2.1.1. 표준 중량 충격원(KS F 2810-2:2012)

공동주택 바닥충격음 차단구조인정 및 관리기준에서는 바 닥충격음 차단성능의 측정 시 표준 충격원 특성 1인 뱅머신을 사용하여 KS F 2810-2에 규정된 방법을 따르도록 규정하고 있다. KS F 2810-2는 중량 충격원에 의한 바닥 충격음 차단 성 능 현장 측정 방법에 대한 국내 규격으로 옥타브밴드 중심 주 파수 63∼500 Hz 범위를 측정 대상으로 한다. 표준 중량 충격 원의 규격으로 2개의 충격력 하중함수와 충격 폭로 레벨로 규 정하고, 충격원 특성 1인 뱅머신(타이어, bang machine)과 특 성 2인 고무공(실리콘계고무공, rubber ball)의 크기와 재질 등 의 관리 기준을 제시하고 있다.

고무공은 임팩트볼(impact ball)이라고도 하며, 뱅머신의 과도한 충격력이 목구조 주택에서 구조체에 미칠 영향을 피 할 목적으로 2000년 일본에서 새로 개발한 SBR(Styrene Butadiene Rubber) 재질의 충격원이 온도 변화에 따른 충격력 차이를 보이자 이를 보완하여 실리콘 고무 재질로 만든 충격 원으로 ISO 규격과 국내 규격에 도입되었다. 많은 선행 연구 에서 임팩트볼의 명칭을 사용해 왔으나, ISO 규격과 맞추어 개 정된 KS 규격에서는 고무공(rubber ball)으로 명명하고 있다.

Fig. 1은 각 충격원의 충격력 크기 함수로 충격시간 20 ± 2 ms의 단봉형(unimodal) 충격력 파형을 가지며, 뱅머신은 타 이어 낙하높이 85 cm일 때 약 4200 N, 고무공은 1 m 높이에서 자유낙하 시 1500 N 정도의 최대 충격력을 갖는다.

Fig. 1

Force function standard heavy impact sources specified in ^{KS F 2810-2:2012}

Fig. 2는 각 충격원의 충격력 에너지 스펙트럼으로, 주파수 대역에 따라 충격 폭로 레벨에 허용되는 ± 1.0∼± 2.0 dB의 편 차 한계를 포함하여 나타내었다. 뱅머신은 주파수 대역에 따 라 충격 폭로 레벨이 급격히 변화하여, 63∼125 Hz에서는 공 무공보다 높은 수준을 보이나 250∼500 Hz에서는 더 낮은 값 을 가진다.

Fig. 2

Impact exposure level for standard heavy impact sources specified in ^{KS F 2810-2:2012}

2.1.2. 주거 공간의 실충격원

주거 공간에서 발생하는 바닥충격음의 70% 이상이 위층에 서 아이들의 뜀이나 보행이 원인이다. 실충격원과 표준 충격 원의 특성과 관련하여 여러 연구자들이 충격력의 크기 및 스 펙트럼 특성, 음압레벨 특성을 비교 분석한 바 있다.

5∼11세 아동의 달리기와 뛰어내림에 대한 충격력을 측정 한 ^{Kim et al.(2005)}연구에 의하면 달릴 때의 충격력의 크기는 230∼3,000 N으로 600∼800 N 범위에 가장 많이 분포하며, 뛰어내릴 때의 경우 그 크기는 1,000∼6,000 N으로 2,000∼ 3,000 N 범위에 가장 많이 분포한다. 실험 참가 아동의 체중은 16∼58 kg으로 전체 70%가 25∼35 kg이다.

한편, 체중 19 ∼ 40 kg인 초등학교 1학년생을 대상으로 달 리기와 뛰어내리기에 대한 충격력을 측정한 ^{Jeon et al.(2006)} 의 실험에서는 최대 충격력은 달릴 때와 뛰어내릴 때 각각 2600 N과 5600 N이고, 평균 충격력은 각각 900 N와 1600 N이다.

이들 연구 결과의 차이는 실험 참가 대상 아동의 연령과 체 중 차이의 영향으로, 어린이가 달리거나 뛰어내릴 때 충격력 의 크기는 몸무게에 비례하는 경향이 있으나 그 상관성은 매 우 낮다. 동일 체중인 경우에도 개인 차이가 크게 나타나고 있 는데, 착지자세나 발이 센서에 닿을 때 체중이 실리는 면적 등 이 충격력의 크기에 영향을 크게 미치기 때문이다(^{Jeon et al., 2006}; ^{Kim et al., 2005}).

