계산을 않는 게 나을 수도 있답니다. 오답을 가지고 접근하는 것은 문제를 더욱 어렵게 만들 수 있거든요.)

영문을 그대로 이해한다면 음의 압력 값과 음의 파워 값으로 그대로 해석이 가능하겠죠.

그렇다면 음의 압력과 음의 파워의 차이는 무엇일까?

앞의 내용을 잘 읽으신 분들은 잘 아시리라 보지만 다시 한번 설명하면 소음의 측정에 있어서 측정기의 감지부에서는 소리의 음파에 의한 공기의 압력변화를 감지하게 됩니다. 즉, 소음의 측정은 SPL로 이루어집니다.

소리의 크기는 있지만 소리를 만들어 내는 기계 혹은 장비의 음을 방출하는 부분의 크기나 부피 등은 무시가 된 값입니다. 진정한 소리의 크기가 아닌 부분적 소음으로 판단을 할 수 있게 됩니다. 그에 비해 PWL은 음원의 크기를 포함하고 있게 됩니다. 따라서 어떠한 음원의 정확한 음의 크기를 알고자 한다면 PWL 값을 알아야 하겠죠?

간단히 정리하기. 소음의 측정은 SPL로 된다. 소음계산은 PWL로 한다. 자 이제는 아시겠죠?

12. PWL의 측정은?

SPL과 PWL의 차이를 아신 분들은 이제 PWL의 측정방법이 궁금하시죠?

원칙적으로 PWL의 측정은 불가능합니다. 따라서 SPL로 측정을 수행하여, SPL 값을 구하고 음원의 음장 표면적을 합성하여 구할 수 있습니다.

즉, PWL = SPL +10logS라 할 수 있습니다.

그렇지만 면적 S가 형태에 따라서 다르겠군요. 그래서 일반적으로 S값을 다음과 같이 유도해서 사용을 합니다.

    1) 무지향성 점음원 (자유공간)

        SPL = PWL - 10log(4 r²) = PWL - 20logr-11

    2) 무지향성 점음원 (반자유공간)

        SPL = PWL - 10log(2 r²) = PWL - 20logr-8

    3) 무지향성 선음원 (자유공간)

        SPL = PWL - 10log(2 r) = PWL - 10logr-8

    4) 무지향성 선음원 (반자유공간)

        SPL = PWL - 10log( r) = PWL - 10logr-5

    여기서,

        자유공간 : 공중에 스스로 떠있는 경우

        반자유공간 : 바닥과 같이 어떤 벽 또는 바닥과 인접한 경우

        점음원 : 지정 된 위치에서 이동이 없는 음원, 기계 등

        선음원 : 자동차 등과 같이 직선으로 이동하는 음원

을 의미합니다. 또한 이것은 측정거리가 어느 정도 떨어져서 구할 때 유용하며, 만약 측정지점이 측정대상 1m 떨어져서 한다면 ISO 규정의 측정방법을 따르시면 됩니다.

    예제1) 가로 3m x 세로 4m x 높이 2m의 장비가 측정결과 70dB의 소음을 발생시키고 있습니다. 본장비의 PWL 값은?

        PWL = SPL +10logS

                = 70 +10log((3+1)x(4+1) + (3+1)x(2+1)x2 + (4+1)x(2+1)x2)

                = 70 + 10log(74) = 88.7 dB

    예제2) 15m 지점에서 측정한 반자유공간의 무지향성 점음원의 소음도가 70dB일 때, PWL은?

    위의 식에서 무지향성 반자유공간인 경우는 SPL = PWL - 20logr - 8입니다.

    그러면 PWL = SPL +20logr + 8 이고, 여기서 측정지점과의 거리는 15m입니다.

    그러므로 PWL = 70 + 20log(15) + 8 =101.5dB

13. 소음의 측정방법은?

지금까지 소음의 크기를 어떻게 구하면 된다고 계속 이야기를 드렸지만 곤란한건 소음 측정방법을 모르고 계시다고요? 그럼 설명을 드려야죠.

소음의 측정은 사람의 귀를 이용한 주관적인 방법과 측정기기를 사용한 객관적인 방법 이 두 가지로 크게 구분합니다.

