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무대반사판과 흡음배너를 이용한 가변형

다목적 홀의 음향성능 변화

○ 정 인 모 김 재 수Jeong, In-Mo Kim, Jae-Soo

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Abstract

최근 사람들의 삶의 질이 향상되면서 공연을 즐기려는 많은 사람들로 인해 가변형 다목적 홀의 건립이 증가하고 있

다. 이러한 가변형 다목적 홀에서 뮤지컬, 오케스트라 등 다양한 공연을 하기 위해서는 각 공연에 적합한 잔향시간 및

실내음향특성을 확보해야 하며 이를 위해 무대반사판, 흡음배너, 흡음막 등 가변을 위한 다양한 형태의 시도가 이루어

지고 있다. 이러한 관점에서 본 연구는 무대반사판과 흡음배너의 유무에 따라 음향성능이 변화하는 가변형 시스템을

채택한 다목적 홀을 대상으로 실내 음향 성능을 측정, 평가 하였다. 이러한 연구는 향후 유사한 가변형 시스템을 갖는

다목적 홀의 건립시 유용하게 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

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키워드 : 다목적 홀, 무대반사판, 흡음배너

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대구분 소구분 재 료 125Hz 250Hz 500Hz 1kHz 2kHz 4kHz

바닥 통로 단풍나무 플로링 0.15 0.11 0.10 0.07 0.06 0.06

천장THK8mm F.G BOARD

2겹/지정 무늬목 시트마감 0.05 0.03 0.02 0.02 0.02 0.02

벽체

가변

시스템

(흡음

배너)

THk25mm 합성목(유공판)+

지정 무늬목 시트마감

0.35 0.29 0.30 0.35 0.36 0.39

THk25mm 합성목(유공판)+커튼

지정 무늬목 시트마감

0.87 0.68 0.76 0.82 0.71 0.50

THk12mm MDF 2겹/지정 무늬목 시트마감 0.15 0.11 0.10 0.07 0.06 0.06

THk25mm 합성목(유공판)/지정

무늬목 시트마감0.87 0.68 0.76 0.82 0.71 0.50

발코니

전면THK8mm F.G BOARD

2겹/지정 무늬목 시트마감 0.05 0.03 0.02 0.02 0.02 0.02

발코니

천장THK8mm F.G BOARD

2겹/지정 무늬목 시트마감 0.05 0.03 0.02 0.02 0.02 0.02

기타문 0.01 0.02 0.02 0.02 0.03 0.04

창문 0.15 0.05 0.03 0.03 0.02 0.02

(a) 무대부분 (반사판 설치시) (b) 무대부분 (반사판 미설치시)

1. 서 론

최근 사람들의 생활수준 향상과 여가문화의 확대로 인하

여 풍요로운 여가생활을 누리려는 사람들이 늘어나고 있

으며, 이에 따라 각종 공연을 소화할 수 있는 가변형 다목

적 홀의 건립이 증가하고 있다. 그러나 다양한 공연 장르

가 가능해야 하는 다목적 홀은 각 공연에 맞는 충분한 잔

향시간 및 실내음향특성을 확보해야 하는 어려움이 있다.

따라서 현재 이러한 문제점을 해결하기 위하여 무대반사

판, 흡음배너, 흡음막 등 가변을 위한 다양한 형태의 시도

가 이루어지고 있으며 다목적 홀의 목적상 다양한 공연을

소화하기 위해서는 가변의 상태에 따라 음향성능 변화를

파악하는 것은 매우 중요하다고 할 수 있다. 이러한 관점

에서 본 연구는 무대반사판과 흡음배너의 유무에 따라 음

향성능이 변화하는 가변형 시스템을 채택한 다목적 홀을

대상으로 실내 음향 성능을 측정, 평가 하였다. 이러한 연

구는 향후 유사한 가변형 시스템을 갖는 다목적 홀의 건

립시 유용하게 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

2. 측정방법 및 개요

2.1 대상 다목적 홀의 개요

본 연구 대상 가변형 다목적 홀의 제원 및 마감 재료의 주

파수별 흡음률은 표 1. 및 표 2. 와 같다.

표 1. 다목적 홀의 제원

장소 구분

다목적 홀

용적(V)무대반사판 설치 9,600m3

무대반사판 미설치 23,000m3

표 2. 가변형 다목적 홀의 마감재료 및 흡음률

대상 가변형 다목적 홀은 다양한 공연을 소화하기 위해 무

대 반사판의 유무의 변화를 반영할 수 있도록 설계되어 있으

며 다목적 홀의 형태 및 내부를 나타낸 그림은 다음과 같다.

