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- 1 -

국내 초대형 실내체육관의 음향성능 평가

이 종 배*, 김 희 수*, 김 재 수*†

*원광대학교 대학원 건축공학과

Evaluation of Acoustic Performance for Extra Large Gymnasium in Domestic

Jong-Bae Lee, Hee-Su Kim, Jae-Soo Kim†

Department of Mechanical Engineering,Wonkwang University, Iksan 344-1. Korea

ABSTRACT: In the recent exchange in religion activities and there are many difficulties

to accommodate this large number with existing facilities in particular events. Therefore

there are more demands for building extra large gymnasium which can be used for its

religious need as well as performance and sports activities. Again these extra large

gymnasium should satisfy sound system to be used for various purposes. However most of

these extra large gymnasium are built not considering these matters resulting in many

complaints. This research collected and analyzed the sound characteristic of extra large

gymnasium of this country to figure out the problem.

Key words: Indoor sound(실내음향), Impulse response(임펄스응답)

1. 서 론

현대사회의 발달로 세계적인 교류가 형성됨에

따라 종교문화 또한 국제적인 규모로 확대되었다.

이에 따라 국내에서 시행되는 종교행사에 대해

지속적으로 참여인원이 증가하면서 기존의 종교

시설로는 모든 인원을 수용할 수 없어 많은 어려

움이 발생하고 있다. 따라서 각 종교단체에서는

국제적 규모의 행사 뿐 만 아니라 공연 및 체육

활동도 수용할 수 있는 다목적용도의 초대형 실

내체육관의 건립을 계획하고 있다. 그러나 기존에

국내에 건립된 대부분의 실내체육관의 경우 폭과

길이가 긴 평면과 높은 천정고를 갖는 대형공간

으로 설계단계에서부터 음향설계에 대해 고려하

지 않고 건립되어 많은 음향적 결함등 문제점이

† Corresponding author

E-mail: [email protected]

Tel: 063-850-6712 , Fax: 063-843-0782

나타나고 있어 불만족들이 지속적으로 제기되고

있다. 따라서 본 연구에서는 국내에서 가장 큰 규

모의 초대형 실내체육관을 대상으로 현장실측을

통해 물리적 음향성능을 파악하고, 문제점을 분석

하였다. 이러한 자료는 향후 건립될 초대형 실내

체육관의 설계·시공하는데 있어 유용한 자료로 활

용할 수 있을 것으로 사료된다.

2. 측정방법 및 개요

2.1 초대형 실내체육관의 개요

본 연구대상 초대형 실내체육관은 경기도 가평

에 위치한 C체육관으로 형태는 Fig 1.과 같고 제

원은 Table 1.과 같으며 마감재료는 Table 2.와

같다.

- 2 -

구 분 재 료 125Hz 250Hz 500Hz 1kHz 2kHz 4kHz

천 장ALUMINUM

ROLL FORM0.01 0.01 0.01 0.01 0.02 0.02

경기장

바 닥콘크리트 0.02 0.03 0.03 0.03 0.03 0.04

관람석

통 로THK7 카펫타일 0.02 0.06 0.04 0.37 0.60 0.65

벽 체THK15

다중타공흡음판넬0.74 0.93 0.93 0.79 0.68 0.65

Envelop [ID=9] Ch. 1 1_2 s;Pa 0.000 5.924e-06 10.229-2.160e-05

-2.00e-03

-1.50e-03

-1.00e-03

-5.00e-04

0.00e+00

5.00e-04

1.00e-03

1.50e-03

2.00e-03

2.50e-03

3.00e-03

3.50e-03

4.00e-03

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10


-1.50e-03

-1.00e-03

-5.00e-04

0.00e+00

5.00e-04

1.00e-03

1.50e-03

2.00e-03

2.50e-03

3.00e-03

3.50e-03

4.00e-03

4.50e-03

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10


-0.002

-0.001

0.000

0.001

0.002

0.003

0.004

0.005

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

(a) 1번 수음점 (b) 3번 수음점 (c) 5번 수음점Envelop [ID=151] Ch. 1 7_2 s;Pa 0.000 7.080e-05 10.229-2.862e-05