첫째. 사람의 귀는 매우 훌륭한 측정기가 될 수 있습니다. 가장 쉽게 측정에 사용되기도 하구요. 하지만 개개인의 취향, 성격 등에 따라서 판단이 일정치 않다는 문제가 있습니다. 또한 정형화 된 값이 없기 때문에 기준과의 차이, 목표 값의 설정 등이 안 되는군요.

둘째. 측정기기를 사용한 측정이 있습니다. 이는 객관화 된 값을 얻을 수 있게 되어 기준과의 차이와 목표 값의 설정 등이 가능합니다.

소음측정기의 선정.

측정기의 규격은 KSC-1502에 의하여 규정하고 있으며, 청취식과 지시식 두 가지와 측정주파수의 범위와 지향특성, 측정 허용오차 폭을 기준으로 정밀, 보통, 간이소음계로 나누어진다. 먼저 청취식과 지시식에서 청취식은 측정의 정확도 등이 매우 나빠 실제로는 지시식을 사용하고 있다. 우리가 쓰고 있는 거의 모든 측정기는 지시식이라 판단하면 된다.

항  목	주파수범위	특            징
정밀소음계	20-12,500	측정정밀도 우수, 주파수 특성에 따른 측정가능, 음의 지향특성 측정가능, 소음 대책을 위해서는 필수.
보통소음계	31.5-8,000	일반적 대책을 위해서 사용 가능, 지향특성 측정가능, 소음 대책을 위해서는 다소 문제가 있음.
간이소음계	70-6,000	일반적 소음의 크기에 사용, 소음대책을 위한 사용은 가급적 피해야 함.

소음 측정기를 이용한 일반적 측정절차.

측정하고자 하는 소음이 자유진행형이거나 몇 개의 지배적인 주파수로 구성되어 진행 될 경우에는 측정자와 주위 물체와 건물 등에 의한 반사음의 영향에 특히 주의를 기울여야 한다. 그러나 환경 소음과 같이 확산음장에 가깝거나 넓은 주파수 분포를 가지고 있을 경우에는 측정자에 의한 반사음의 영향은 일반적으로 무시할 수 있다.

    가) 측정시 일반적 고려사항.

        ① 측정장비의 적합성 (국내 및 국제규격 확인)

        ② 측정기의 교정절차 (공인기관의 정도검사 유,무 확인)

        ③ 측정기록 방법 (기록장비 또는 수기)

        ④ 보정특성 설정 (A특성 또는 B, C특성)

        ⑤ 측정 동특성은? (변동이 적으면 Slow, 심하면 Fast)

        ⑥ 주파수 분석기의 사용 (단순측정, 대책측정)

        ⑦ 측정지점 선정 (주변 지도 또는 도면확인 후 실사)

        ⑧ 주소음원은 무엇? (청각 및 기기측정)

        ⑨ 소음의 특성은? (충격성, 정상음, 변동성, 순음성 등)

        ⑩ 시간적 특성 (낮, 밤, 주중, 주말 등)

        ⑪ 소음원의 물리량 (PWL 산정)

        ⑫ 환경조건은? (온도, 습도, 바람 등)

        ⑬ 측정지점의 특성 (근음장, 원음장, 자유부, 잔향음부 등)

        ⑭ 측정사진

    나)측정시 주의사항

        ① 바람의 영향 (방풍망 사용, 5.5m/s이상의 경우 측정 불가)

        ② 비의 영향 (우천시 기능한 측정 불가, 만약 필요시 Rain cover를 사용)

        ③ 습기의 영향 (습기에 의한 장비의 이상이 있을 수 있으므로 제습제 또는 제습기 사용)

        ④ 전자장의 영향

            (장비의 이상 및 고장의 원인이 될 수 있으므로 일장거리를 유지하여 측정하고 그에 대한 보정을 하여 값을 구한다.)

        ⑤ 2개 이상의 복합음 영향 (계산식을 이용하여 음의 합산 및 분리)

14. 측정계획 세우기

위에서 측정기기와 주위사항 등을 잘 배우셨으니까? 그렇다면 이제는 대책을 세우기 위한 가장 중요하면서도 기본이 되는 바른 측정을 위한 측정계획을 세워 보도록 하시죠.