- 2 -

(c) 후벽 및 객석부분 (d) 천정부분

(e) 측벽부분

그림 1. 다목적 홀의 형태 및 내부

또한 가변형 다목적 홀의 가변 형태는 표 3. 과 같다.

표 3. 다목적 홀의 가변 형태

형 태

Case 1 무대반사판 미설치 + 흡음 배너 설치

Case 2 무대반사판 설치 + 흡음 배너 미설치

2.2 건축음향성능 측정방법

음향성능 측정방법은 ISO에서 제안하는 무지향성 음원을

무대부 바닥면으로부터 1.5m 높이에, 수음점은 모두 13개

를 선정하여 1.2m높이에 위치하였다. 측정용 음원은 MLS

(Maximum-Length Sequence)음원을 사용하여 배경소음

에 대한 영향을 어느 정도 배제할 수 있었다. 측정기기는

실내음향측정을 위해 01dB사의 Symphonie중에서 dBBA

TI를 사용하였으며, SPL은 현장에서 SONY사의 Digital

Audio Tape-Corder를 이용하여 녹음 후, dBFA32 프로그

램을 통해 분석하였다. 측정기기 구성 및 실제 측정모습은

그림 2 .와 같다.

① Microphone & Preamplifier

② Symphonie (dBBATI, dBFA)

③ Notebook Computer

④ Power Amplifier

⑤ Omni-Directional Speake

(a) 측정기기의 구성

(b) 측정모습

그림 2. 측정기기의 구성 및 측정모습

위의 내용을 바탕으로 한 다목적 홀의 평면 형태와 수음

점의 위치는 그림 3. 과 같다.

(a) 1층 수음점 (b) 2층 수음점

그림 3. 다목적 홀의 각 층 수음점의 위치

3. 임펄스 응답(Impulse Response)

대상 가변형 다목적 홀에서 측정된 임펄스응답은 소리가

변화하는 임펄스의 합(SUM)으로 공간이 갖는 음향적 특성

을 나타낼 수 있는 모든 정보를 가지고 있으며 이 측정 결

과로부터 RT, EDT, D50, C80, RASTI 같은 건축음향의 물

리적 평가지수를 산출하여 실내음향 특성 및 음향적 결함

인 에코(Echo) 발생 여부를 판단 할 수 있다. 대상 다목적

홀에서 측정한 대표적인 임펄스 응답은 그림 4. 와 같다.

Envelop [ID=200] Ch. 1 1_1 s;Pa 0.000 4.171e-05 10.2290.000e+00

-0.008

-0.006

-0.004

-0.002

0.000

0.002

0.004

0.006

0.008

0.010

0.012

0.014

0.016

0.018

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Envelop [ID=112] Ch. 1 1_1 s;Pa 0.000 7.260e-05 10.229-2.346e-05

-0.008

-0.006

-0.004

-0.002

0.000

0.002

0.004

0.006

0.008

0.010

0.012

0.014

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Case 1 Case 2

(a) 1번 수음점

Envelop [ID=74] Ch. 1 8_1 s;Pa 0.000-3.070e-05 10.229-8.284e-05

-0.004

-0.002

0.000

0.002

0.004

0.006

0.008

0.010

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Envelop [ID=26] Ch. 1 8_1 s;Pa 0.000-1.023e-04 10.229-6.185e-05

-0.004

-0.002

0.000

0.002

0.004

0.006

0.008

0.010

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Case 1 Case 2

(b) 8번 수음점

Envelop [ID=10] Ch. 1 12_1 s;Pa 0.000 5.920e-05 10.229 6.143e-06

-0.003

-0.002

-0.001

0.000

0.001

0.002

0.003

0.004

0.005

0.006

0.007

0.008

0.009

0.010

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Envelop [ID=2] Ch. 1 12_1 s;Pa 0.000 5.485e-05 10.229-6.013e-05

-0.004

-0.002

0.000

0.002

0.004

0.006

0.008

0.010

0.012

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Case 1 Case 2

(c) 12번 수음점

그림 4. 가변에 따른 다목적 홀의 임펄스 응답

모든 Case에서 Impulse Response에 의한 Echo 검토 결

과 모든 객석에서 Echo가 발생하지 않아 Echo에 의한 음

향적 결함은 발생하지 않는 것으로 평가되었다.

4. 분석 및 고찰

4.1 음압레벨(SPL)

실의 형태와 내부공간의 구성에 따라 음의 세기를 나타내는 음

압레벨의 분포 상태는 매우 중요한 의미를 갖는다. 500Hz에서 홀

의 Case별 음압레벨을 분석한 결과는 그림 5. 및 표 4. 와 같다.