-2.00e-03

-1.50e-03

-1.00e-03

-5.00e-04

0.00e+00

5.00e-04

1.00e-03

1.50e-03

2.00e-03

2.50e-03

3.00e-03

3.50e-03

4.00e-03

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Envelop [ID=154] Ch. 1 9_1 s;Pa 0.000 1.192e-04 10.2291.073e-05

-0.002

-0.001

0.000

0.001

0.002

0.003

0.004

0.005

0.006

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10


-0.002

-0.001

0.000

0.001

0.002

0.003

0.004

0.005

0.006

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

(d) 7번 수음점 (e) 9번 수음점 (f) 11번 수음점Envelop [ID=37] Ch. 1 13_2 s;Pa 0.000 1.663e-05 10.229-8.982e-06

-0.002

-0.001

0.000

0.001

0.002

0.003

0.004

0.005

0.006

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10


-2.50e-03

-2.00e-03

-1.50e-03

-1.00e-03

-5.00e-04

0.00e+00

5.00e-04

1.00e-03

1.50e-03

2.00e-03

2.50e-03

3.00e-03

3.50e-03

4.00e-03

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10


-0.003

-0.002

-0.001

0.000

0.001

0.002

0.003

0.004

0.005

0.006

0.007

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

(g) 13번 수음점 (h) 15번 수음점 (h) 17번 수음점

Fig 3. 초대형 C체육관의 대표 임펄스 응답

Table 1. 초대형 C체육관의 제원

구 분 제 원면 적 16,562㎡

길 이 120m

폭 120m

천 정 고 50m

좌 석 수 25,000석

체 적 476,893㎥

(a) 수음점 위치

(b) 실외 형태 (c) 실내 전경

Fig 1. 초대형 C체육관의 형태 및 전경

Table 2. 초대형 C체육관의 마감재료

2.2 건축음향성능 측정방법

음향성능 측정방법은 ISO에서 제안하는 무지향

성 음원을 바닥면으로부터 1.5m 높이 평면의 중

심에 위치하고, 수음점은 초대형 C체육관의 평면

이 대칭 형태이므로 실의 중심을 기준으로 그리

드(Grid)를 설정해 모두 22개를 선정하여 1.2m 높

이에 위치하였다.

측정용음원은 MLS(Maximum-Length Sequence)

음원을 사용하여 배경소음에 대한 영향을 어느

정도 배제할 수 있었다. 측정기기는 실내음향측정

을 위해 01dB사의 Symphonie중에서 dBBATI를

사용하였으며, SPL은 현장에서 PCM레코더로 녹

음 후, Symphonie중 dBFA를 사용하여 분석하였

다. 측정기기 구성 및 실제 측정모습은 Fig 2.와

같다.

(a) 측정기기의 구성 (b) 측정모습

Fig 2. 측정기기의 구성 및 측정모습

3. 임펄스 응답(Impulse Response)

초대형 C체육관에서 측정된 임펄스응답은 소리가

변화하는 임펄스의 합(SUM)으로 공간이 갖는 음

향적 특성을 나타낼 수 있는 모든 정보를 가지고

있으며, 이 측정 결과로부터 RT, EDT, D50, C80,

RASTI 같은 건축음향의 물리적 평가지수를 산출

하여 실내음향 특성 및 음향적 결함인 에코

(Echo) 발생 여부를 판단 할 수 있다. 대상 초대

형 실내체육관에서 측정한 임펄스 응답은 Fig 3.

과 같다.

4. 분석 및 고찰

4.1 음압레벨(SPL)

- 3 -

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 평균

SPL(d

B(A

))

수음점

(a) 수음점별 음압레벨(dB(A))

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 평균

SPL(d

B)

125Hz 250Hz

500Hz 1 k Hz

2 k Hz 4 k Hz

수음점

(b) 주파수별 음압레벨(dB)

Fig 4. 초대형 C체육관의 음압레벨 비교(SPL)

음의 세기를 나타내는 음압레벨은 실의 형태와

내부공간의 구성에 따라 음압레벨의 분포 상태는

매우 중요한 의미를 갖는다. 대상 초대형 C체육관

의 음압레벨을 분석한 결과는 Fig 4.와 같다.