소음의 측정방법에는 매우 많은 형태와 방법이 있습니다. 따라서 여기서는 측정의 방법보다는 정확한 측정이 가능하도록 측정계획을 세울 수 있도록 인도해 드리도록 하겠습니다.

14-1. 측정의 목적을 명확히 하시기 바랍니다.

    1) 대외적 문제를 처리하기 위해서 인가?  민원이나 법적기준에 부적합한 경우.

    2) 내부적인 문제를 처리하기 위해서 인가?  작업자의 환경개선, 기계의 이상 유,무 판단.

14-2. 측정계획을 세우시기 바랍니다.

    1) 무엇 때문에 : 목적 및 목표의 설정

    2) 어디서 : 측정 장소의 선정 및 확인

    3) 무엇에 대하여 : 측정대상의 선정, 측정항목의 선정, 측정 조건

    4) 어떻게 : 측정방법의 선정, 측정지점의 위치 및 갯수, 측정순서

    5) 언제 : 측정 목적에 적합한 측정 시간과 측정일시, 기간

    6) 누가 : 측정 인원 및 관계자

    7) 계획서의 작성 : 상기의 사항을 반영한 계획서 작성

14-3. 측정 자료의 분석

측정을 수행 중이거나 측정 후 결과를 분석하여 측정의 목적과 부합되는 결론을 세우게 됩니다.

15. 설계에 필요한 기술

소음 공사에는 음원에 대한 대책과 전달경로에 대한 대책으로 크게 나눌 수 있다.

또한 적용기술로는 흡음에 의한 저감과 차음에 의한 저감, 방진에 의한 저감으로 나눌 수 있다.

15-1. 음원에 대한 대책세우기

소음의 원인 제거, 강제력 제거, 파동의 차단 및 감쇠, 방사률의 저감등이 있으며, 부분적으로는 다음의 기술 등을 적용할 수 있다.

    1) 발생원 대책 : 유속의 저감, 마찰력의 감소, 충돌의 방지, 공명의 방지, 저소음 형 장비로 교체

    2) 공기 통로 대책 : 가능한 최소한의 크기로 적용, 소음기의 설치, 공기통로의 변형

    3) 방음 커버 : 필요한 정도의 투과 손실과 흡음이 가능한 방음 커버의 설치

    4) 방진 및 제진 : 진동의 전달 경로에 방진기 설치, 소음 방사면에 제진 커버 시공

15-2. 전달경로 대책세우기

    1) 소음원이 있는 건물의 내벽에 흡음처리 : 실내음압의 저감

    2) 건물 벽체 및 천정의 차음성능 강화 : 소음 투과손실 증가

    3) 방음벽의 설치 : 소음 피해예상 지역과 인접한 경우 회절감쇠 및 투과손실 증가

    4) 소음원을 피해 지역과 가능한 멀리 배치 : 거리감쇠 증가

    5) 지향성의 변환 : 소음의 방향성을 변화하여 고주파음에 효과

15-3. 차음설계하기

차음이 클까? 흡음이 클까? 일반적으로 비용에 대한 효과로는 차음이 훨씬 큽니다.

차음의 기술에 있어서의 핵심은 무엇일까? 시공 자재의 면밀도 입니다. 일반적으로 면밀도와 투과손실은 비례합니다.

또한 틈새의 처리가 필수입니다. 가능한 시공시 틈이 발생하지 않도록 시공하여야 하며, 만약 틈새가 발생 할 경우에는 가능한 면밀도가 큰 자재를 사용하여 막아주어야 합니다.

차음 공사시 주의 할 사항은?

큰 음원에 작은 면밀도의 자재를 사용할 경우는 음압에 의한 진동으로 계산상의 투과 손실치를 얻을 수 없습니다. 이런 경우에는 음원 측에 Damping이 가능한 흡음재나 Damping재를 사용하여 효과를 높이는 것이 좋습니다.

    차음설계이론?

