20110001776자연·인공요소의최적설계를 통한지속가능한소음저감

보안과제( ), 일반과제(O) 과제번호 2011-0001776

EU FP 협력사업

(International Research & Development Program)

자연·인공요소의 최적 설계를 통한지속가능한 소음저감

(Holistic and sustainable abatement of noise by optimized combinations of natural

and artificial means)

교육과학기술부

한국연구재단

교육과학기술부

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제 출 문

미래창조과학부 장관 귀하

이 보고서를 "자연․인공요소의 최적 설계를 통한 지속가능한 소음 저감에 관한 연구"과제

의 보고서로 제출합니다.

2013년 6월 10일

주관연구기관명: 한양대학교

주관연구책임자: 전진용

연구원: 김재호

" : 장형석

" : 홍주영

" : 김호준

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보고서 요약서

과제고유번호 2011-0001776 해 당 단 계연 구 기 간

2010.12.01. -

2013.04.31.(29개월)

단 계 구 분 2 / 2

연 구 사 업 명중 사 업 명 국제화기반조성사업

세부사업명 EU FP 협력사업

연 구 과 제 명대 과 제 명 과학기술국제화사업

세부과제명 자연·인공요소의 최적 설계를 통한 지속가능한 소음 저감

연 구 책 임 자 전진용

해당단계참 여

연구원수

총: 4 명내부: 4 명외부: 0 명

해당단계연 구 비

정부: 160,000천원기업: 0 천원 계: 160,000천원

총연구기간참 여

연구원수

총: 4 명내부: 명외부: 0 명

총연구비정부: 160,000천원기업: 0 천원 계: 160,000천원

연구기관명 및 소속 부 서 명 한양대학교 건축공학부 참여기업명

국제공동연구 상대국명: 스웨덴 상대국 연구기관명:Chalmers University위 탁 연 구 연구기관명: 연구책임자: Jens Forssén

1. 연구 목적 및 범위 가. 다양한 식생(화초, 덤불, 나무 등)의 음향특성 규명 나. 식생의 도심 적용을 통한 소음저감 효과 예측모델 개발 다. 식생을 활용한 도심 소음저감 설계 가이드라인 제시 라. 식생 활용을 통한 도심 사운드스케이프 개선방안 개발

2. 연구 개발 내용 가. 식생 음향특성 측정 (1) 흡음 계수 (Absorption coefficient) (2) 확산 계수 (Scattering / diffusion coefficient) (3) 그라운드 임피던스 (Ground impedance) 나. 식생을 통한 소음저감 효과 고찰 (1) 컴퓨터 시뮬레이션을 통한 예측 (2) 1:10 축소모형 측정을 통한 예측 다. 식생 적용 후 주관적 선호도 증가 효과 검증 및 주요인자 도출 (1) 사운드워크 평가 방법론 적용 (2) 실험실 평가를 통한 소음저감 주관 반응 고찰 (3) 식생 적용에 따른 환경 인식의 시·청각적 주요 요인 도출

보고서 면수: 79 페이지

색 인 어(각 5개 이상)

한 글 지속가능성, 웰빙, 식생, 그린빌딩, 1:10 축소모형, 사운드워크영 어 sustainability, well-being, vegetation, green building, 1:10 scale model,

soundwalk,

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요약문

Ⅰ. 제목: 자연·인공요소의 최적 설계를 통한 지속가능한 소음 저감

Ⅱ. 연구개발의 목적 및 필요성 본 연구의 최종 목표는 식생을 활용하여 지속가능한 소음저감 방안을 개발하는데 있다. 이를 위하여 먼저 식생 종류별 흡음률과 확산계수 등 다양한 물리적 음향적 특성을 규명하고, 도심에 식생을 적용했을 경우의 소음저감 효과를 예측 및 측정한다. 이때, EU FP7 과제에 참여하는 다양한 파트너 국가들과 함께 컴퓨터 시뮬레이션, 그리고 1:10 축소모형을 활용하여 식생 적용 전후의 도심 음장 변화를 고찰한다. 또한 사운드스케이프 평가 방법론을 적용하여 식생 설치 전후의 선호도 평가하고자 하며, 실험실 평가를 통해 소음 저감 효과 및 음환경 인식의 주요 인자를 도출하고자 한다.

Ⅲ. 연구개발의 내용 및 범위 본 연구에서는 EU FP7 HOSANNA 과제의 WP5와 WP6 범위에 대응하여 아래와 같은 연구를 다룬다. 첫째, 식생의 물성을 측정하는 연구에서는 다양한 식생의 흡음률, 확산계수, 임피던스 등의 물리적 음향적 특성을 측정한다. 이러한 식생의 음향적 특성을 검증하기 위해 1:10 축소모형을 제작과 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 식생의 소음저감 효과를 측정하고 이론적 예측식과 비교 분석을 진행한다. 둘째, 식생 적용을 통한 주관적 반응을 고찰하는 부분에서는 사운드스케이프 평가 방법론을 적용하여 현장 음향 측정과 사운드워크 평가가 진행된다. 이를 통해 인간의 음환경 인식에 영향을 주는 주요인자들을 도출하고 설치 전후의 선호도 증가량을 조사한다. 또한 1:10 축소모형과 컴퓨터 시뮬레이션을 이용하여 식생 적용 이후 음장 예측 및 가청화(auralization) 프로세스를 통해 성가심(annoyance) 실험실 평가를 실시하고 주요인자의 영향력을 고찰한다.

Ⅳ. 연구개발 결과 본 연구결과 분석된 식생의 소음 저감 효과는 다음과 같다. Street canyon의 경우, 식생벽은 1.7dBA, 관목은 0.6dBA, 가로수는 –0.7 dBA의 소음저감 효과를 나타내었다. Courtyard의 경우, 식생벽은 2.7dBA, 관목은 0.1dBA, 가로수는 1.2 dBA, 그리고 그린루프는 5.8 dBA의 소음저감 효과를 보였다. 각 식생 요소별로 주파수 대역별 다른 삽입손실 특성을 나타내었다. 또한 주관 평가 결과 식생은 전반적인 시각적 선호도를 향상시키고 소음 성가심을 감소시키는 것으로 분석되었다.

Ⅴ. 연구개발 결과의 활용계획 본 연구 결과는 옥상녹화와 녹화 방음벽 설계를 위한 실용화 연구개발의 기반자료로 활용 가능하며, 향후 음환경 및 조경요소를 고려한 친환경 공공디자인의 가이드라인으로 제시될 수 있다. 식생 소음저감 방법의 원천기술을 확보할 경우, 도심 소음저감 설계 관련 사업이 급속히 성장할 것으로 기대된다. 또한 녹지공간의 확보가 이루어지면서 탄소량 저감 및 친환경 도시이미지 제고에도 기여할 것이다.

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SUMMARYⅠ. Title: Holistic and sustainable abatement of noise by optimized combinations of

natural and artificial meansⅡ. Objectives The objective of this study is to develop holistic and sustainable abatement of noise by optimized combinations of natural and artificial means. For this purpose, absorption, scattering and diffuse coefficient of vegetation in terms of various species will be measured. At the same time investigation on effect of noise abatement by vegetation will be conducted through measurements in situ, computer simulation and 1:10 scale modeling in cooperation with partners in various countries involved in EU FP7. In addition evaluation of preference in terms of situation with and without installation of vegetation using soundscape evaluation methodology and laboratory experiment will be carried out to investigate the dominant factors affecting on effect of noise reduction and perception of sonic environment.Ⅲ. Scope and contents The present study is corresponding to the scope within Work Package 5,6 in HOSANNA projects as follow. Firstly, physical characteristics of vegetation will be measured. Measurement of absorption, scattering and diffuse coefficient as well as impedance of various species of vegetation will be conducted. The effect of noise abatement by vegetation will be investigated through 1:10 scale modeling and computer simulation in order to verify the characteristics of vegetation. As a next step, comparison between result of prediction based on theory and that of measurement will be carried out. Secondly, subjective evaluation of acoustic environment will be performed by soundscape evaluation methodology. Audio-visual recording as well as evaluation of soundscape will be performed during soundwalk. From the result of soundwalk, dominant factors affecting perception of sonic environment and enhancement of preference due to vegetation effect will be investigated. In addition, laboratory experiment on soundscape perception (annoyance) will be conducted to verify the dominant factors using auralization based on 1:10 scale model and computer simulation. Finally, development of prediction methods applicable to analysis and design guideline of the urban acoustic environment will be proposed.Ⅳ. Results In the cases of the street canyon, noise reductions of vegetated walls, shrubs and street trees were 1.7, 0.6 and -0.7 dBA, respectively. In the case of the courtyard, insertion losses of vegetated walls, shrubs, street trees and green roofs were 2.7, 0.1, 1.2 and 5.8 dBA, respectively. It was found that noise reductions in frequency ranges were different according to the mitigation methods of the vegetation types. In addition, it was revealed that vegetation could improve aesthetic qualities and reduce noise annoyance.Ⅴ. Expected contribution Results of this study can provide the fundamental data for development of the applicable and innovative green roof and noise barrier using vegetation. Furthermore it is possible to give a guide line for urban design on the consideration of sonic environment as well as landscape elements. If innovative abatement methods for noise reduction based on natural means are developed, it is expected that industries related to urban noise reduction will rapidly grow. This study will contribute to the cost benefit of the resulting abatement methods, including the positive effect on urban air quality, CO2 neutrality as well as improving brand image of city caused by increase of green space.