Fig. 3은 ^{Kim et al.(2005)}의 연구 결과로 아동의 달리기와 뛰어내리기의 충격력과 표준 중량 충격원의 충격력 스펙트럼 을 비교한 것이다. 실제 충격원의 주파수 특성은 뱅머신보다 고무공이 더 유사한 경향을 보이고 있으나, 스펙트럼 분포의 기울기 형태에서 고무공도 실충격원과 다소 차이를 보이고 있다.

Fig. 3

Comparison of spectrum for standard and actial impact sources (^{Kim et al., 2005}).

2.2.1. 국내 규격 KS F 2863-2: 2007

공동주택 바닥충격음 차단구조인정 및 관리기준에서는 중 량충격음레벨을 KS F 2863-2에 규정된 평가 방법 중 역A특성 곡선에 의한 방법으로 평가한 “역A특성 가중바닥충격음레 벨”로 규정하고 바닥충격음 차단성능의 등급기준을 4개 등급 으로 제시하고 있다.

KS F 2863-2에서는 바닥 충격음 차단 성능을 63∼500 Hz 범위의 4개 옥타브 밴드 중심주파수 측정 결과를 이용한 단일 수치 평가량으로 평가하고 있는데, 이를 역 A특성 가중 바닥 충격음 레벨(Li, Fmax, AW)이라 한다. 바닥충격음의 단일수 치평가량인 역 A특성 가중 바닥 충격음 레벨은 기준곡선을 측정값 아래로 오도록 이동시키되 기준곡선 이상이 되는 측 정값의 합이 8 dB을 넘지 않는 최저 위치에서 최저 기준곡선 의 500 Hz에 해당하는 레벨로 결정된다.

Fig. 4는 우리나라와 일본, 국제 규격 ISO의 기준 곡선을 나 타낸 것으로 국내 규격 KS F 2863-2의 역 A특성 기준곡선은 일본 규격 JIS A 1419의 60 dB 등급의 기준선과 일치하고, 기 준곡선을 이동시켜 500 Hz의 값을 단일수치평가량으로 결정 하는 방법은 ISO 717-2의 경량 바닥충격음 평가 방법과 상응 한다.

Fig. 4

Reference curve for rating of floor impact sound level

2.2.2. 일본 규격 JIS A 1419-2

일본의 건물 차음성능 평가 방법 규정인 JIS A 1419에서는 옥타브 대역 중심 주파수 63∼4,000 Hz를 고려 대상으로 하여 바닥충격음 차음성능을 45∼60 dB범위에 대하여 5 dB 간격 의 6개 등급으로 구분하고 있다. Fig. 4에서 45∼55 dB에 해당 하는 평가 기준곡선을 확인할 수 있다.

JIS A 1419의 평가 방법에 따르면 동일 주파수 범위에서 측 정된 바닥충격음이 모든 주파수 대역에서 어느 등급의 기준 선 이하가 될 때, 그 최소 기준선의 명칭이 대상 바닥의 바닥충 격음 레벨이 된다. 이때 각 주파수 대역의 측정값에서 각각 2 dB를 감할 수 있는 허용치를 제시하고 있다. 일본 규격의 2 dB 허용치를 KS F 2863-2의 4개 중심 주파수 대역에 대하여 적용 할 경우 기준곡선 이상이 되는 측정값의 합이 8 dB이 된다.

일본 기준에서는 차음등급에 의미를 부여하고 있는데, 공 동주택의 거실 바닥은 중량충격음에 대하여 ‘차음성능상 바 람직 함’의 등급으로 보통 사용 상태에서 사용자로부터 차음 성능상의 지장을 주는 불평은 거의 없다고 평가되는 L-50 이 상의 차음성능을 요구한다.