일반적으로 차음도 = 18log(M x F)-44 dB를 적용하시면 됩니다. 여기서 M은 면밀도, F는 주파수밴드입니다. 면밀도는 1m x 1m x 두께 m x 밀도를 적용합니다. 물론, 여러 자재를 복합적으로 사용하고 있고 내부에 공기층이 있는 경우도 있으므로 실제의 경우 사용하는 식은 좀 더 복잡하고 다양화 될 수 있습니다만, 소음을 처음 접하고 있는 여러분께 모두 설명드린다면 아마도 다음 줄부터 포기하실 수도 있으므로 여기서 줄이기로 합시다. 또한, 가장 정확한 계산을 유도하기 위해서는 연구기관에 있는 연구시설을 이용한 투과손실을 측정하여 그 자료를 사용하시면 됩니다.

15-4. 흡음설계하기

실내 소음의 저감과 투과손실치의 부족분을 해결하는데 사용합니다. 가격에 비해서 차음재보다 많은 비용이 소요되지만 차음에서 주의사항과 같이 진동에 의한 발생소음 또한 함께 제거하므로 실제로는 차음과 흡음을 병행하는 것이 가장 적절합니다.

흡음재의 종류에는 우리가 일반적으로 알고 있는 스폰지 형태의 Foam 계열과 유리섬유, 광섬유 등이 있습니다.

각각의 장.단점이 있습니다.

스폰지형(Foam) : 시공이 매우 쉽고, 고주파 부분의 성능이 우수함. 시공 후 수년이 경과하면 표면경화가 일어나 표면부터 부서져 내림.

유리섬유 : 거의 모든 주파수 대역에 우수한 흡음력을 나타냄. 단독시공이 불가능하여 표면에 비산을 방지하기 위한 표면처리가 필수.

광섬유 : 거의 모든 주파수 대역에 우수한 흡음력을 나타냄. 매우 가격이 저렴함. 벽체의 내부 또는 표면처리가 요구되며, 일반적으로는 완전 밀폐의 형태로 사용.

    흡음설계이론 :

1) 흡음율 : 내부의 흡음재의 흡음율로 제조사 또는 공인기관의 자료를 사용.

2) 평균흡음율 : 내부의 재료의 흡음율과 면적을 합산하여 구한다.

                        aavg =  Siai /  Si = (S1a1+S2a2+....)/(S1+S2+....)

3) 실정수를 구하자. : 재료와 흡음율을 평균한 값으로 보면 된다.

                                R = (aavg x S) / (1-aavg)

4) 흡음에 의한 감음량을 구하자 : 가장 일반적인 형태로 계산을 해보자.

                                                 L = 10log(1/2 r²+4/R) 여기서 r은 음원과 벽과의 거리로 보면 된다.

    토막상식!

흡음율은 대표적으로 다음의 3가지 방식으로 측정합니다.

무향실, 잔향실, Impendence Tube

그러나, 보다 자세한 음향적 특성을 이해하기 위해서 Flow Resist를 측정하고 이의 특성을 흡음율과 같이 적용하기도 합니다. 국내에서는 사용하지 않는 방식이나 유럽의 경우 사용하여 매우 정밀한 소음의 예측을 하고 있습니다.

15-5. 발전기 방음 설계하기

    1) 발전기 방음설계의 기준 : 공기 흡입구 측의 소음기 설치, 배기구의 소음기 설치, 본체 외부의 방음실 처리.

    2) 설계시 유의사항 :

- 발전기의 주파수별 소음도 값과 소음저감 목표치를 정한다. 이는 소음기 및 방음실의 설계시 사용자재 및 구성 등에 매우 밀접한 관련이 있기 때문이다.

- 발전기의 유지, 보수와 관련한 자료와 위치, 범위 등을 명확히 하여야 한다. 이는 본체에 방음실을 구성함에 있어서 유지, 보수 시 방음실의 유지, 보수부분만을 열고 닫을 수 있도록 처리하여 손쉬운 유지, 보수가 가능케 한다.

    15-5-1. 흡입구 소음기의 설계

- 소음저감 목표치를 만족하는 소음 삽입손실치 구하기

 

    흡음덕트형 : 중, 고음 대역에서 성능이 우수.