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CONTENTS

1. Concept and objectives ·················································································································7

(1) Background and relevance ·····································································································7

(2) Main objectives ·························································································································7

2. Current state of domestic/foreign research developments ················································9

(1) Present condition of domestic/foreign status ··································································9

(2) Limitation of previous stduies ···························································································10

(3) Expected contribution ···········································································································10

3. Contents and results ···················································································································11

(1) Objective acoustic characteristics of vegetation ··························································13

(2) Investigation on noise reductions by vegetation based on 1:10 scale models ··30

(3) Effects of vegetation on soundscape perception ·························································52

4. Level of fulfillment and contribution ······················································································68

(1) Target fulfillment ·················································································································68

(2) Contribution to related research fields ·········································································68

5. Plans for application ····················································································································70

(1) Design of urban soundscape using vegetation ······························································70

6. Obtained information of foreign science-technology ························································72

(1) International research cooperations based on participation of EU-FP7 ··············72

(2) Publication of Brochure based on the results of EU-FP7 ······································73

7. Facilities and equipment ·············································································································76

8. References ······································································································································78

목 차

1. 연구개발 과제의 개요 ·······················································································································7

(1) 연구개발의 배경 및 필요성 ·······································································································7

(2) 연구개발의 목적 및 내용 ···········································································································7

2. 국내외 기술개발 현황 ·······················································································································9

(1) 국내외 기술개발 현황 ·················································································································9

(2) 기존기술의 한계점 ····················································································································10

(3) 향후 전망 ···································································································································10

3. 연구개발수행 내용 및 결과 ···········································································································11

(1) 식생 및 토양의 물리적 음향 특성 ··························································································13

(2) 1:10 축소모형 측정을 통한 식생 소음저감 효과 고찰 ·······················································30

(3) 식생이 사운드스케이프 인식에 미치는 영향 ········································································52

4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ····························································································68

(1) 연구개발 목표의 달성도 ·········································································································68

(2) 관련분야에의 기여도 ··············································································································68

5. 연구개발결과의 활용계획 ···············································································································70

(1) 식생을 활용한 도시 사운드스케이프 디자인 ········································································70

6. 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ···············································································72

(1) EU-FP7 HOSANNA 참여를 통한 연구 교류 ····································································72

(2) EU-FP7 HOSANNA 연구결과 Brochure 제작 ······························································73

7. 연구시설ᆞ장비 현황 ·······················································································································76

8. 참고문헌 ············································································································································78

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제 1장. 연구개발과제의 개요1 절. 연구개발의 배경 및 필요성

1. 기술적 측면

가. 녹색성장을 목표로 도심 음환경을 개선하기 위해서는 자연적․인공적 요소가 결합된 지

속 가능한소음저감 방법이 요구됨. 나. 식생을 이용한 방음벽 및 녹화지붕에 관한 연구가 진행 되었으나, 식생에 따른 음향적

특성에 관한 연구는 이루어지지 않음. 다. 따라서 식생의 음향적 특성을 고려한 방음벽 및 녹화지붕 연구개발이 필요함.

2. 경제·산업적 측면

가. 도로교통 소음의 사회적 비용은 국내 총생산의 GDP의 0.5% 이상을 차지함. 나. 식생을 이용한 소음저감 연구는 녹색성장과 밀접한 관계를 맺고 있으며, 친환경 건축

물 및 도시설계 등 다양한 분야에 적용될 수 있음. 다. 식생을 이용한 소음저감 방법론을 적용 시 도심 공기질 개선 및 탄소량 배출 저감으로

이어질 수 있으며, 친환경적 도시 미관을 형성시킬 수 있음. 라. 따라서 식생을 이용한 소음저감 방법론에 대한 원천 기술을 확보할 경우 국내외 관련

시장을 선점할 수 있는 가능성이 높음.

3. 사회·문화적 측면

가. 최근 유럽 등 선진국에서는 지속가능성과 친환경성 확보에 대한 논의가 확대되고 있으

며, 국내에서도 도심 소음을 고려할 때 이에 대한 고려가 필요함

나. 친환경 세계도시 이미지 구축을 위한 쾌적한 공공시설 환경의 조성이 필요함. 다. 서울시 디자인 공공시설물 가이드라인에서는 식생을 이용한 친환경적 방음벽 디자인

적용을 권장함. 라. 따라서 식생을 적용한 방음벽의 음향적 연구는 국가의 친환경 이미지 구축에 큰 역할

을 할 것으로 예상 됨.

2 절. 연구개발의 목적 및 내용

1. 연구개발의 목적

가. 다양한 식생(화초, 덤불, 나무 등)의 음향특성 규명

나. 식생의 도심 적용을 통한 소음저감 효과 예측모델 개발

다. 식생을 활용한 도심 소음저감 설계 가이드라인 제시

라. 식생 활용을 통한 도심 사운드스케이프 개선방안 개발

2. 연구개발의 내용

가. 식생 음향특성 측정

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(1) 흡음 계수 (Absorption coefficient) (2) 확산 계수 (Scattering / diffusion coefficient) (3) 그라운드 임피던스 (Ground impedance) 나. 식생을 통한 소음저감 효과 고찰

(1) 컴퓨터 시뮬레이션을 통한 예측

(2) 1:10 축소모형 측정을 통한 예측

다. 식생 적용 후 주관적 선호도 증가 효과 검증 및 주요인자 도출

(1) 사운드워크 평가 방법론 적용

(2) 실험실 평가를 통한 소음저감 주관 반응 고찰

(3) 식생 적용에 따른 환경 인식의 시·청각적 주요 요인 도출

그림 1. 연구개발의 추진체계

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제 2장. 국내외 기술개발 현황1 절. 국내외 기술개발 현황

1. 국내 연구

가. 국내 녹화 방음벽 관련 연구로는 2002년 건설교통부 주관 하에 식생방음벽의 구조체

및 소재개발, 시공기술, 식재기법, 유지관리단계 시스템의 개발이 연구됨. 나. 국내 방음벽 녹화 식물 연구로는 1999년 한국도로공사 주관 하에 덩굴식물의 녹화 적

합성 연구가 이루어짐. 다. 그러나 대부분의 연구가 식생의 시각적 요소 및 유지관리 용의성만에 집중되어, 식생

별 음향적 연구가 요구됨.

2. 국외 연구

가. 옥상녹화의 투과손실 측정(University of British Colombia) : 주파수 대역별 투과손실 값

제시(중주파: 5-13dB, 고주파: 2-8dB) 나. 옥상녹화의 음투과 수치해석 연구(Ghent University) : 토양의 흡음두께 제안 (15-20cm)

표 1. 국내외 연구 개발 현황

연구수행 기관 연구개발의 내용 연구개발성과의 활용현황

서울여자대학교 방음벽에 대한 시각적 선호도 분석 식생을 이용한 방음벽의 선호도 증가

한국도로공사 방음벽 녹화용 덩굴식물 개발 방음벽 유형별 녹화식물 모델 제안

삼성에버렌드 식생방음벽 실용화 기술 연구 식생 방음벽 설치 및 시공법 개발

National TaiwanUniversity (대만) 수목 벨트을 이용한 소음 저감법 소음 저감을 위한 수목벨트 디자인 제안

Ghent University(벨기에)이론적 모델 활용 옥상녹화의 소음저감 효과 예측 및 옥상녹화의 투과손실량 수치해석

옥상녹화의 각도 및 높이별 소음저감량 예측

투과손실 증가에 효과적인 레이어 두께 예측

Safety and Environment Resource Centre(영국)식생이 교통소음인식에 미치는 영향 교통소음인식과소음저감효과 간관계식도출

University of British Columbia(캐나다) 옥상녹화의 투과손실 측정 중주파대역투과손실 산출

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2 절. 기존 기술의 한계점

1. 벨기에 등 EU에서 진행된 식생의 소음저감 효과는 이론적 해석모델에 의존하여 실제적인

저감효과 예측이 제한되며, 단일 건물을 대상으로 하여 다양한 반사음이 존재하는 도심에

대한 적용이 요구됨.2. 방음벽 및 옥상정원 등 도심에 적용되는 식생 관련 연구는 시각적 이미지에 대한 선호도

및 식생 생육 용의도에 중심을 두고 진행됨.3. 도심에 식생을 적용할 경우 수반되는 소음저감 효과에 연구는 미미함.4. 특히, 식생의 종류와 적용 형태에 따른 흡음 및 확산 등 음장에 대한 고려가 미흡함.