2.2.3. 국제 규격 ISO 717-2

국제 표준 규격인 ISO에는 태핑머신을 이용한 경량 바닥 충격음 및 뱅머신과 고무공을 포함한 중량 충격원에 대한 바 닥 충격음 측정 방법에 대한 규정은 마련되어 있으나, 평가 방 법은 현재 경량 바닥 충격음에 대해서만 ISO 717-2에 규정되 어 있다. 바닥 중량 충격음에 대한 평가 방법 규정은 현재 준비 중으로 아직까지 국내 규격 KS F 2863-2에 대응하는 국제 규 격은 없다.

ISO 717-2의 경량 충격음 평가 방법은 국내 KS 규격에서와 같이 기준 곡선을 1 dB씩 수직 평행 이동하여 기준 곡선을 상 회하는 측정값이 10 dB을 넘지 않도록 최저 위치로 이동시켰 을 때 500 Hz에 해당하는 기준곡선의 값에서 5 dB을 차감한 값을 단일 수치 평가량으로 결정하게 된다.

ISO 717-2의 바닥 충격음에 대한 평가 방법은 기준 곡선의 이동 및 기준 곡선을 상회하는 값의 합을 제한하는 방법이 국 내 KS F 2863-2의 역 A특성 가중 바닥 충격음 레벨 산정 방법 과 상응하나, 기준 곡선은 Fig. 4와 같이 국내 규격 및 일본 규 격의 중량 충격음 평가 기준 곡선과 다른 형태를 가진다.

3.1.1. 실충격원

실충격원의 충격력 크기는 체중 외에 개인 습성 차이에 따 라 그 분포 범위가 매우 넓다. 층간소음 문제에 있어서 충격력 의 크기 외에도 충격력의 발생 빈도를 고려할 필요가 있다. 특 히 미취학 아동의 경우 취학 아동보다 체중은 적으나 집안에 서 뛰어내리거나 달리는 행동을 더 많이 행할 가능성이 크다. 유아동의 경우 개인 성향 외에 활동성과 행동 제제의 가능성 등에 연령의 영향을 받는다. 예를 들면, 제자리 뜀은 일반적으 로 만 2세 이상 가능한 발달 단계이다.

대한소아과학회의 성장발달표준곡선에 따르면 만2세부터 초등1학년생에 해당하는 만7세까지 아동의 각 연령별 체중은 Fig. 5과 같이 10∼37 kg 범위에 있다. Fig. 5에서 백분율은 100명 중 몇 번째 순위인지를 의미한다.

Fig. 5

Normal value for children’s physical development

본 연구에서는 주거 공간에서 뛰어내리거나 달리는 활동량 이 많으나 그 행동을 제제하기가 쉽지 않아 충격원으로서 발 생 빈도가 비교적 높을 것으로 예상되는 만 4세 아동의 뛰어 내리기와 달리기를 실충격원으로 선정하여 바닥 충격음을 측 정하였다. Fig. 5에 실험 참가 아동의 체중 18.3 kg을 파선으로 나타내었는데, 이는 만2부터 미취학 아동인 만6∼7세 전체 평 균 체중과 같고, 만3세의 상위 97%, 만4세의 상위 80%, 만 5세 의 42%, 만 6세의 12% 수준에 해당한다.

3.1.2. 바닥 중량 충격음 측정

충격원에 따른 바닥 충격음 측정은 D연구소의 공동주택 mock-up 실험동에서 수행되었다. 실험동의 단위세대 평면은 Fig. 6과 같고, 충격원은 뱅머신과 고무공, 아동의 뛰어내림과 달리기를 각각 표준 중량 충격원과 실충격원으로 적용하였다.

Fig. 6

Plane of subject unit

공동주택 현장에서 충격원에 따른 최대소음레벨은 충격원 특성 외에 기타 환경 차이의 영향을 받는다(^{Park et al., 2013}). 공동주택 현장 마다 서로 다른 바닥 및 천장 등의 마감과 구조 체의 진동 거동 특성이 음압레벨에 영향 미치는 환경의 차이 를 형성한다. 특히 바닥충격음은 충격력으로 발생한 바닥진 동으로 말미암은 고체전달음이므로 슬래브의 바닥 진동 거동 특성은 바닥충격음 발생에 직접 영향 요인이 된다. 본 연구에 서는 구조체의 거동과 충격원 종류를 음압레벨에 미치는 영 향 요인으로 고려하기 위하여 바닥 구조를 맨슬래브 조건으 로 한정하였다.