최대 감음 주파수의 범위는  /2 < D <   ( :대상음의 파장(m), D:닥트의 내경(m))

감쇠치  L = K x P x L / S (dB)

    K : 1.05ar1.4 (또는 K =ar - 0.1 여기서 ar은 잔향실 법에 의한 흡음율)

    P: 덕트 Cell의 내부길이(m)

    S : 덕트 Cell의 내부면적(m)

    L : 덕트의 길이(m), 최단 횡단길이의 최소 2배 이상 5∼10배 이상이 이상적.

공기의 통과 유속은 20m/s를 넘지 않도록 하는 것이 이상적이다.

기류의 각도에 변화를 줄 경우 소음 저감치가 일부분 증가하며, 충분한 유량의 공기가 공급 될 경우 고려하여 설계에 반영하는 것이 바람직하다.

    팽창형 : 저, 중음 대역에 유효하며, 내부 흡음 처리시 고음 대역의 효과 증대.

감음 주파수는 팽창부의 길이에 의하며, 길이는  /4가 이상적이다.

최대 감음량은  Lmax = (D2/D1) x 4 (dB)이며, f < fc의 주파수 범위에서 성립된다. 이때 fc=1.22x(C/D2)

일반적 감음량  L = 10log(1+0.25 x (m - (1/m))²x sin²KL) dB이다.

여기서 m= A2/A1(단면적비), K=2 f/C, L=팽창부 길이

팽창부에 흡음재를 부착하면  L' =  L + ((A2/A1) x ar) dB가 된다.

    간섭형 : 저, 중음 대역의 일정주파수에 효과.

일정주파수 f = (0.5 x C)/(L1-L2)의 홀수배의 주파수에 탁월하며, 짝수배의 주파수에서는 감음성능이 거의 없슴. 일반적으로 홀수배의  주파수에서 20dB정도로 보고 있음.

    공명형 :  저, 중음 대역의 일정주파수에 효과.

공명주파수 fr = C/2  x ((nxSp/Lp)/V)0.5 Hz이며,

이때의 감음량

 L = 10log|1+(((nxVxSp/Lp)/(2xS0))0.5 / ((f/fr)-(fr/f)))²|이 된다.

    C: 소음기내의 음속(m/s)

    n: 내관의 구멍 수

    Sp:내관 구멍 한개의 단면적(㎡)

    V: 내관과 외관 사이의 체적(㎥)

    Lp: 내관의 길이(m) + 1.6 x a(구멍의 반지름, m)

    So:소음기 출구의 단면적(㎡)

    f: 감음 목표 주파수(Hz)

    공명 공동기 : fr = C/2  x (A/(LxV)) Hz

    C: 소음기내의 음속(m/s)

    A:목의 단면적(㎡)

    L': 목의 길이(m)

    V: 공동의 부피(㎥)

    L: L'+0.8x(A)0.5 (m)

    감음량은 공명형에 적용.

    방음실의 구성.

일반적으로 외부의 철판 + 흡음재 + 보호망의 형태로 구성된다.

계산순서는 다음과 같이 정하도록 하자.

1) 흡음율 : 내부의 흡음재의 흡음율로 제조사 또는 공인기관의 자료를 사용.

2) 평균흡음율 : 내부의 재료의 흡음율과 면적을 합산하여 구한다.

                        aavg =  Siai /  Si = (S1a1+S2a2+....)/(S1+S2+....)

3) 실정수를 구하자. : 재료와 흡음율을 평균한 값으로 보면 된다.

                                R = (aavg x S) / (1-aavg)

4) 흡음에 의한 감음량을 구하자 : 가장 일반적인 형태로 계산을 해보자.

                                                 L = 10log(1/2 r2 +4/R) 여기서 r은 음원과 벽과의 거리로 보면 된다.

5) 이제는 외부로의 소음 투과손실을 구해보자. 가장 보편적인 공식으로 유도해 보자.

    TL = 18log(m x f)-44 dB

여기서, m은 방음실 구성 판넬의 면밀도. f는 각 대상 주파수이다. 물론 매우 복잡하고 다양한 식들이 있겠지만 이정도 지식이라면 간단한 정도의 방음실을 구성할 수 있으리라 본다. 너무 복잡하면 싫증이 나니까 이 정도로 마무리하고 추후 보다 깊이 있게 공부하시려거든 하시라.