- 3 -

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 평균

수음점

SPL(dB)

case1 case2

그림 5. 다목적 홀의 Case별 500Hz 음압레벨 비교(SPL)

표 4. 500Hz에서 홀의 Case별 음압레벨의 평균과 표준편차

Case 1 Case 2

평 균 59.7 63.8

표준편차 1.35 1.30

그림 5. 및 표 4. 를 보면 500Hz에서 Case별 음압레벨이

Case 1의 경우 59.7dB, 표준편차는 1.35dB로 나타났고

Case 2의 경우 63.8dB, 표준편차는 1.30dB으로 나타났다.

음압레벨은 각 좌석별 음압레벨이 ±3dB 이내로 들어오면

모든 객석에서 일정한 음압레벨을 유지한다고 판단하고

있다. 따라서 모든 Case에서 무대에서 발생한 소리를 어

느 객석 위치에서나 일정한 크기로 들을 수 있을 것으로

판단된다.

4.2 잔향시간(RT, Reverberation Time)

잔향시간은 울림의 양에 대한 가장 중요한 평가지수이며

정상상태의 음이 60dB 감쇠하는 데까지 소요되는 시간으

로 정의된다. 가변형 다목적 홀의 Case별 잔향시간을 분

석한 결과는 그림 6. 과 같다.

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

3.5

4

4.5

5

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 평균

수음점

RT(sec)

case1 case2

그림 6. 다목적 홀의 Case별 500Hz 잔향시간 비교(RT)

표 5. 500Hz에서 홀의 Case별 RT의 평균과 표준편차

Case 1 Case 2

평 균 1.09 1.80

표준편차 0.06 0.03

그림 6. 및 표 5. 를 보면 500Hz에서 Case별 잔향시간은

Case 1의 경우 1.09초, Case 2의 경우 1.80초로 나타났다.

또한 가변 구조체의 특성에 따라 약 0.7초의 가변을 할 수

있으며, 각 Case별 수음점 편차도 각 0.06초, 0.03초로 나

타나 거의 모든 수음점에서 일정한 소리의 울림을 느낄

수 있을 것으로 나타났다. 무대반사파 설치와 흡음 배너의

유무로 인한 잔향시간의 범위를 나타낸 그림은 다음과 같

다.

그림 7. 다목적 홀의 Case별 잔향시간 범위

그림 7. 을 보면 가변상태에 따라 강연, 연극, 오페라, 실

내악 등의 다양한 장르의 공연을 할 수 있도록 잔향시간

을 조절할 수 있는 것으로 나타났다. Case 1의 경우, 잔향

시간이 짧아 강연이나 연극 등에 적합하였으며 Case 2는

잔향시간이 긴 실내악, 오케스트라 등에 적합함을 알 수

있다.

4.3 음성명료도(D50)

회화의 명료도에 관한 지수중 강연을 대상으로 하는

D50(Definition)은 음의 발생이 중지한 후 50ms이내의 직

접음 및 초기반사음과 총 에너지 비를 말한다. 500Hz에서

홀의 Case별 음성명료도를 분석한 결과는 그림 8. 및 표

6. 과 같다.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 평균

수음점

D50(%)

case1 case2

그림 8. 다목적 홀의 Case별 500Hz 음성명료도 비교(D50)

표 6. 500Hz에서 홀의 Case별 D50의 평균과 표준편차

Case 1 Case 2

평 균 59.9 30.2

표준편차 7.69 5.68

그림 8. 및 표 6. 을 보면 500Hz에서 D50은 Case 1의 경

우 평균 59.9%, Case 2의 경우 평균 30.2%로 나타났다.

일반적으로 다목적 홀에서 연극이나 강연 등의 경우 바람

직한 D50은 55∼60%이고, 음악당에서는 30∼40%정도 된

다. 따라서 Case 1의 경우 연극이나 강연 등의 기준에 만

- 4 -

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 평균

수음점

RASTI(%)

case1 case2

그림 10. 다목적 홀의 Case별 500Hz 음성전달지수 비교(RASTI)

족하여 음성을 주로 사용하는 공연에 적합할 것으로 판단

되며 Case 2의 경우 음악당내의 기준에 만족하여 음악을

주로 사용하는 오케스트라, 실내악 등의 공연에 적합할 것

으로 판단된다.

4.4 음악명료도(C80)

C80은 음악에 대한 명료도 지수(Clarity Index)로서 500Hz에서

홀의 Case별 C80을 분석한 결과는 그림 9. 및 표 7. 와 같다.