3 절. 향후 전망

1. 식생과 관련한 EU FP7 공동연구(HOSANNA) 결과 보급 시, 국내를 비롯한 각국에서 이에

대한 관심과 필요가 급증할 것으로 예상됨.2. 향후 도심 설계에 있어 나무, 화초, 화분 등 식생의 활용도는 더욱 증가하며, 설계 단계에

서부터 식생의 소음저감 효과가 고려될 것으로 예상됨.3. 따라서 식생의 소음점감 효과 및 이를 활용한 디자인 가이드라인 제시될 경우, 녹색 성장

및 친환경 도시 구현과 관련한 산업이 급성장할 것으로 예상됨.4. 유럽과 국내의 도심 구성(건물, 도로배치, 녹지공간 등) 그리고 적용 가능한 식생의 종류

가 유사함에 따라 유럽의 연구결과를 국내에 직접적으로 적용 가능

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제 3장. 연구개발수행 내용 및 결과1 절. 식생 및 토양의 물리적 음향 특성

1. 토양의 물리적 음향 특성

가. 토양 흡음률(Random incidence absorption coefficient) 측정

(1) 토양의 랜덤 인시던스 흡음계수(Random incidence absorption coefficient) 측정

① 측정 개요

㉮ 측정 장소 : 방재시험연구원 잔향실 (용적 : 200 m3) ㉯ 측정 대상

표 2. 토양 흡음률 측정 개요 (랜덤 인시던스)구 분 진행 사항 비 고

토양 종류∘마사토 (Sandy soil)∘혼합토 (Mixed soil) 마사토, 부엽토 혼합 (3 : 7)

토양 두께∘마사토 (50, 150, 200mm)∘혼합토 (150, 200mm)

단위면적당함수비

∘마사토 (1, 3, 5, 7, 9 liter/m2) Procheck (Decagon Devices, Inc.) ㉰ 측정 절차

▫ 시료 설치 (면적 : 10m2) : 마사토 및 혼합토

▫ 토양 종류별 두께에 따른 흡음력 측정

▫ 토양 함수비별 흡음력 측정

그림 2. 토양 흡음률 측정 모습 (잔향실) ② 측정 결과

㉮ 토양 두께에 따른 흡음률 측정

▫ 토양 두께 : 마사토 (50, 100, 150, 200mm), 혼합토 (150, 200mm)

▫ 토양 두께별 흡음률 측정 결과

- 토양 두께가 증가할수록 전체적으로 흡음률이 증가함

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- 500Hz 대역 이하에서 흡음률 증가가 뚜렷이 나타남

- 토양 두께가 50mm에서 100mm로 증가할 때 흡음률 증가율이 가장 큼

- 토양 두께가 150mm에서 200mm로 증가할 때 흡음률 증가율이 낮음

- 토양 두께가 증가할수록 자체 하중으로 인해 공극률이 감소함에 따라

흡음률 증가율이 감소함

그림 3. 토양 두께에 따른 흡음률 측정 결과 (마사토)

그림 4. 토양 두께에 따른 흡음률 측정 결과 (혼합토)

㉯ 토양 두께에 따른 토양 흡음률의 회귀분석 결과

▫ 토양두께에 따른 토양 흡음률 회귀식 : y=ax2+bx+c

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표 3. 토양 흡음률 (y), 토양 두께 (x), 회귀 계수 (a, b)Frequency [Hz] a b c

100 -0.003 0.104 -0.042125 -0.005 0.126 -0.053160 -0.023 0.259 -0.125200 -0.048 0.389 -0.186250 -0.062 0.438 -0.098315 -0.058 0.391 0.058400 -0.018 0.194 0.331500 -0.015 0.150 0.447630 0.025 -0.051 0.674800 0.025 0.066 0.6961 k 0.019 0.049 0.670

1.25 k 0.029 -0.106 0.7131.6 k 0.020 -0.071 0.6812 k 0.004 0.035 0.527

2.5 k -0.001 0.080 0.4183.15 k 0.000 0.067 0.462

4 k 5E-05 0.083 0.3795 k -0.035 0.270 0.170

㉰ 토양 함수비에 따른 흡음률 변화

▫ 단위 면적당 함수비 변화량 : 1, 3, 5, 7, 9 liter/m2 (마사토) ▫ 수분 첨가에 따른 함수비 변화

- 측정장비:　ProCheck ver. 1.0 (Decagon device) - 함수비 : 10.8, 11.4, 12.6, 14.3, 16.6, 18.6%

그림 5. 토양 함수비에 따른 토양 흡음률 측정 모습

▫ 단위면적 당 함수비 변화에 따른 토양 흡음률 측정 결과

- 단위면적당 함수비가 증가할수록 전체적으로 흡음률이 감소함

- 500Hz 이상의 고주파 대역에서 함수비에 따른 흡음률 감소가 뚜렷함

- 함수비가 1 liter/m2에서 3 liter/m2로 증가 시 흡음률 감소율이 가장 큼

- 측정 결과는 영국의 셰필드 대학교 결과와 유사함

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그림 6. 단위면적당 함수비에 따른 토양 흡음률 측정 결과

▫ 토양 함수비에 따른 토양 흡음률의 회귀분석 결과

- 토양 함수비에 따른 토양 흡음률 회귀식 : y=ax2+bx+c

표 4. 토양 흡음률 (y), 토양 단위면적당 함수비 (x), 회귀 계수 (a, b)Frequency [Hz] a b c

100 -0.0001 -0.012 0.32125 -0.002 0.012 0.362160 -0.002 -0.003 0.539200 -0.002 -0.006 0.599250 0.009 -0.095 0.755315 0.006 -0.087 0.791400 0.005 -0.086 0.906500 -0.005 -0.018 0.866630 0.005 -0.113 1.003800 0.004 -0.107 0.9361 k 0.004 -0.121 0.937

1.25 k 0.004 -0.121 0.8871.6 k 0.008 -0.159 0.8992 k 0.006 -0.160 0.921

2.5 k 0.006 -0.158 0.8553.15 k 0.010 -0.195 0.921

4 k 0.012 -0.215 0.9425 k 0.005 -0.162 0.836

- 15 -

(2) 토양 노멀 인시던스 흡음률 (Normal incedance absorption coefficient) 측정

① 측정 개요

㉮ 측정 장소 : 한양대학교 건축음향 연구실

㉯ 측정 대상

표 5. 토양 흡음률 측정 개요 (노멀 인시던스) 구 분 진행 사항 비 고

토양 종류

혼합토 (Mixed soil)부엽토 (Leaf mold)혼합토 (Mixed soil) 마사토, 부엽토 혼합 (3 : 7)

토양 두께 50, 100, 150, 200mm단위면적당

함수비1, 3, 5, 7, 9 litre/m2 Procheck (Decagon Devices, Inc.)

토양 다짐도 토양 최대 최소 다짐도 Pocket penetrometer (Eijkelkamp)

그림 7. 토양 종류별 모습

㉰ 측정 방법

▫ 전달함수법을 이용한 노멀 인시던스 흡음률 측정법

㉱ 측정 장비

▫ Impedance tube (B&K, Type 4206)- Diameter 250mm: ~1.6kHz 이하 대역 측정

- Diameter 100mm : ~6.4kHz 이하 대역 측정

▫ Pulse system (B&K, Type 3560c)

- 16 -

그림 8. 임피던스 측정 장비 : (좌) Φ250mm, (우) Φ100mm

② 측정 결과

㉮ 토양 두께에 따른 노멀 인시던스 흡음률

▫ 토양 두께 : 50, 100, 150, 200mm ▫ 토양 두께별 흡음률 측정 결과

- 토양 두께가 증가할수록 전체적으로 노멀 인시던스 흡음률이 증가함

- 토양 두께가 증가할수록 저주파 대역 흡음률이 크게 증가함

- 토양 두께가 증가할수록 첫 번째 공진주파수가 감소함

- 부엽토와 혼합토 흡음률이 마사토 흡음률보다 복잡한 형상을 나타냄

∘ 부엽토는 입자 특성상 마사토보다 공극이 많음

∘ 혼합토 (마사토 : 부엽토 = 3 : 7)는 부엽토와 유사한 특성을 보임

∘ 마사토의 공극률이 상대적으로 부엽토의 공극률에 비해 낮기 때문에

나타나는 현상으로 사료됨

- 17 -

그림 9. 두께에 따른 노멀 임피던스 흡음률 (마사토)

그림 10. 두께에 따른 노멀 인시던스 흡음률 (부엽토)

- 18 -

그림 11. 두께에 따른 노멀 인시던스 흡음률 (혼합토)

㉯ 단위면적당 함수비에 따른 노멀 인시던스 흡음률

▫ 단위 면적당 함수비 변화량 : 1, 3, 5, 7, 9 liter/m2

▫ 수분 첨가에 따른 함수비 변화

- 측정장비:　ProCheck ver. 1.0 (Decagon device)

그림 12. 토양 종류별 함수비 변화량

- 19 -

▫ 단위면적 당 함수비 변화에 따른 토양 흡음률 측정 결과

- 단위면적당 함수비가 증가할수록 전체적으로 흡음률이 감소함

- 마사토: 함수비가 증가할수록 고주파 대역의 흡음률이 급격히 감소함

- 부엽토: 함수비가 증가할수록 중주파 대역의 흡음률이 급격히 감소함

- 혼합토: 함수비가 증가할수록 고주파 대역의 흡음률이 급격히 감소함

- 함수비가 7, 9 liter/m2 일 때 고주파 대역에서 측정 오차 발생함

그림 13. 단위면적당 함수비에 따른 노멀 인시던스 흡음률 (마사토)

그림 14. 단위면적당 함수비에 따른 노멀 인시던스 흡음률 (부엽토)

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그림 15. 단위면적당 함수비에 따른 노멀 인시던스 흡음률 (혼합토)