6) 방진기의 설치 : 여기서는 두 가지로 방진을 생각해야 한다.

첫째 : 장비와 바닥과의 방진. 장비의 고유진동수를 감안하여 설계를 수행한다.

둘째 : 바닥과 방음실과의 방진. 소음이 새는 것과 장비의 진동에 의한 방음실의 진동에 기인한 소음의 감소,

장비와 바닥과의 방진. 장비의 방진을 위해서는 장비의 사양을 확인하여야 한다.

15-6. 무향실 설계하기

    1) 무향실이란?

무향실은 어떠한 대상 소음을 측정하기 위하여 실내의 모든 면에서 음을 완전히 흡수하여 자유음장을 인위적으로 형성하도록 만든 실입니다.

    2) 무향실의 용도알기

가) 기계류의 방사 Power 측정

나) 음향 기기나 Microphone의 지향특성 연구

다) 음향 기자재의 객관적인 음향측정, Data 비교 평가

라) 악기의 음향특성 연구, 검사

마) 음향 측정기기의 객관적인 교정검사

바) 기초 음향연구

사) 기타 음향과 관련된 광범위한 적용

    3) 무향실의 설계 계획 세우기

가) 사용목적을 명확히 하자

나) 완전무향실 또는 반무향실 선정 : 측정 대상물의 중량 등을 고려하여 선정하자.

다) 무향실의 규모 : 측정물의 크기와 실내 유효치수를 반영하여 규모를 선정하자.

라) 공조시설 설치여부 : 시설의 용도를 고려하여 공조시설의 설치 여부를 결정하자.

마) 예산의 책정 : 무향실의 규모 및 건설방법, 흡음층의 종류 등을 고려하여 예산을 책정하자.

    4) 무향실 설계하기

가) 사용목적 결정하기 : 하한주파수(Cut-off Frequency)를 기준한다.

하한주파수(Hz)	응  용  분  야
50	기초 음향연구
63	고급음향기기, 통신장비 개발
75	자동차 및 비행기 엔진과 부품의 개발
100	전기기기 (motor, 발전기, 변압기 등), 사무기기, 악기의 개발, 심리음악 연구
125	음향기기 연구 및 일반기기의 개발
150	자동차부품, 가정용기구의 개발

나) 무향실의 규모 결정하기 : 무향실에서 측정하고자 하는 음원의 최대치수와 Microphone의 측정거리 그리고 최소 실내유효치수를 감안하여 결정하며, 일반적으로 아래의 식을 사용하여 구한다. 또한 ISO 규정에는 음원 체적의 200배 이상을 요구하고 있다.

    LMin = (  /4 +a/2 ) + 2a +  /4 +  

            = 2.5a + /2 +  를 사용하여도 가능하지만

가능하다면 L = 4a +  /2 +   이상으로 설계함이 이상적이다.

본 규격을 각각의 면에 적용하기 위해서는 정육면체의 모양을 설계하는 것이 보다 바람직 할 것이다.

다) 공조시설의 설치 유,무 : 무향실은 공기층과 흡음재 자체가 단열재의 역할을 하므로 외기 온도의 유입 등으로 인한 온도의 변화는 그리 크지 않으나, 정확한 측정을 원하는 경우와 특수목적(냉, 난방기의 설계)으로의 사용을 위해서는 공조시설의 설치가 요구된다.

공조시설의 설치시 주의사항은 공기의 토출 유속을 최대한 느리게 설계하는 것이 필요하다. 이유는 무향실 자체의 암소음도가 매우 작게 설계가 이루어지므로 공기의 토출 유속에 의한 소음이 암소음도의 상승으로 이어질 수 있고, 이는 무향실의 성능 저하를 의미한다. 따라서 공기의 토출 유속은 최대 4m/s이하가 되도록 하여야 하며, 이상적으로는 2m/s이하로 설계하는 것을 권장한다. 또한 공기의 흐름을 측면 모서리에서 반대 측면의 모서리로 설계하면 냉, 난방 효율과 소음의 문제를 동시에 해결할 수 있다.