공동주택 바닥충격음 차단구조인정 및 관리기준에서는 바 닥충격음 차단성능 평가를 위한 측정대상 공간을 거실로 규 정하고 거실과 침실의 구분히 명확하지 않은 소형평형 공동 주택의 경우 가장 넓은 공간을 대상으로 측정하도록 규정하 고 있다. 본 연구에서는 바닥충격음 음압레벨에 영향을 미치 는 슬래브의 진동 거동 차이 비교를 위해서 거실(living room) 외에 가장 큰 침실(room1)을 추가하여 2개 공간의 바닥 슬래 브에 대하여 진동 가속도와 음압레벨을 측정하였다. Fig. 6에 서 거실의 바닥면의 길이는 침실의 1.2∼1.3배이고, 바닥 면적 은 대상 침실의 1.6배로 크다.

진동 실험 시 거실의 경우 맨슬라브 조건을 충족하나, 침실 의 경우 바닥 마감은 되지 않은 상태이나 수음실의 천장 일부 에 공동주택의 생활환경 재료 실험을 위한 마감재가 일부 잔 존한 상태였다.

거실 및 침실의 공간은 벽체의 위치와 바닥의 면적에 따른 슬래브의 진동 거동과 실제 생활환경에서 거주자의 동선, 가 구배치 등을 고려하여 발코니를 포함한 Fig. 6에 표시된 영역 으로 고려하였다.

Fig. 7은 실험대상 세대의 단면에 가속도계 및 마이크로폰 의 설치와 충격원 가력 등에 대한 실험 구상도를 나타낸 것으 로 바닥 진동 거동의 측정을 위해 가속도계를 음원실 바닥 슬 래브 면의 Fig. 6에 “P”로 표기한 위치에 설치하고 음압레벨 측정을 위한 마이크로폰은 수음실의 “P”위치에 바닥면에서 1.2 m 높이로 설치하였다.

Fig. 7

Setting points of loading and sensors

표준 중량 충격원은 음원실 “P”점 가속도계에서 0.5 m 정 도 떨어진 위치를 가력 하도록 하였다. Photos 1과 2는 아동의 실충격원 가력 모습으로, 뛰어내림(jump)의 경우 표준 중량 충격원과 마찬가지로 가속도계와 0.5 m 정도 떨어진 위치에 서 아동이 의자에서 뛰어내리도록 하고, 달리기(running)의 경우 가속도계에서 0.5 m 정도 떨어진 점을 지나는 위치의 양 벽면 사이를 자유롭게 마음껏 왕복하여 달리도록 하였다. 충 격력 가력 시 국내 주거양식을 반영하여 아동은 신발을 착용 하지 않았으며, 마감처리 안된 맨바닥 슬래브면에 아동이 긁 히거나 다치지 않도록 달릴 때에는 덧양말을 신기고, 점핑 시에 는 의자 앞 바닥에 충분히 넓게 종이를 밀착하여 깔아두었다.

Photo 1

Jump

Photo 2

Running

계측 및 분석 장비로 PULSE 3560-B를 사용하였으며, 4개 충력원 각각에 대하여 30초 동안 연속적으로 가력하여 기록 하였다. 바닥충격음 음압레벨은 시상수 ‘fast’로 1/3 Octave band 분석을, 바닥 진동의 경우 ‘exponential’ 평균을 이용한 FFT 분석을 수행하였다.

3.1.3. 측정 결과

표준 중량 충격원과 실충격원에 대한 대상 바닥의 진동 거 동은 Fig. 8과 같다. Fig. 8에서 거실은 30 Hz에서 지배적으로 거동하고, 침실의 경우 46 Hz와 57 Hz의 2개 모드로 거동하고 있다. 각 바닥의 주파수 응답을 Table 1에 정리하였다.

Fig. 8

Floor vibration response

Fig. 9는 각 중량 충격원에 대한 바닥 충격음 음압 레벨로 거 실의 경우 Table 1의 바닥 지배 주파수 대역과 100 Hz 부근에 서 최대값과 정점을 가지고 이후 점점 감쇠하는 형태를 보이 고 있다. Fig. 8에서 지배 주파수 이후 바닥의 진동 거동은 거 의 소멸되고 있어 100 Hz 부근과 이후 주파수 대역에서의 음 압레벨은 바닥진동이 직접적 영향보다 룸모드의 영향이 작용 하는 것으로 볼 수 있다.