㉰ 토양 다짐도에 따른 노멀 인시던스 흡음률

▫ 토양 다짐도 측정

- 측정장비:　Pocket penetrometer (Eijkelkamp)

표 6. 토양 다짐도에 따른 노멀 인시던스 흡음률 측정 개요

토양 종류 최소다짐 (kg/cm2) 최대다짐 (kg/cm2)마사토 0.50 2.00 부엽토 0.25 1.75 혼합토 0.25 2.00

▫ 토양 다짐도에 따른 노멀 인시던스 측정 결과

- 토양 다짐도가 증가할수록 노멀 인시던스 흡음률이 감소함

- 부엽토, 혼합토: 토양 다짐도가 증가할수록 흡음률 공진특성이 사라짐

∘ 다짐 과정을 통해 부엽토 및 혼합토의 공극 특성이 줄어듬

- 실제 토양의 흡음률은 토양의 최대· 최소 다짐에 따른 흡음률 범위 안

에 포함됨

- 21 -

그림 16. 토양 다짐도 따른 노멀 인시던스 흡음률 (마사토)

그림 17. 토양 다짐도 따른 노멀 인시던스 흡음률 (부엽토)

- 22 -

그림 18. 토양 다짐도 따른 노멀 인시던스 흡음률 (부엽토)

나. 토양 유동저항 (Flow resistivity) 측정

(1) 측정 개요

① 측정 장소 : 한양대학교 건축음향 연구실

② 측정 대상

표 7. 토양 유동저항 (Flow resistivity) 측정 개요

구 분 진행 사항 비 고

토양 종류

혼합토 (Mixed soil)부엽토 (Leaf mold)혼합토 (Mixed soil) 마사토, 부엽토 혼합 (3 : 7)

토양 두께 50, 100, 150, 200mm ③ 측정 방법

㉮ KS F ISO 9053 다공성 음향 재료의 공기 흐름 저항 결정 방법

④ 측정 장비

㉮ 유압기 (Air-compressor) ㉯ 공기 유동저항 측정기

- 23 -

그림 19. 공기 유동저항 측정기

(2) 측정 결과

① 토양 두께에 따른 유동저항 측정 결과

표 8. 토양 유동저항 (Flow resistivity) 측정 결과

토양 종류50 mm 100 mm

평균 표준편차 평균 표준편차

마사토 61,910.3 1,825.9 67,169.1 1120.8부엽토 3,686.8 79.9 4,531.2 59.2혼합토 4,768.1 139.1 5,549.6 153.8

2. 식생의 물리적 음향 특성 측정

가. 식생 흡음률(Random incidence absorption coefficient) 측정

(1) 측정 개요

① 측정 장소 : 방재시험연구원 잔향실 (용적 : 200 m3) ② 측정 대상

㉮ 식생 종류 : 회양목 (Korean boxtree) ㉯ 토양 종류 : 마사토 (200mm)

그림 20. 회양목 (Korean boxtree) 모습 ③ 측정 절차

㉮ 시료 설치 (면적 : 10m2) : 회양목 및 마사토

㉯ 식생 점유율별 흡음률 측정 : 40, 60, 100%

- 24 -

④ 측정 장비

㉮ 음원 (Sound source): MLS Signals, Omni-directional loudspeaker (2 locations) ㉯ 수음원 (Receiver) : B&K ½ inch microphones (H=1.5m), 5 receiver positions

그림 21. 회양목 흡음률 측정 모습

(1) 측정 결과

① 식생 점유율에 따른 흡음률 측정 결과

㉮ 식생 점유면적이 증가할수록 고주파 대역의 흡음률이 감소함

㉯ 식생 점유면적이 증가할수록 2.5kHz 이상 주파수 대역에서 급격히 감소함

㉰ 셰필드 대학교 (USFD)의 측정결과와 다소 차이점을 보임

▫ USFD: 식생 점유면적이 증가할수록 중저주파 대역에서 흡음률이 증가함

▫ 식생 종류 및 측정 세팅의 차이로 인해 측정결과에 차이가 발생한 것으

로 사료됨

그림 22. 식생 점유면적에 따른 흡음률 측정결과

㉱ 식생 점유 면적 따른 식생 흡음률의 회귀분석 결과

▫ 식생 점유면적에 따른 식생 흡음률 회귀식 : y=ax2+bx+c

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표 9. 식생 흡음률 (y), 식생 점유 면적 (x), 회귀 계수 (a, b)Frequency [Hz] a b c

100 0.128 -0.123 0.117125 0.056 -0.040 0.193160 0.391 -0.387 0.384200 0.018 -0.037 0.528250 0.030 -0.010 0.557315 0.017 -0.002 0.600400 0.016 -0.035 0.689500 -0.006 -0.031 0.704630 -0.035 0.040 0.621800 -0.033 0.038 0.5901 k 0.057 -0.095 0.636

1.25 k 0.115 -0.152 0.6141.6 k -0.078 0.046 0.5622 k 0.063 -0.089 0.559

2.5 k -0.131 0.061 0.5183.15 k 0.013 -0.109 0.516

4 k -0.062 -0.091 0.5095 k -0.132 -0.043 0.497

나. 식생 확산계수(Scattering coefficient) 측정

(1) 측정 개요

① 측정 장소 : 방재시험연구원 잔향실 (용적 : 200 m3) ② 측정 대상

㉮ 식생 종류 : 회양목 (Korean boxtree) ㉯ 토양 종류 : 마사토 (200mm) ① 측정 장비

㉮ 음원 (Sound source) ▫ Omni-directional loudspeaker (2 locations) ▫ Multi-MLS Signal (88-sequences) ㉯ 수음원 (Receiver) ▫ B&K ½ inch microphones (Height=1.5m) ▫ 5 Receiver positions (Three times) ㉰ 턴테이블 (Turntable) ▫ 직경 : 3 m (Area: 7.07 m2) ▫ 두께 : 100 mm ▫ 1 RPM (모터로 작동)

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㉱ 측정 절차

▫ 시료 설치 (면적 : 10m2) : 회양목 및 마사토

▫ 식생 점유율별 확산계수 측정 : 40, 60, 100%

그림 23. 식생 점유율별 확산계수 측정 모습

(1) 측정 결과

① 식생 점유율에 따른 확산계수(Scattering coefficient) 측정 결과

㉮ 식생 점유면적이 증가할수록 고주파 대역의 확산계수가 증가함

㉯ 1.6kHz 이상 주파수 대역에서는 확산계수가 0.5 이상을 나타냄

㉰ 4~5kHz 이상 주파수 대역에서는 확산계수가 0.9 이상을 나타냄

표 10. 식생 점유면적 별 확산계수 측정 결과

점유면적(%) 40 60 100확산계수 0.33 0.34 0.36

그림 24. 식생 점유율에 따른 확산계수(Scattering coefficient) 측정 결과

㉱ 식생 점유 면적 따른 식생 확산계수의 회귀분석 결과

▫ 식생 점유면적에 따른 식생 확산계수 회귀식 : y=ax2+bx+c

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표 11. 식생 확산계수 (y), 식생 점유 면적 (x), 회귀 계수 (a, b)Frequency [Hz] a b c

100 0.130 -0.114 0.015125 -0.069 0.025 0.045160 0.041 0.025 0.001200 0.114 -0.145 0.035250 0.114 0.200 0.022315 0.080 -0.073 0.041400 -0.068 0.108 0.070500 -0.158 0.225 0.056630 -0.346 0.449 0.098800 -0.136 0.407 0.1121 k -0.608 0.858 0.071

1.25 k -0.277 0.596 0.1231.6 k -0.343 0.863 0.1642 k -1.161 1.549 0.169

2.5 k -1.107 1.669 0.1953.15 k -0.898 1.496 0.188

4 k -1.327 2.009 0.2265 k -1.349 1.959 0.306

3. 식생 소음 저감 효과 고찰을 위한 도심 현장 측정

가. 식생 소음 저감 효과 현장 측정

(1) 측정 개요

① 측정 장소 : 서울 시내 4개소

표 12. 현장 측정 장소 개요

측정장소 정동길 보광로 홍대입구 가회로

수 종은행나무(침엽수) 플라타너스(활엽수) 느타나무(활엽수) 소나무(침엽수)

도 로 폭 9 m 8 m 7 m 10 m건물높이 9-12 m 9-12 m 6-15 m 9-15 m

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그림 25. 서울시내 현장 측정장소 사진

② 측정 일자 : 2011년 3월 23-27 ③ 측정 장비

㉮ 음원 (Sound source) : 윕 (Whip)

그림 26. 윕(Whip)의 주파수대역별 음압레벨 특성

㉯ 수음원 (Receiver) : Binaural microphone (B&K, Type 4101) ③ 측정 세팅

㉮ 음원 위치

▫ 음원 1 (도로 중앙), 음원 2 (좌측 인도) ㉯ 수음원 위치

▫ 3m 간격 (10개 지점)

