음의 성질과 실내음향 계획

핵심 정리

건축 음향 계획은 실 안에서 필요한 소리는 살리고 불필요한 소리는 막는 계획이다. 이를 위해 먼저 음의 기본 물리량을 알아야 한다. 음이 전파될 때 1초 동안 진동하는 횟수를 주파수라 하며, 단위는 Hz이다. 음압 레벨은 데시벨(dB) 단위로 표시한다. 생활 소음도 데시벨로 표현할 수 있다. 음은 기온이 15°C일 때 약 340m/s의 속력으로 전파된다.

실내음향 계획의 두 축은 흡음과 차음이다. 흡음은 음에너지가 열에너지로 변하는 현상이다. 흡음과 차음은 목적이 다르므로, 흡음재를 많이 붙여도 벽을 통과하는 소리는 줄지 않는다. 구조체의 차음 성능은 투과율이나 투과손실로 표시한다.

흡음 재료는 주파수에 따라 효과가 달라 한 가지 값으로 판단할 수 없다. 다공질 흡음재는 고주파수에서 흡음률이 높고 저주파수에서 흡음률이 낮다. 재료의 흡음률은 주파수에 따라 달라진다. 흡음 구조는 재료의 성질에 맞춰 골라야 한다. 다공성 흡음재는 중·고주파 흡음에 유리하고, 판(막)진동 흡음재는 저주파 흡음에 유리하다. 공명기형 흡음재에는 단일공동공명기, 천공판공명기, 슬릿공명기 등이 있다.

잔향은 음원의 발생이 중지된 뒤에도 소리가 실내에 남는 현상이다. 잔향시간은 음원의 발생이 중지된 뒤 실내 음압레벨이 최초값에서 60dB 감쇠하는 데 걸리는 시간이다. 실내의 반사성 평행 벽면 사이에서 음이 반복해서 반사되는 다중반향은 음의 명료도를 떨어뜨린다.

흡음 처리는 소리의 질을 다듬는 데 쓰고, 소리가 벽을 넘어가는 것을 막을 때는 차음 구조를 쓴다. 두 가지를 혼동하면 계획이 어긋난다. 흡음 재료의 성능은 주파수에 따라 달라지므로, 한 번의 처리로 모든 대역을 해결하기 어렵다.

자세히

음의 회절과 실내 확산

홀의 형태는 음의 확산과 집중에 영향을 준다. 볼록한 면은 음을 확산시키고, 오목한 면은 반사로 음을 집중시키는 경향이 있다. 곡면을 계획할 때는 음을 퍼뜨릴 면과 모을 면을 구분해야 한다. 확산이 필요한 곳에는 볼록 곡면을 쓰고, 음을 객석으로 모아야 하는 곳에는 오목면을 쓰되 음이 한 점에 몰리지 않도록 면을 나눈다.

오디토리엄에서 뒤쪽 벽과 천장 사이를 경사면으로 계획하면 객석에서 에코가 발생하는 것을 막을 수 있다. 양쪽 벽은 무대의 음을 반사해 객석 뒷부분까지 전달하도록 보강한다. 원형이나 타원형 홀은 음이 한곳에 집중되므로 음을 확산시키는 설계가 필요하다. 평면이 둥근 홀은 곡면 반사가 한 점에 모이기 쉬우므로, 벽과 천장의 면을 나누는 설계도 함께 해야 한다.

차음과 벽체 구성

차음 대책은 소음의 종류와 전달 경로에 따라 달라진다. 천장, 바닥, 벽에 무거운 재료를 사용할수록 공기음에 대한 차음 성능이 향상된다. 중량 충격음이 발생하는 바닥에서 고체음을 차단할 때는 뜬바닥 구조가 효율적이다. 공기음은 벽과 천장의 질량으로 막고, 충격음은 바닥 구조를 분리해 막으므로 두 대책의 목적은 다르다. 투과율은 낮을수록, 투과손실은 높을수록 차음 성능이 좋다.

창호에는 이중 창문을 쓴다. 이중 창문은 유리 두께를 서로 다르게 하거나 한쪽 유리를 경사지게 해 소음을 방지한다. 두 유리를 같은 조건으로 두지 않는 것이 핵심이다.