Fig 4.(a)를 보면 각 수음점별로 87.5~76.2

로 나타났으며, 평균은 78.9 , 표준편차

는 2.85로 나타났다. Fig 4.(b)의 주파수별

음압레벨에서 500Hz를 기준으로 보면 각 수음점

별로 65.5~72.9로 나타났으며, 평균은 68.43

, 표준편차는 2.51로 분석되었다. 따라서 각

수음점별 고른 음압레벨 분포도를 보이고 있어

모든 좌석에서 균일한 크기의 음을 들을 수 있을

것으로 사료된다.

4.2 잔향시간(RT, Reverberation Time)

잔향시간은 울림의 양에 대한 가장 중요한 평가

지수이며 정상상태의 음이 60 감쇠하는 데까지

소요되는 시간으로 정의된다. 초대형 C체육관에서

측정한 잔향시간은 Fig 5.와 같다.

0

1

2

3

4

5

6

7

8

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 평균

RT(s

ec)

125Hz 250Hz

500Hz 1 k Hz

2 k Hz 4 k Hz

수음점

Fig 5. 초대형 C체육관의 주파수별 RT

측정한 결과 잔향시간 평가의 기준이 되는

500Hz의 평균 잔향시간은 3.39초로 나타났으며,

표준편차는 0.1초로 나타났다.

기존에 연구되었던 사용 목적 및 체적에 맞는 적

정 잔향시간표에 비교해 본 대상 초대형 C체육관

의 적정 잔향시간은 Fig 6.과 같다.

Fig 6. 초대형 C체육관의 적정 잔향시간표

Fig 6.을 보면 초대형 C체육관 체적이 약

476,893㎥이고 사용목적을 체육공간으로 설정하면

500Hz에서 적정잔향시간은 약 3.03초로 분석되었

으며, 실측된 잔향시간과의 차이는 0.36초로 나타

나 만석 시에는 적정잔향시간과 매우 가깝게 나

타날 것으로 사료된다.

4.3 초기감쇠시간(EDT, Early Decay Time)

- 4 -

잔향의 또 다른 주관적 평가지수인 초기감쇠시

간은 잔향시간과는 달리 음이 10의 감쇠를 대

상으로 하며 대상 초대형 C체육관의 초기감쇠시

간을 분석한 결과는 Fig 7.과 같다.

0

1

2

3

4

5

6

7

8

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 평균

ED

T(s

ec)

125Hz 250Hz

500Hz 1 k Hz

2 k Hz 4 k Hz

수음점

Fig 7. 초대형 C체육관의 EDT

울림의 양에 대한 평가지수중 잔향시간보다 주

관적인 울림과 더 잘 일치하는 EDT는 500Hz를

기준으로 할 때 평균 2.28초, 표준편차는 2초로

나타났다. 따라서 잔향시간에 비해 큰 편차가 발

생하고 있는데 이는 큰 체적으로 인해 10 감쇠

되는데 확산음장이 형성되지 않기 때문인 것으로

사료된다. 따라서 초대형 실내체육관의 경우 EDT

를 이용하여 음향성능을 평가하기엔 많은 어려움

이 있을 것으로 사료된다.

4.4 음성명료도(D50)

회화의 명료도에 관한 지수중 강연을 대상으로

하는 D50(Definition)은 음의 발생이 중지한 후

50ms이내의 직접음 및 초기반사음과 총 에너지

비를 말한다. 대상 초대형 C체육관의 음성명료도

를 분석한 결과는 Fig 8.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 14 15 16 17 18 19 20 21 22 평균

D50(%

)

125Hz 250Hz

500Hz 1 k Hz

2 k Hz 4 k Hz

수음점

Fig 8. 초대형 C체육관의 주파수별 D50

Fig 8.을 보면 500Hz의 평균 음성명료도는 평균

61.3%, 표준편차 8.32%로 나타나 일반음악당에서

의사소통에 바람직한 적정 수치인 55~60%와 비교

하여 충분한 D50으로 나타나고 있다. 따라서 만

석이 된다면 D50은 더 높게 되므로 강연 및 설교

에 적합한 음향성능을 가질 것으로 사료된다.