그림 27. 도심 식생 소음저감 현장 측정 세팅

(2) 측정 결과

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① 음향지표 분석 결과

표 13. 물리적 음향 지표 분석

장 소 RT [s] EDT [s] C80 [dB] 1-IACCE3 SPL [dB]정동길 1.35 1.01 5.7 0.53 73.0

㉮ 음원 및 음원-수음원 거리에 따른 음향지표 분석

▫ 음원-수음원 거리가 멀어질수록 잔향시간이 다소 늘어남

▫ 음원-수음원 거리가 멀어질수록 음압레벨이 증가하는 경향이 나타남

그림 28. 음원-수음원 거리에 따른 잔향시간 분석

그림 29. 음원-수음원 거리에 따른 음압레벨 분석

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2 절. 1:10 축소모형을 이용한 식생 소음저감 효과 고찰

1. 1:10 축소모형 제작 개요

가. 축소모형 디맨션

(1) Street canyon ① 실재모튤: 60 m (L) x 10 m (W) x 10 m (H) ㉮ 건물 층수: 3층 (10m) ㉯ 도로차선 : 2차선 (10m) ② 축소모형: 6 m (L) x 1 m (W) x 1 m (H) (2) Courtyard ① 실재모튤: 20 m (L) x 20 m (W) x 10 m (H) ② 축소모형: 2 m (L) x 2 m (W) x 1 m (H) 나. 축소모형 재료

(1) 건물: MDF 18mm (2) Courtyard: 20 x 20 m x 10 m (H)

그림 30. Street canyon과 Courtyard 1:10 축소모형 제작 (투시도)

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그림 31. Street canyon과 Courtyard 1:10 축소모형 제작: (상) 단면도, (하) 평면도

그림 32. Low street canyon 및 Courtyard의 단면도

2. 1:10 축소모형 재료 선정

가. 흡음률(Absorption coefficient) 측정: ISO 354:2003 (1) 측정 개요

① 측정 장소 : 1:10 잔향 챔버 (용적 : 0.253m3) ② 시료 크기 : 30cm x 30cm (1:10 scale)

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③ 측정 장비

㉮ 음원(Sound source) : spark source (2 locations) ㉯ 수음원(Receiver) : ⅛ inch microphones (6 positions) (2) 측정 결과

① 창문 흡음률 측정 결과

㉮ 타겟 흡음률 데이터: glass, heavy ㉯ 축소모형 재료: 2mm acryl, air gap 20mm

그림 33. 창문의 흡음률(Absorption coefficients)

② Rigid facades 흡음률

㉮ 타겟 흡음률 데이터: Brick, unglazed ㉯ 축소모형 재료: 16mm acryl

그림 34. rigid facades 흡음률 측정결과

③ Rigid facades의 흡음률

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㉮ 타겟 흡음률 데이터: Asphalt layer ㉯ 축소모형 재료: 16mm Metal plate + 18 mm MDF + 20 mm Air gap

그림 35. 아스팔트의 흡음률 (바닥 표면)

③ 관목(Shrubs) 흡음률

㉮ 타겟 흡음률 데이터: Shrubs (Sheffield University) ㉯ 축소모형 재료: 20 mm EPS + Hemp fabric + tree model

그림 36. 관목(Shrub) 1:10 축소 모델 개요

그림 37. Shrub 흡음률

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③ 식생벽 (Vegetated facade) 흡음률

㉮ 타겟 흡음률 데이터: Green wall (Sheffield University) ㉯ 축소모형 재료: 20 mm EPS + Hemp fabric + tree model

그림 38. 식생벽(Vegetated facade) 흡음률

나. 그라운드 임피던스 (Ground impedance) 측정: ANSI/ASA S1.18-2010 (1) 측정 개요

① 측정 장소 : 무향실

② 측정 범위

㉮ Geometry A ▫ Source height (hs) = 0.325 m ▫ Upper microphone height (ht) = 0.46 m ▫ Lower microphone height (hb) = 0.23 m ▫ Horizontal separation (d) = 1.75 m ㉮ Geometry B ▫ Source height (hs) = 0.20 m ▫ Upper microphone height (ht) = 0.20 m ▫ Lower microphone height (hb) = 0.05 m ▫ Horizontal separation (d) = 1.0 m ③ 측정 장비

㉮ Loudspeaker (B&K Type 4295), Spark source ㉯ ½" microphone 2EA ㉰ Pulse (B&K) ㉱ AD/DA converter ㉲ Amplifier (Deltatron) ④ 측정 시편

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㉮ 1.6 mm metal plate in a scale model

그림 39. 아스팔트의 그라운드 임피던스 측정 방법

(2) 측정 결과

① 아스팔트 그라운드 임피던스

㉮ 타겟 임피던스 데이터: 아스팔트 (effective flow resistivity:3,200 kPa s/m2) ㉯ 축소모형 재료: 1.6mm Metal plate +18 mm MDF

그림 40. 축소모형 아스팔트 Ground impedance 측정 결과

다. 나무 디스퍼션 측정 (Kang et al.. 2010) (1) 측정 개요

① 측정 장소 : 무향실

② 측정값: 잔향시간

③ 측정 치수

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표 14. 실제 나무와 1:10 나무 축소모형의 치수

종 류 높 이 폭 줄기 지름

실제 나무 7.7m 6.9m 0.85m1:10 scale-model tree 0.77m 0.69m 0.085m

그림 41. 실제 나무와 1:10 나무 축소모형 그림

그림 42. 무향실에서 나무측정을 위한 음원과 수음점의 위치

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(2) 측정 결과

① 나무 디스퍼션

㉮ 타겟 잔향시간 데이터: Sheffield University 측정 데이터

㉯ 축소모형 재료: MDF + Steal + 10mmPU + Tree model

그림 43.

라. 축소모형 재료 흡음률 정리

표 15. 1:10 축소모형 재료 정리: * Egan, 1988; ** HOSANNA D 5.1; *** HOSANNA D 5.5.

No. Material name(Scale model material is in bold)

Absorption coefficients by frequencybands[Hz]

125 250 500 1k 2k 4k Avg.

1Asphalt* 0.02 0.03 0.03 0.03 0.03 0.02 0.031.6-mm metal plate + 18-mm MDF + 20-mm air gap 0.05 0.05 0.05 0.04 0.04 0.05 0.05

2 Heavy glass (large panes)* 0.18 0.06 0.04 0.03 0.02 0.02 0.062-mm acrylic + 20-mm air gap 0.21 0.09 0.05 0.04 0.06 0.04 0.08

3 Brick, unglazed* 0.03 0.03 0.03 0.04 0.05 0.07 0.0416-mm acrylic 0.03 0.01 0.03 0.02 0.05 0.07 0.04

4Vegetated façade** 0.65 0.63 0.70 0.69 0.68 0.72 0.6810-mm polyurethane (PU), artificial grass, felt (<1-mm) 0.65 0.70 0.73 0.68 0.63 0.75 0.69

5Shrub*** 0.34 0.60 0.78 0.91 0.91 0.71 0.7120-mm EPS with hemp fabric, 30-mm of wood pick, PU (leaves) 0.33 0.65 0.87 0.88 0.85 0.80 0.73

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(a) Asphalt (b) Glass (c) Brick (d) Vegetated façade

(e) Shrubs

그림 44. 1:10 축소모형 재료 설치 모습

3. 삽입손실 측정 셋업

가. 재생 음원 및 장치

(1) 스피커: 리본 트위터

① 트위터 재생 음원 방향성 측정 (Directivity): 측정 인터벌 (5°) ㉮ 각도별 음압레벨 차이는 ±3 이내로 나타남

표 16. 반무향실에서의 방향성 측정 결과

Degree Directivity [°]125 250 500 1K 2K 4K Overall

Horizontal 120 80 40 30 15 15 60Vertica 180 150 150 100 50 40 140

② 리본 트위터 간 간격 설정

㉮ 트위터 간격: 176 mm 설정

그림 49. 리본 트위터의 음압 비교를 통한 선음원의 거리 결정

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표 17. 트위터 거리 간에 따른 음압레벨

Frequency [Hz]

Case 1 Case 2A1

[dB]B1[B]

Level Difference[A1-B1]

A2[dB]

B2[dB]

Level Difference[A2-B2]

100 24.4 22.3 2.1 28.7 29.0 0.3125 22.2 20.4 1.8 27.5 27.6 0.1160 20.8 18.3 2.5 24.0 25.9 1.9200 16.8 20.3 3.5 22.0 22.1 0.1250 14.8 18.4 3.6 19.6 22.0 2.4315 13.1 16.2 3.1 18.3 19.4 1.1400 13.5 11.9 1.6 15.8 17.8 2.0500 11.8 10.9 0.9 15.2 16.8 1.6630 20.2 19.3 0.9 21.5 21.4 0.1800 41 40.3 0.7 41.4 41.0 0.41k 51.8 51.4 0.4 52.3 52.5 0.2

1.25k 56.9 54.7 2.2 56.4 55.3 1.11.6k 60.6 58.2 2.4 61.2 59.8 1.42k 65.0 63.0 2.0 64.6 63.8 0.8

2.5k 61.5 56.2 5.3 61.5 58.9 2.63.15k 58.4 50.8 7.6 58.4 54.8 3.6

4k 58.5 48.8 9.7 59.5 54.7 4.85k 58.1 50.7 7.4 58.1 51.9 6.2LD - - 3.2 - - 1.7

- 40 -

③ 소스 포지션 별 리본 트위터 레벨 차이 측정

㉮ 측정 높이/거리: 1.5m / 1.6m

그림 50. 수음점 위치에 따른 소스 확인

표 18. Street canyon안에서 수음점 위치차이에 따른 선음원의 레벨 차이

Leq [dB]평균

표준

편차높이 [m] R1 R2 R3 R4 R5

1st floor,1.5 77.2 75.8 77.1 79.3 79.1 77.7 1.5 나. 소스-리시버 측정 지점

(1) 스피커: 리본 트위터

① Ribbon tweeter (RT2E, Hivi) 22EA ② Total length: 3.9m ③ Pink noise (1-80 kHz) (2) 수음원