라) 실내 암소음도의 적용 : 일반적으로 피측정체의 주파수별 소음도를 조사하여 10dB 이상의 차이를 보이도록 설계하는 것을 원칙으로 하지만, 다용도로 사용할 경우에는 그것의 한계가 명확치 않을 수 있다. 이런 경우라도 암소음의 기준은 잡아주어야 한다. 이는 무향실의 설계에서의 가장 기본이 되는 차음성능 설계와 방진 설계를 하는데 기준이 되기 때문이다.

마) 예산의 책정 : 사용목적, 규모, 공조시설, 시내 암소음도 등 기본적인 설계의 기준이 선정되면 아래의 요건에 따라 예산의 범위를 정해보자.

    5) 무향실의 세부 설계하기

무향실의 설계의 세부사항으로 여러분들이 조사, 확인할 내용으로 이 정도의 확인이라면 여러분이 원하는 무향실을 만들 수 있으리라 확신한다. 물론, 세부적인 설계기술이 있지만 세부설계기술을 공부하시려거든 소음의 전반적인 지식이 필요하고 또한, 많은 경험이 요구되므로 여러분들이 추가로 공부를 원하신다면 많은 국내외의 참고 서적을 보시라.

가) 하한주파수(Hz) : 사용 목적에 적합하도록 선정한다.

나) 무향실의 내부 용적(가로x세로x높이) : 무향실의 규모 결정하기에 따라서 규모를 정하자.

다) 무향실의 형태(완전 또는 반무향실) : 측정 대상물의 중량 및 이동방법, 측정방법에 맞추어 선정하자.

라) 사람을 위한 출입문의 크기와 수량(가로x세로, 개소) : 별도의 측정실이 있는지, 측정실과 주변 실과의 동선을 고려하여 선정.

마) 장비를 위한 출입문의 크기와 수량(가로x세로, 개소) : 장비의 중량, 크기, 동선을 고려하여 선정.

바) 공조시설을 사용할 경우, 공조기의 용량 : 온도 및 습도의 편차를 측정 목적에 적합하도록 선정. 단, 공기의 유속을 감안하여 설계 기준 상호간의 간섭이 발생하는지를 설계시 세심히 확인이 필요.

사) 무향실에 사용할 장비에 필요한 전원의 종류와 종류별 용량 : 측정기기 및 측정 대상물의 List를 만들어 선정. 추후의 확장성을 감안하여 30%이상의 예비율을 가지는 것이 바람직.

아) 필요한 콘센트의 종류와 수량 : 측정기기 및 측정 대상물의 List를 만들어 선정. 추후의 확장성을 감안하여 선정.

자) 측정 data의 전송을 위한 BNC단자의 종류와 수량 : 측정기기의 Data의 전송과 측정 대상물의 Data 전송에 필요한 수량을 사전에 List로 만들어 확인하고 향후를 위하여 Spare 단자를 충분히 고려해 선정.

차) 실내의 조도설정 : 측정에 필요한 조도와 사진촬영 및 CCTV의 사용 등을 고려한 선정이 바람직하며, 특히 완전무향실의 경우 바닥의 특성상 전구의 교체 및 고장의 수리에 매우 큰 어려움이 있으므로 이를 반영하여 선정.

카) 추가로 요구되는 Sleeve의 크기와 수량 : 기본 설계시 반영된 이외의 측정물 또는 기타(물, 공기, 유압 등)의 측정 부분을 감안 또는 대비하여 선정

타) 바닥의 형태: 완전무향실의 경우 (Spring Cable 또는 Grating) : 측정 대상물의 형태, 중량 등을 고려하여 선정하며, Grating 시공시 측정 오차가 다소 커질 수 있음을 감안하여 선정.

파) 벽체의 구조(Panel 또는 Concrete, 건식 현장시공) : 각각의 장, 단점을 고려하여 선정.

항  목	차음성능	시 공 성	경 제 성	추 세
Panel	우수	매우 우수	고가	80년대 이후
Concrete	매우 우수	매우 나쁨	저렴	60년대 이전
건식현장시공	보통	우수	보통	60-80년대

하) 천정의 구조(Panel 또는 Concrete, 건식 현장시공) : 각각의 장, 단점을 고려하여 선정.