Fig. 9

Floor impact sound pressure level

침실의 경우 아동 달리기를 제외한 나머지 충격원의 경우 25 Hz 정점을 가지고, 이후에는 모든 충격원에서 거실과 마찬 가지로 바닥의 지배 주파수 대역과 100 Hz 부근에서 정점을 가진다. 표준 중량 충격원에서는 25 Hz 대역의 정점에서 최대 값을 가지고, 이후 점점 감쇠하며 실충격원의 경우 100 Hz 부 근의 정점에서 최대음압레벨을 나타내고 있다. 이와 같이 거 실과 다른 침실의 음압레벨 분포 특성은 각 충격원에 대한 바 닥 진동 가속도 크기의 차이와 수음실 천장에 일부 남아있는 마감재의 영향으로 판단된다. 바닥충격음의 음압레벨은 바닥 의 지배 주파수 대역에서 가속도 응답의 에너지가 전달되어 발생하는 것으로, 거실의 경우 실충격원에 대한 최대가속도 가 어린이 뜀과 달리기에 대하여 각각 30 mm/s², 17 mm/s² 수 준을 나타내는 것에 비하여 침실에서 실충격원에 대한 최대 가속도는 각각 12 mm/s², 5 mm/s² 수준으로 매우 낮아 지배 주 파수 대역과 100 Hz대역에서의 음압레벨 크기는 바닥 진동 거 동보다 룸모드의 영향을 더 크게 받고 있는 것으로 판단된다.

한편 거실에서 나타나지 않는 25 Hz 대역의 음압레벨은 침 실 수음실 천장에 일부 잔존하는 천장마감재의 영향으로 판 단되며, 특히 아동의 달리기의 경우 최대가속도가 5 mm/s² 이 하로 뱅머신의 5%미만 수준으로 수음실 천장 마감재에 영향 미치는 바닥 진동 에너지 수준이 낮아 거실에서와 마찬가지로 25 Hz대역에서 음압레벨이 발생하지 않은 것으로 판단된다.

거실과 침실의 진동 거동 및 음압레벨 분포 특성으로 판단 할 때, 바닥충격음 음압레벨은 바닥 진동의 지배 주파수 대역 에서 전달된 진동 에너지의 전달로 발생하며 진동 가속도 크 기가 작을 경우에는 바닥진동의 직접 영향보다 마감재나 룸 모드의 영향을 크게 받을 수 있다.

3.2.1. 단일수치에 의한 평가

공동주택 Mock-up 실험동의 거실과 침실에서 측정된 4개 충격원에 대한 바닥충격음의 단일 수치 평가량을 각국 규격 의 방법에 따라 산정하였다.

Fig. 10은 국내 규격 KS F 2863-2의 규정에 의한 바닥 충격 음 레벨 단일 수치 평가량 결정 과정을 나타내고 있으며, 거실 에서 표준 중량 충격원인 뱅머신과 고무공의 단일수치에 의 한 바닥충격음 레벨은 각각 50 dB과 48 dB이고, 실충격원으 로 사용한 아동의 뛰어내림과 달리기의 경우 각각 50 dB과 46 dB로 결정된다. 침실의 바닥충격음 단일수치 평가량은 뱅머 신, 고무공, 아동의 뛰어내림, 달리기에 대하여 순서대로 49 dB, 45 dB, 49 dB 43 dB이다.

Fig. 10

Determine of single number by KS F 2863-2

수음실 천장 마감재의 영향이 포함되는 것으로 판단되는 침실을 제외하고 거실의 슬래브에 대한 바닥충격음 단일수치 평가량을 분석해보면, 뱅머신은 63 Hz과 250 Hz 대역에서, 고 무공과 아동의 뛰어내림 및 달리기의 경우 125 Hz와 250 Hz 대역에서 결정적이며 모두 50 dB 이하로 대상 바닥의 슬래브 는 공동주택 바닥구조의 바닥충격음 차단성능 기준 제한을 만족한다.