① 1/8" microphone (B&K Type 4138)

- 41 -

② Position ㉮ Street: 4 point, Courtyard: 9 point ㉯ Receiver height 0.15 m (3) 측정 조건

① 측정 장소: 반무향실

② 측정 온도: 18 ± 3 °C ③ 상대 습도: 38 ± 4 %

그림 51. 음원-수음점 위치

- 42 -

4. Street canyon에서의 삽입손실 측정 결과

가. 식생벽 (Vegetated facade) 삽입손실: 1.7 dBA (1) 1kHz 이하 중저주파 대역에서 삽입손실이 크게 나타남. (2) 1kHz 이상 고주파 대역에서 삽입손실이 작게 나타남

그림 52. 식생벽(vegetated facade) 측정 개요

그림 53. 식생벽 적용 시 거리에서의 평균 소음 레벨

- 43 -

그림 54. 식생벽 적용 시 거리에서의 삽입손실

나. 관목 (Shrubs) 삽입손실: 0.6 dBA (1) 관목의 소음 저감 효과는 전주파수대역에서 미미함

(2) 관목의 크기가 작아 소음 저감효과가 작게 나타남

(3) 관목은 도로교통 소음 저감에 효과적이지 않은 것으로 판단됨

그림 55. 1:10 축소모형에서 관목의 치수와 모형 사진

- 44 -

그림 56. 관목 적용 시 거리에서의 평균 소음 레벨

그림 57. 관목 적용 시 거리에서의 삽입손실

다. 가로수 (Trees) 삽입손실: -0.7 dBA (1) 1kHz 이하의 주파수 대역에서 소음저감 효과가 나타나지 않음

(2) 1kHz 이상의 주파수 대역에서 음압레벨이 다소 증가하는 것으로 나타남

(3) 가로수의 크기와 형상으로 인해 고주파음이 확산 및 반사되어 음압레벨이 상승됨

(4) 충격응답(Impulse response) 분석결과 가로수의 확산효과가 발견됨

- 45 -

그림 58. 1:10 축소모형에서 나무의 디멘션와 배치

그림 59. 나무 적용 시 거리에서의 평균 소음 레벨

- 46 -

그림 60. 나무 적용 시 거리에서의 삽입손실

그림 61. 2kHz 대역에서 나무 적용 유무에 따른 Impulse responses 분석: (a) 가로수 無, (b) 가로수 有

5. Courtyard에서의 삽입손실 측정 결과

가. 식생벽 (Vegetated facade) 삽입손실: 2.7 dBA (1) 1kHz 이하 중저주파 대역에서 삽입손실 2.6 dB (2) 1kHz 이상 고주파 대역에서 삽입손실 3.2 dB (3) 전 주파수 대역에서 고른 소음저감이 나타남

- 47 -

그림 62. 식생벽 적용 시 courtyard에서의 평균 소음 레벨

그림 63. 식생벽 적용 시 courtyard에서의 삽입손실

나. 관목 (Shrubs) 삽입손실: 0.1 dBA (1) 관목의 소음 저감 효과는 전주파수대역에서 미미함

(2) 관목의 크기가 작아 소음 저감효과가 작게 나타남

(3) 관목은 Courtyard 내 도로교통 소음 저감에 효과적이지 않은 것으로 판단됨

- 48 -

그림 64. 관목 적용 시 courtyard에서의 평균 소음 레벨

그림 65. 관목 적용 시 courtyard에서의 삽입손실

다. 가로수 (Trees) 삽입손실: 1.2 dBA (1) 1kHz 이하의 주파수 대역에서 소음저감 효과가 나타나지 않음

(2) 1kHz 이상의 주파수 대역에서 음압레벨이 감소하는 것으로 나타남

(3) 가로수의 도로 내 확산효과로 인해 고주파음이 Courtyard로 회절 되어 오지 않음

(4) 가로수는 Street canyon보다 Courtyard 소음 저감에 더 효과적임

- 49 -

그림 66. 나무 적용 시 courtyard에서의 평균 소음 레벨

그림 67. 가로수 적용 시 courtyard에서의 삽입손실

라. 그린루프(Green roofs) 삽입손실: 5.8 dBA (1) 1-4kHz 중고주파 대역에서 삽입손실 10.9 dB (2) 그린루프에 의한 고주파의 회절에 의한 감쇠가 효과가 크게 나타남

- 50 -

그림 68. 1:10 축소모형에서 Green roofs의 치수와 모형 사진

그림 69. Green roofs 적용 시 courtyard에서의 평균 소음 레벨

- 51 -

그림 70. 그린루프 적용 시 courtyard에서의 삽입손실

- 52 -

3 절. 식생이 사운드스케이프 인식에 미치는 영향

1. 사운드워크 방법론을 이용한 도시 사운드스케이프 평가

가. 사운드스케이프

(1) 소리(sound)와 풍경(landscape)의 합성어로 1970년대 Murray Shafer가 개념을 제시함. (2) 물리적 특성 외의 개인 특성, 사회·문화적 특성 등 다양한 컨텍스트롤 고려한 음환경 인식 (3) ISO TC43 SC1 내에 사운드스케이프 평가법의 표준화를 위한 작업반(WG54)이 구성됨 나. 사운드워크 방법론

(1) Murray Shafer가 제안한 도시 음환경 인식을 위한 교육 및 평가 방법임. (2) 1970년대에는 참여자가 주위 소리에 집중하여 듣는 연습(listening practice)에 중점

(3) 2000년대에는 사운드스케이프 평가 방법으로 여러 연구에 적용됨

표 19. 사운드워크 평가 방법을 적용한 기존 연구

구 분 연 구 내 용

Southworth (1969)-Soundwalk를 여행(trip)으로 언급

-피험자들이 도심을 걸을 때 사운드스케이프를 평가

-시각 정보가 인지가능한 소리의 인식에 영향을 미침

Schafer (1969) -밴쿠버 사우드스케이프의 평가 및 녹음을 위한 적용

Westerkamp (1974) -음향 교육의 일환으로 외부환경을 듣기 위해 적용

Venot and Semidor (2006) -DAT를 이용한 binaural recording 적용

-도시 설계자들에게 실제적인 도움을 주기 위해 시행

Semidor (2006) -사운드워킹 시간을 30분 이내로 제한

-사진 촬영 및 binaural recordingBerglund and Nilsson (2006) -6개 지점에서 90분간 진행

-12개의 형용사 어휘를 활용한 사운드스케이프 평가

Adams and Bruce (2008) -맨체스트 도심의 사우드스케이프 평가

-총 30분간 진행, 각 지점에서 1분간 평가

다. 사운드워크 평가

(1) 개별 사운드워크 개요

① 장 소: 스톡홀름 혼스가탄 도심 일대

② 총 소요시간: 약 1시간

③ Audio-visual recording : 디지털 카메라 + binaural microphone ④ 환경 측정: 온도, 풍속, 습도, 조도

⑤ 피험자: 8명 ⑥ 평가방법: 설문지 평가

㉮ 평가 장소별 인지된 음원 : 자유기술 (open-end question) ㉯ 주요 요소별 선호도

▫ 경관, 채광, 냄새, 개방감, 밀집도, 음환경, 전체적 인상 (11점 척도 평가) ▫ 평가 장소별 주관적 인상 기술 : 자유 기술 (open-end question)

- 53 -

▫ 개인적 요소 : 성별, 나이, 도심 방문도, 소음 민감도

그림 71. 개별 사운드워크 평가 결과: (좌) 피험자별 선정장소, (우) 지점별 평가자 수

(2) 스톡홀름 개별 사운드워크 결과

① 장소 선정 결과 : 총 9개 장소가 선정됨

② 컨텍스트 평가결과: 평균값 (표준편차) 표 20. 개별 사운드워크 지점별 주관적 환경 평가 결과

Group 음환경 경 관 자연채광 냄 새 개방감 밀집도

1 4.0(1.8)

4.2(2.3)

7.9(1.6)

4.5(0.8)

6.1(3.0)

3.6(1.1)

2 3.2(2.2)

3.2(1.3)

7(2.3)

3.7(1.5)

4.2(3.3)

2.3(0.6)

3 7(1.4)

8.5(2.1)

8.8(1.5)

6.5(2.6)

8.3(1.3)

8.5(2.1)

4 6.9(1.3)

7.4(1.3)

7.8(1.4)

8.1(2.1)

8.1(1.6)

7.3(1.0)

5 6.3(1.7)

5.5(3.4)

5.4(2.1)

6(1.9)

5.4(2.1)

5.3(1.2)

6 6.4(2.3)

8.8(1.3)

8.9(1.0)

8.6(0.7)

9.4(0.5)

8.3(1.7)

7 7.0(3.6)

9.3(0.6)

9.6(0.9)

7.6(1.7)

9.8(0.4)

9.0(1.0)

8 7.5(2.1)

8.5(2.1)

8.3(0.6)

6.7(3.1)

9.3(0.6)

8.5(2.1)

9 3.6(1.3)

3.5(1.7)

7.2(1.9)

6.0(3.0)

5.8(3.1)

3.7(1.5)

③ 사이트별 주요 음원 분석

㉮ 9개 평가지점별 다양한 사운드스케이프 요소 구성비가 나타남. ㉯ 사이트 1의 경우 인공적 요소의 비율이 가장 높음.