4.5 음악명료도(C80)

초대형 C체육관의 음악에 대한 명료도 지수

(Clarity Index)인 C80을 분석한 결과는 Fig 9.과

같다.

-16

-14

-12

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

10

12

14

16

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 평균C80(d

B)

125Hz 250Hz

500Hz 1 k Hz

2 k Hz 4 k Hz

수음점

Fig 9. 초대형 C체육관의 주파수별 C80

Fig 9.를 보면 500Hz의 음악명료도는 평균 2.8

, 표준편차는 1.47로 나타났으며, 현대교회음

악에 적합한 C80기준인 +4/-2에 만족하고 있

다. 따라서 만석이 되면 이보다 높아질 수 있지만

초대형 C체육관에서 시행하는 종교행사 및 공연

에서 사용되는 음악에 대해 충분한 음량과 음색

으로 감상할 수 있을 것으로 사료된다.

4.6 음성전달지수(RASTI)

- 5 -

실내에서 음성 전달의 이해도(Speech Intelligibility)

를 나타내는 주관적 척도로서의 평가지수는 RASTI

를 분석한 결과는 Fig 10.과 같다.

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 평균

RA

STI(%

)

수음점

Fig 10. 초대형 C체육관의 음성전달지수(RASTI)

Table 3. 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.)

Fig 10.을 보면 음성전달지수는 평균 55.23%, 표

준편차 3.3%로 Table3.의 45~60%인 “Fair(노력하

면 들을 수 있다.)”로 나타났다. 따라서 만석이 되

면 이보다 RASTI가 상승하므로 의사전달에 대하

여 원음이 왜곡되거나 이해하는데 있어 문제가

발생하지는 않을 것으로 사료된다.

5. 결 론

본 연구에서는 국내에서 가장 큰 규모를 가진

초대형 C체육관을 대상으로 현장측정을 실시함으

로써 실내 물리적 음향특성을 파악하고자 하였으

며 그 결과는 다음과 같다.

초대형 C체육관의 물리적 음향특성을 파악하기

위해 음향성능을 평가하는 기준이 되는 500Hz의

평균과 표준편차를 분석하였다. 청감보정음압레벨

은 평균 78.9로 나타났으며, SPL은 평균

68.4 , RT는 평균 3.39초, EDT는 평균 2.28초,

D50은 평균 61.3%, C80은 평균 2.80 , RASTI는

평균 55.2%로 나타났다. 그러나 이러한 수치는 공

석일 경우이며 만석일 때는 대부분의 음향성능

지수가 훨씬 개선될 것으로 사료된다. 특히 잔향

시간의 경우 적정 잔향시간인 3.03초와 0.36초의

차이가 나타났으며, 만석 시 적정잔향시간에 훨씬

가까워져 다목적 용도에 매우 적합한 음향성능을

가질 것으로 나타났다. 그러나 초대형 체적을 갖

는 실내 체육관의 경우 EDT는 확산음장 형성에

어려움이 있어 초대형 체육관의 경우 EDT를 이

용하여 음향성능을 평가하기에는 무리가 있을 것

으로 사료된다.

참 고 문 헌

1. Kim J. S., Architectural Acoustic (Revised

Edition), Sejin Co.. 2008

2. Park Y. J., Choi D., Kim J. S. ;

“Improvement of Acoustic Performance for

small-Scaled Gymnasium”, J. Korean Soc.

Living Environ. Sys., vol. 16, No 2, 2009.

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on Architectural Acoustic Performance of

Small-scaled Multipurpose Hall for

Improvement of Acoustic Performance”,

KSNVE, 2007.11.

4. Han K. Y., Kim J. S. ; “A Study on the

Acoustics Performance Evaluation for

Renovation of the Gymnasium”, Architectural

Institute of Korea, 2005.10.

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1986.

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7. Yochi Ando ; Architectural Acoustics,

Springer, 1998.

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