일본 JIS A 1419-2에 의한 바닥 충격음 레벨 평가는 Fig. 11 에 나타내었다. 거실의 아동 달리기에 대한 음압레벨과 침실 에서의 고무공과 아동 달리기에 대한 음압레벨은 50 dB이고 나머지는 모두 측정값에서 2 dB 감한 점이 L-50과 L-55 사이 에 있어 55 dB로 결정된다. 거실의 바닥충격음 음압레벨은 뱅 머신의 경우 63 Hz와 250 Hz에서, 고무공은 250 Hz에서, 그리 고 아동의 뜀과 달리기는 125 Hz와 250 Hz에서 단일수치 레 벨이 결정된다. JIS A 1419-2의 기준으로 평가할 경우 대상 바 닥의 슬래브는 거실의 아동 달리기에 대한 바닥충격음과 침 실의 고무공 및 아동 달리기에 대한 바닥충격음에 대해서만 바닥구조 성능 기준 제한을 만족한다.

Fig. 11

Determine of single number by JIS A 1419-2

ISO 717-2는 경량 충격음에 대한 평가 방법이지만 기준선 을 이동시키는 방법이 국내 규격과 상응하고 사람의 청감을 반영한 기준 곡선에 대한 단일 수치 결정이라는 점에의미를 두어 본 연구의 바닥충격음 측정값에 대한 ISO 717-2의 단일 수치 평가량을 산정해 보았다.

각국 기준에 따라 산정된 단일수치 평가량을 Table 2에 정 리하였는데, ISO 717-2의 단일수치 평가량의 경우 기준곡선 이동으로 결정된 레벨을 기록하고 그 레벨에서 5 dB 차감한 단일수치 평가량을 괄호 안에 기록하였다. 또한 전 주파수 대 역에 대한 오버올 레벨(overall level)을 평탄특성(dB(lin))과 A 특성 가중 값(dB(A))으로 산정하여 비교하였다.

Table 2에서 음압레벨의 평탄특성 오버올 레벨은 Fig. 8의 바닥 진동 가속도 수준과 같이 뱅머신>고무공>뛰어내림>달 리기 순서의 크기를 갖으나, A 특성 가중된 오버올 레벨과 단 일 수치 평가량의 크기는 거실의 경우 뱅머신≻뛰어내림≻고 무공≻달리기 순서이고, 침실의 경우 뛰어내림≻뱅머신≻고 무공≻달리기 순서를 나타내고 있어 A 특성에 의해 저감된 바닥진동의 지배 주파수 대역의 음압레벨이 고무공의 경우 가장 큰 것을 알 수 있다.

충격원 특성을 Table 2와 Figs. 10∼11에서 각 충격원에 대 한 단일수치 음압레벨 및 단일수치 평가량 결정에 큰 영향을 미치는 주파수 대역으로 분석할 경우 실충격원은 뱅머신보다 고무공과 더 유사하며, 고무공은 특히 아동의 뛰어내림과 가 까운 표준 충격원이라 할 수 있으며, 이는 충격원에 대한 이전 연구자들의 연구와 같다(^{Jeong and Jeon, 2005}; ^{Kim et al., 2005}; ^{Park et al., 2013}).

본 연구에서 측정한 바닥충격음 레벨에 대한 평가는 충격 원 뿐만 아니라 적용한 기준 및 평가량에 따라 상이한 결과를 나타내고 있다. 특히 국내 기준의 평가 방법으로는 성능 기준 을 만족하나, 오버올 레벨이나 일본 규격의 평가 방법을 사용 할 경우 성능 기준을 만족하지 못하는 경우가 더 많아 일본의 JIS A 1419-2에 의한 단일수치 평가량이 KS F 2863-2의 평가 량보다 더 보수적인 결과를 나타내고 있음을 알 수 있다. 또한 바닥충격음에 대한 인지 및 불쾌감 수준을 A특성 가중 오버 올 레벨(dB(A))로 나타내고, 현행 기준의 성능기준으로 평가 할 경우 거실과 침실에서 아동의 뛰어내림에 대하여 충분히 불쾌감을 나타낼 수 있는 수준이다.

Table 2에서 평가량과 충격원 및 기준에 따라 다른 결과를 나타내고 있음은 Figs. 10∼11에 보여지는 바와 같이 현행 평 가 기준의 단일수치 평가량 산정 시 충격원에 따라 상이한 음 압레벨의 스펙트럼 특성을 제대로 반영하지 못하기 때문으로 판단되며 이에 대한 보완 방안 마련이 필요하다.