- 54 -

㉰ 사이트 4의 경우 자연적 요소의 비율이 가장 높음.

그림 72. 개별 사운드워크 장소별 인지음원 [%]

(3) 그룹 사운드워크를 위한 평가 장소 선정

① 장 소 : 개별 사운드워크 평가 장소 중 6개 소 선택

그림 73. 그룹 사운드워크 평가 장소 선정

② 음환경 지표 및 주요음원 평가

㉮ 평균음압레벨 범위: 61- 72 dBA ㉯ 시간특성 지표 (LA10-LA90): 5 – 10 dBA ㉰ 평가지점 B와 F (도심공원)이 가장 정온한 장소 (61 dBA)로 측정됨

▫ 평가지점 B, F: 사람들 소리가 주요음원으로 나타남

▫ 평가지점 F의 경우 자연소리가 주로 인지됨

- 55 -

㉱ 평가지점 E가 음환경이 가장 시끄러운 장소(72 dBA)로 측정됨

▫ 평가지점 E: 도로교통 소음이 주요음원으로 나타남

표 21. 평가 장소별 물리적 음향지표 측정 결과

음향지표 [dBA] 평가장소A B C D E F

LAeq 67 61 65 70 72 61LA50 65 57 64 68 70 58LA95 60 54 61 64 65 55

LA10-LA90 8 9 5 8 10 8 표 22. 평가 장소별 주요 인지 음원 (전혀 들리지 않음/많이 들림, 매우 많이 들림)

음원 종류 [%]평가장소

A B C D E FTraffic 100/85 91/3 91/48 100/61 100/97 94/21

Fan noise 24/0 21/0 48/6 25/0 50/9 31/0Other 64/24 55/6 100/76 85/24 82/30 67/0

Humans 91/6 91/18 55/0 61/0 91/33 100/24Nature 30/0 36/0 45/6 67/6 0/0 64/6

③ 전반적 인상 평가 및 음풍경 요인 분석

㉮ 전반적 인상(overall)은 경관(visual) 평가와 유사한 경향성을 보임

㉯ 음풍경 요인 분석 결과: 1) 음풍경 쾌적도와 2) 음풍경 활동성 요인이 도출됨

그림 74.사운드워크 평가 결과: (좌)

④ 다중 선형 회귀 분석

㉮ 종속변수: 전체적 인상

㉯ 독립변수: 음환경 만족도 및 경관 만족도

㉰ 요인별 영향력 비교

▫ 경관 쾌적성(β=0.68)의 영향력이 음풍경 쾌적성 영향력(β=0.19)보다 높음

- 56 -

표 23. 다중 선형 회귀 분석 결과 (유의수준 p<0.05) 음풍경 경관

평가장소 R2 β t β tA 0.34 0.37 2.18* 0.31 1.83B 0.41 -0.01 -0.05 0.65 3.67*C 0.14 0.05 0.30 0.37 2.16*D 0.46 0.11 0.81 0.63 4.46*E 0.46 -0.01 -0.04 0.69 3.29*F 0.39 0.38 2.50* 0.37 2.42*

전체 0.65 0.19 0.68

2. 사운드스케이프 디자인 요소 실내실험 평가

가. 연구 목적

(1) 사운드워크 평가 결과 도출된 사운드스케이프 디자인 요소 영향력을 검증

(2) 사운드스케이프 디자인 요소가 가로 경관 선호도에 미치는 영향력

(3) 시각 및 청각 요소가 가로 경관 선호도에 미치는 기여도 고찰

나. 실내 실험 계획

(1) 실내실험 1 : Audio-only condition ① 실험음원

㉮ 사운드스케이프 요소 : 새소리, 물소리(떨어지는 물소리, 졸졸 흐르는 물소리) ㉯ 도심 소음원 : 교통소음

▫ 실험음원 : 도로교통 소음 (55dBA / 70dBA), 자연소리 (53dBA / 67dBA) ▫ 평가방법 : 선호도 (11점 척도)

그림 75. Audio-only condition 실험음원

- 57 -

(2) 실내실험 2 : Visual-only condition ① 실험 이미지

㉮ 기본경관 : 을지로 입구 (3D 이미지 구축) ㉯ 가로경관 요소 : 수변요소(분수/시내), 가로수(대/소), 식생 lower barrier

그림 76. 식생과 수경요소를 활용한 가로경관

② 평가방법 : 선호도 평가 (11점 척도)

그림 77. Visual-only condition 실험 시각 이미지

(3) 실내실험 3,4 : Visual-Audio combined condition ① 실험 이미지

㉮ 기본경관 : 을지로 입구 (3D 이미지 구축) ㉯ 가로경관 요소 : 수경요소(분수/시내), 가로수(대/소)

- 58 -

② 실험음원 : 도로교통 소음 (55dBA / 70dBA), 자연소리 (53dBA / 67dBA) ㉮ 가로경관 이미지와 음원을 동시에 제시함. ㉯ 도로교통 소음과 자연소리를 동시에 들려줌. ㉰ 가로경관 선호도에 사운드스케이프 요소가 미치는 영향 고찰을 목적으로 함. ③ 선호도 평가 : 11점 척도

그림 78. Visual-Audio condition 실험 Stimuli presentation 개요

④ 의미분별법 (Semantic Differential Method) 평가

표 24. 12개 형용사 어휘쌍

요인 형용사 어휘

공간요인Open – ClosedWide – Narrow

음환경Quiet – NoisyCalm –Loud

선호도Pleasant – Unpleasant

Comfortable – Uncomfortable

조화성

Stable – UnstableHarmonious– Disharmonious

Ordered – Disordered

다양성

Various – MonotonousDistinct – OrdinaryNatural – Artificial

다. 실내 실험 결과

(1) 실내실험 1 : Audio-only condition (선호도) ① Case 1 : 도로교통 소음 55dBA / 자연소리 52 dBA ㉮ RTN과 RTN+W1, RTN+W2의 차이는 통계적으로 유의하지 않음. ㉯ RTN과 RTN+B(새소리)의 선호도 차이는 통계적으로 유의함.

- 59 -

그림 79. Audio-only condition 선호도 평가 결과 (55 dBA)

② Case 2 : 도로교통 소음 70 dBA / 자연소리 67 dBA ㉮ RTN과 RTN+W1(낙수소리)의 차이는 통계적으로 유의하지 않음. ㉯ RTN과 RTN+W2(시냇물소리)의 차이는 통계적으로 유의함. ㉰ RTN과 RTN+B(새소리)의 선호도 차이는 통계적으로 유의함.

그림 80. Audio-only condition 선호도 평가 결과 (70 dBA)

- 60 -

(2) 실내실험 2 : Visual-only condition (선호도) ① 가로 요소의 선호도 상승 효과

㉮ Water structure는 시각적 선호도 상승효과는 통계적으로 유의하지 않음. ㉯ 식생의 경우 가로 공간의 시각적 선호도를 상승시킴. (p<0.01) ㉰ 큰 가로수(V1)가 작은 가로수(V2)보다 시각 상승효과가 크게 나타남.

그림 81. Visual-only condition 선호도 평가 결과

(3) 실내실험 3 : Visual-Audio (선호도 실험) ① Case 1 : 도로교통 소음 55 dBA / 자연소리 52 dBA ㉮ t-test 결과, Visual-only condition의 선호도와 Visual-Audio condition의 선호

도 통계적으로 평균 차이는 유의하지 않음.(t = 0.76 p=0.45) ㉯ 소리의 효과가 전체적 환경 선호도 평가에 미치는 영향력이 미미함.

그림 82. Audio-Visual conbined condition 선호도 평가 결과 (55 dBA)

- 61 -

② Case 2 : 도로교통 소음 70 dBA / 자연소리 67 dBA ㉮ t-test 결과, Visual-only condition의 선호도와 Visual-Audio condition의 선호

도 통계적으로 평균 차이는 유의함.(t = 3.27 p=0.00) ㉯ 소리의 효과가 전체적 환경 선호도 평가에 미치는 영향력이 유의함

㉰ 물소리의 경우 시냇물소리(W2)가 전반적인 환경 선호도를 상승시킴. ㉱ 새소리와 가로수의 조합이 가장 큰 선호도 상승효과를 나타냄.