-10

-5

0

5

10

15

20

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 평균

수음점

C80(dB)

case1 case2

그림 9. 다목적 홀의 Case별 500Hz 음악명료도 비교(C80)

표 7. 500Hz에서 홀의 Case별 C80의 평균과 표준편차

Case 1 Case 2

평 균 4.7 -0.7

표준편차 1.0 0.86

그림 9. 및 표 7. 을 보면 500Hz에서 다목적 홀의 C80의

평균은 Case 1의 경우 4.7dB, 표준편차는 1.0dB로 나타났

으며 Case 2의 경우 -0.7dB, 표준편차는 0.86dB로 나타났

다. 일반적으로 음악 홀의 경우, 음악적 명료도가 얻어지

는 범위를 ±1.6dB로 권장하고 있다. Case 1의 경우 음악

적 명료도의 범위를 초과하고는 있으나 이는 음악보다는

음성적인 명료도를 중요시하는 공간임을 감안할 때 음성

위주의 공연 시 별 무리가 없을 것으로 판단되며 Case 2

는 음악적 명료도의 범위를 만족하고 있어 공연장에서 다

양한 공연 시 충분한 음량감으로 음악을 감상할 수 있을

것으로 사료된다.

4.5 음성전달지수(RASTI)

음성전달지수는 실내에서 음성 전달의 이해도(Speech

Intelligibility)를 나타내는 주관적 척도로서 다목적 홀의

500Hz 대역의 음성전달지수를 분석한 결과는 그림 10. 및

표 8. 과 같다.

표 8. 500Hz에서 홀의 Case별 RASTI의 평균과 표준편차

Case 1 Case 2

평 균 63.3 49.8

표준편차 2.46 1.77

표 9. RASTI 평가기준

RASTI(%) 평가 척도

0∼32 Bad (전혀 알아듣지 못한다.)

32∼45 Poor (잘 알아듣지 못한다.)

45∼60 Fair (노력하면 들을 수 있다.)

60∼75 Good (잘 들린다.)

75∼100 Excellent (아주 편하게 들을 수 있다.)

그림 10. 및 표 8. 을 보면 다목적 홀의 Case별 500Hz

대역의 RASTI는 각 63.3%, 49.8%로 나타났다. 가변형태

중 Case 1은 무대반사판 미설치와 흡음 배너의 설치로 인

해 비교적 짧은 잔향시간을 갖게 되어 Case 2보다 음성전

달지수가 좋은 것으로 분석되었다. 또한 표 9. 를 살펴보

면 각 Case별 음성전달지수가 Case 1의 경우 Good(잘 들

린다)로 나타났으며, Case 2의 경우 Fair (노력하면 들을

수 있다.)로 평가되었다. 특히 Case 2는 Case 1과 비교하

였을 때 값이 다소 낮게 나왔지만 이는 음성보다는 음악

위주의 공간으로서 다양한 공연 시 발생하는 원음이 크게

왜곡되지 않고 잘 들릴 것으로 판단된다.

5. 결 론

본 연구에서는 무대반사판과 흡음배너를 이용한 가변형

시스템을 갖는 다목적 홀의 실내 음향특성을 파악하고자

하였으며 연구 결과는 다음과 같다.

본 연구는 무대반사판과 흡음 배너를 이용한 가변형 다

목적 홀을 대상으로 현장 측정을 통하여 실내공간의 음향

성능을 평가해 보았다. 분석해 본 결과 물리적 음향 평가

지수인 SPL, RT, D50, C80, RASTI 등의 평가지수는 홀의

가변장치에 따라 음향적 특성이 변화하는 것을 알 수 있

었으며, 무대반사판 설치와 흡음 배너의 유무로 인하여 약

0.7초의 잔향시간이 가변되었음을 알 수 있었다. 따라서

이러한 잔향가변을 통하여 음성위주의 강연, 연극 등의 공

연에서부터 음악위주의 다양한 장르의 공연을 충분히 수

행할 수 있을 것으로 판단되며 향후 유사한 가변형 시스

템을 갖는 다목적 홀의 건립 시 유용하게 활용될 수 있을

것으로 사료된다.

참 고 문 헌

1. 김재수, 양만우 ; “건축음향설계방법론”, 도서출판 서우,

2001.9.

2. 김재수 ; 건축음향설계(개정 3판), 세진사, 2008.2.

3. 서정석, 김재수 ; 대형 전시공간의 건축음향설계, 대한설비공

학회하계학술발표대회, 2004.6.24

4. 김남돈, 주덕훈, 김재수 ; G 예술회관 대공연장의 건축음향

설계, 한국소음진동공학회 학술발표대회, 2007.5.10

5. 윤재현, 주덕훈, 김재수 ; 복합문화센터 대공연장의 건축음향

설계, 한국소음진동공학회 학술발표대회, 2007.11.15

6. 김남돈, 김대군, 김재수 ; 가변형 시스템을 갖는 건축음향설

계, 대한건축학회 학술발표대회, 2008.10.24~25