3.2.2. 저주파수 대역의 음압레벨 평가

표준 중량 충격원에 대한 바닥 충격음 차단 성능 평가 시 ^{KS F 2863-2(2007)}은 63, 125, 250, 500 Hz의 4개 옥타브 밴드 중심 주파수 대역을 고려하고, JIS A 1419에서는 63∼4,000 Hz주파수 범위를 대상으로 7개의 옥타브 밴드 중심 주파수의 음압레벨을 평가한다. 경량 충격음 평가 방법을 규정하는 ISO 717-2는 기준 곡선의 음압레벨이 125∼2,000 Hz 범위의 5개 중심 주파수에 대하여 제시되어 있다.

표준 중량 충격원과 실충격원에 대한 대상 바닥의 진동 거 동은 Figs. 8∼ 9에서 각 충격원에 대한 바닥 충격음 음압 레벨 은 100 Hz 이하에서는 바닥진동의 지배 주파수 대역에서 정 점을 가지며, 이때 음압레벨은 바닥의 진동 가속도 크기에 영 향을 받는다. 그러나 바닥 진동의 지배 주파수는 60 Hz 이하 로 바닥 충격음 차단 성능 평가 기준의 주파수 범위를 벗어난다.

국내에는 바닥의 지배 주파수를 포함하는 저주파수 대역의 음압레벨에 대한 평가 기준이 마련되어 있지 않으나, 독일, 네 덜란드 등 유럽 몇몇 국가에서는 저주파수 소음의 영향을 관 리하고 있다. 주로 1/3옥타브밴드 중심주파수 100 Hz이하의 주파수 범위를 대상으로 하며 독일과 네덜란드의 저주파 소 음 인지 곡선의 음압레벨은 거의 같은 수준을 나타낸다. 국내 에서도 교통수단에서의 저주파 소음 영향에 대한 연구 필요 성이 대두되고 있다. ^{Lee et al.(2011)}은 저주파 소음 영향 평가 의 중요성을 인지하고 무향실에서의 저주파소음 청감시험을 실시하여 저주파소음 기준안을 피험자의 75%와 100%가 성 가심을 느끼는 수준의 2단계로 제시하였다.

본 연구에서는 바닥충격음 평가 기준에서 고려하지 못하는 바닥 진동의 지배 주파수 대역의 음압레벨 평가를 위하여 저 주파 소음 평가를 시도하였다. 이를 위하여 가청 소음의 여부 결정에 사용되는 네델란드의 저주파소음 인지 곡선과 피험자 의 100%가 성가심을 느끼는 수준의 ^{Lee et al.(2011)}의 권고기 준안 2단계를 각 충격원별 측정 음압레벨과 비교하였다.

Fig. 12에서 바닥 진동의 지배주파수 범위에서 네델란드의 저주파수 인지곡선을 상회하고 있어 가청 소음이 발생할 가 능성이 크다. 침실의 아동 달리기를 제외한 모든 측정값이 바 닥 진동의 지배 주파수 대역에서 ^{Lee et al.(2011)}가 제안한 곡 선에 근접하거나 높은 수준을 나타내고 있다. 이는 침실에서 달리기를 제외한 모든 경우에 바닥 충격음에 대하여 성가시 게 느낄 수 있음을 의미한다. Fig. 12(b)에서 달리기 충격력으 로 발생한 침실의 바닥충격음은 인지할 수 있는 수준이며, 일 부 거주자는 성가시게 느낄 수도 있는 수준이며, 이는 Table 2 에서 A특성 가중 오버올 레벨(dB(A)) 수치가 KS 규격의 단일 수치 평가량과 달리 50 dB을 초과하여 불쾌감을 느낄 수 있음 과 상응한다.

Fig. 12

Evaluation for low frequency noise

실충격원은 대상 아동의 체중과 연령에 따라 최대충격력 크기가 광범위하게 분포한다. 본 연구에 참여한 아동은 미취 학 아동 평균에 해당하는 만 4세의 체중 18.3kg인 여아로, 대 상 아동보다 더 큰 충격력을 가지는 아동 또는 성인의 경우 발 생하는 바닥충격음은 특히 바닥 진동의 지배 주파수 대역에 서 더 높은 음압레벨을 발생시킬 수 있으며, 따라서 성가심을 느낄 가능성은 더 높아질 수 있다.