거) 바닥의 구조(Panel 또는 Concrete, 건식 현장시공) : 각각의 장, 단점을 고려하여 선정하며, 가급적 바닥의 경우는 방진시스템의 설치 등을 고려하여 Concrete를 선정함이 바람직함. 또한 바닥의 구조를 만들기 이전 방진시스템의 노후 시 교체를 위하여 하부의 구조를 Pit를 구성하여 사람이 드나들 수 있도록 하는 것이 이상적이다.

너) 방진 시스템의 선정 (Air Spring 또는 Steel Spring, Rubber Spring) : 각각의 장, 단점을 고려하여 선정.

항목	재진성능	하한주파수	경제성	비고
Air Spring	매우우수	1Hz	고가
Steel Spring	우수	3Hz	보통
Ruber Spring	보통	8Hz	저렴

더) 소방시설 (물 또는 Gas, Foam) : 무향실 내부의 흡음재의 재질 등을 고려하여  물의 사용을 자재 하여야 하며, Foam의 경우는 성분 및 성질을 명확히 파악 후 흡음재에 이상이 없는 한에서 선정이 가능하다. Gas의 경우는 일반적으로 무난하다.

러) 화재감지 (연기 또는 열, 기타) : 측정 대상물의 측정시 운전 조건과 부대시설의 적용부분 등을 고려하여 선정하여야 한다.

머) 측정용 보조 행거의 유,무 및 수량 : 무향실에서 큰 측정 대상물의 소음도를 측정하고자 할 경우 선정되어야 함. 단, Microphone 자동 이송장치 등을 설치 할 경우에는 불필요 할 수도 있음.

버) 측정용 보조 행거의 적재능력 : 사용하는 목적에 적합하게 선정. (Microphone, 기타 장비의 병행 사용 유,무)

서) 비상전화의 설치 유,무 : 무향실에 사용되는 문들의 경우 매우 육중하며, 만약의 경우 측정자 단독 측정 중 부상 또는 문의 잠금 장치 고장의 경우를 고려하여 선정.

어) CCTV의 유,무 및 수량 : 측정시 측정대상물의 운전상황과 측정의 적정성을 판단하고, 또한 측정 자료의 보관을 고려하여 선정

저) 측정할 피측정물의 크기(가로x세로x높이) : 무향실의 규모 및 기타 부속시설의 설치를 위하여 피측정물의 크기 및 형태를 고려하여 반영

처) 무향실에서 측정 할 측정기준(KS, ISO, ANSI, 기타) : 측정 대상물의 측정과 관련된 국내 및 국제 규격을 확인하고 규격에 적합한 설계의 기준을 만들어야 한다.

커) 사용 할 Wedge(흡음재)의 종류(Glass Wool, Melamine Foam, PU Foam, 기타) : Wedge는 무향실의 성능을 좌우하는 자재이므로 선정시 국제공인기관의 성적서(ISO 10534-1 또는 ASTM C384)를 원하는 하한주파수까지 모두 만족하는지 반드시 확인 후 사용하여야 한다. 이는 흡음재의 흡음율 측정방법이 여러 가지이며, 무향실용 Wedge의 흡음율의 측정에 적용한다.

터) Wedge의 비산방지 처리(Fiberglass cloth, PE Film, Fabric Cloth, 기타) : Glass Wool로 Wedge를 선정시 사용하는 방법으로 가급적 Fiberglass cloth의 사용이 이상적이다. 이는 흡음 성능의 저하를 방지하기 위해서 이다.

퍼) 특별히 중량물의 사용 유,무 : 만약 중량물의 측정이 있을 수 있다면 이는 매우 설계에 중요한 요인이 되므로 반드시 사용 유,무를 확정하고 설계를 마쳐야 한다.

허) 무향실의 검사 : 무향실의 검사는 각 국가별로 기준이 있을 수 있으나, 세계적으로 ISO 3745를 따르고 있으므로 ISO 3745의 기준에 따라 성능의 검사를 시행하도록 하며, ISO 3745의 규정으로 측정을 할 수 있는 국제공인 측정기관인지를 반드시 확인하도록 한다. 이는 수출품의 경우 국제적 공신력의 문제가 있을 수 있다.

ISO 3745의 내용은 별도로 구입하여 내용을 확인하도록 하자.