그림 83. Audio-Visual conbined condition 선호도 평가 결과 (70 dBA)

(3) 실내실험 3 : Audio-visual (의미분별법 실험) ① Case 1 : 도로교통 소음 55 dBA / 자연소리 52 dBA ㉮ 요인분석 결과, 두 개의 주 요인이 도출됨. ㉯ 요인 1 : Overall quality ㉰ 요인 2 : Spatial impression ② Case 2 : 도로교통 소음 70 dBA / 자연소리 67 dBA ㉮ 요인분석 결과, 세 개의 주 요인이 도출됨. ▫ 요인 1 : Acoustic comfort ▫ 요인 2 : Harmony ▫ 요인 3 : Spatial impression

표 25. 주성분분석(Principle Component Analysis)

형용사 어휘

Factors, 55 dBA Factors, 70 dBA1 (75.9%) 2 (12.6%) 1 (70.1%) 2 (12.3%) 3 (7.9%)

Open – Closed -0.19 -0.94 -0.40 -0.18 -0.87Wide – Narrow -0.20 -0.96 -0.02 -0.38 -0.91Quiet – Noisy 0.94 0.18 0.08 0.82 0.30Calm – Loud 0.81 0.31 0.29 0.91 0.12

Pleasant – Unpleasant 0.90 0.37 0.59 0.74 0.29Comfortable – Uncomfortable 0.95 0.13 0.85 0.42 0.21

Stable – Unstable 0.86 0.32 0.83 0.49 0.12Harmonious – Disharmonious 0.89 0.41 0.85 0.30 0.27

Ordered – Disordered 0.79 0.04 0.91 0.06 0.08Various – Monotonous 0.86 0.48 0.59 0.70 0.35

Distinct – Ordinary 0.69 0.60 0.44 0.62 0.40Natural – Artificial 0.79 0.52 0.51 0.69 0.43

- 62 -

㉯ 다중회귀 분석

▫ 종속변수 : 전체적 선호도

▫ 독립변수 : 주요인 성분

▫ Case 1(a)의 경우 overall quality의 영향력이 spatial impression 보다 상대

적으로 큼. ▫ Case 2(b)의 경우 Acoustic comfort의 영향력이 다른 주요인 영향력보다

크게 나타남. 표 26. 다중 선형 회귀 분석 결과 (유의수준 p<0.01)

회귀계수표준화

회귀계수t p R2

(a) Constant (55 dBA) 5.01 32.89 0.000.77Overall quality 0.84 0.67 5.36 0.00

Spatial impression 0.74 0.59 4.72 0.00(b) Constant (70 dBA) 4.46 37.51 0.00

0.86Acoustic comfort 0.82 0.72 6.68 0.00Harmony 0.48 0.42 3.92 0.00Spatial impression 0.47 0.41 3.85 0.00

3. 방음벽의 시각적 선호도와 소음저감효과를 고려한 도심 방음벽 평가

가. 연구 목적

(1) 방음벽 종류별 시각적 및 삽입손실이 사운드스케이프 인식에 미치는 영향 고찰

(2) 방음벽 종류별 시각적 요소와 음향 성능의 상호작용 효과 고찰

(3) 식생 이미지가 방음벽 평가에 미치는 영향 고찰

나. 실내 실험 계획

(1) 실내실험 1 : Audio-only condition ① 실험음원

㉮ 도심 소음원 : 교통소음

▫ 실험음원 레벨: 도로교통 소음 (55dBA / 65dBA) ▫ 실험음원 길이: 4초 ㉯ 방음벽 종류

▫ 목재, 콘크리트, 메탈, 아크릴, 식생 방음벽

㉰ 방음벽 종류별 삽입 손실 계산

▫ 방음벽의 종류 별 삽입손실이 적용된 도로교통 소음 제작

- 63 -

▫ 음향시뮬레이션 프로그램 : Enpro 3.1 - 방음벽 높이 : 5m - 수음점 : 방음벽으로 부터 2m 거리, 1.6m 높이

- 투과손실: 잔향실에서 측정된 실측값을 바탕으로 제작

② 실험음원 제시 방법 및 평가방법

㉮ 평가장소 : 반무향실

㉯ Headphones (Sennheiser HD 600) 제시

㉰ Paired comparison 평가법: 소음 성가심도 평가 (Noise annoyance) ▫음원 10개 쌍 제시

표 27. 방음벽 종류별 삽입손실 시뮬레이션 결과

Material Frequency [Hz]63 125 250 500 1k 2k 4k

Timber 6.5 8.2 13.2 18.1 20.9 22.7 23.3Metal 3.8 9.5 17.5 20.6 21.3 20.9 21.0

Translucent 8.1 10.3 13.8 18.8 21.1 21.5 22.1Vegetation 8.5 10.9 14.4 19.5 21.1 21.3 21.9Concrete 15.4 16.6 18.1 19.8 20.5 20.8 21.2

그림 84. 방음벽 음원별 1/1 옥타브 밴드 주파수 특성

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(2) 실내실험 2 : Visual-only condition ① 실험 이미지

㉮ 방음벽 종류별 이미지: 목재, 콘크리트, 메탈, 아크릴, 식생 방음벽

㉯ 방음벽 녹화: 콘크리트, 아크릴 방음벽 선정

▫ 식생 녹화 정도: Coverage 30% (Low density), 60% (High density) ㉰ Photoshop CS4를 이용한 이미지 제작

② 방음벽 이미지 제시 방법 및 평가방법

㉮ 평가장소 : 반무향실

㉯ beam projector (Sony VPL-CX6) 제시

㉰ Paired comparison 평가법: ▫시각 선호도 (Noise annoyance) ▫소음 저감 예상도 (Preconception on noise attenuation) ▫방음벽 이미지 36개 쌍 제시

그림 85. 방음벽 종류별 이미지

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(3) 실내실험 3 : Visual-Audio combined condition ① 실험 이미지

㉮ 방음벽 종류별 이미지: 목재, 콘크리트, 메탈, 아크릴, 식생 방음벽

㉯ 방음벽 녹화: 콘크리트, 아크릴 방음벽 선정

▫ 식생 녹화 정도: Coverage 30% (Low density), 60% (High density) ② 실험 음원

㉮ 도심 소음원 : 교통소음

▫ 실험음원 레벨: 도로교통 소음 (55dBA / 65dBA) ▫ 실험음원 길이: 4초 ③ 방음벽 이미지 및 음원 제시 방법 및 평가방법

㉮ 평가장소 : 반무향실

㉯ 음원: Headphones (Sennheiser HD 600) 제시

㉰ 이미지: beam projector (Sony VPL-CX6) 제시

㉱ Paired comparison 평가법: ▫전반적 선호도 (overall preference) ▫이미지-음원 36개 쌍 제시

다. 실내 실험 결과

(1) 실내실험 1 : Audio-only condition ① 소음 성가심도 평가 결과

㉮ 콘크리트 방음벽이 가장 덜 성가신 것으로 분석됨

㉯ 목재와 금속 방음벽이 성가신 방음벽으로 분석됨

㉰ 저주파 성분이 많이 포함된 음원의 성가심도가 높게 평가됨

그림 86 방음벽 종류별 Audio-only condition 실험 결과

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표 28. 실험 음원의 물리적 음향 지표

목재 금속 아크릴 콘크리트 식생

LCeq-LAeq[dB]

55 dBA 10.7 12.1 9.2 5.5 9.265 dBA 10.7 12.1 9.2 5.5 9.2

Loudness[sone]

55 dBA 11.2 11.2 11.1 10.5 11.165 dBA 21.9 22.0 21.7 20.4 21.7

(2) 실내실험 2 : Visual-only condition ① 방음벽 시각 선호도 평가

㉮ 자연 재료로 구성된 방음벽의 시각적 선호도가 높음

㉯ 금속과 콘크리트 방음벽의 시각적 선호도는 낮음

㉰ 방음벽 벽면 녹화는 방음벽의 시각적 선호도를 상승시킴

② 방음벽 예상 소음 저감도

㉮ 아크릴 방음벽의 경우 예상 소음 저감도가 가장 낮음

㉯ 콘크리트 방음벽의 경우 예상 소음 저감도가 가장 높음

㉰ 방음벽 벽면 녹화는 방음벽의 예상 소음저감도를 상승시킴

그림 87. 방음벽 종류별 시각적 선호도 및 예상 소음 저감도

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(2) 실내실험 3 : Visual-Audio combined condition ① 방음벽의 전체적 선호도 평가

㉮ 콘크리트 방음벽과 식생 방음벽의 전반적 선호도가 높게 나타남

㉯ 금속 방음벽과 아크릴 방음벽의 전체적적 선호도는 낮음

㉰ 방음벽 벽면 녹화는 방음벽의 전체적 선호도를 상승시킴

그림 88. 방음벽 종류별 전체적 선호도 평가 결과

② 방음벽 시각적 및 음향적 성능이 전체적 선호도에 미치는 영향

㉮ 다중 회귀 분석

▫ 종속변수: 전체적 선호도

▫ 독립변수: 소음 성가심도, 시각적 선호도, 예상 소음 저감도

㉯ 도로교통 소음 55 dBA ▫ 예상 소음저감도가 전체적 선호도에 가장 높은 기여도를 나타냄

▫ 시각적 선호도의 영향력은 상대적으로 낮음

㉰ 도로교통 소음 65 dBA ▫ 시각적 선호도의 영향력이 가장 높게 나타남

▫ 예상 소음저감도의 기여도는 상대적으로 낮게 나타남

표 29. 다중회귀 분석 결과: ß(표준화 회귀 계수), p<0.01

실험 R2소음성가심도

(Noise annoyance)Aesthetic preference

(시각적 선호도)Preconception

(예상 소음저감도)ß t ß t ß t

55 dBA 0.49 −0.29 −5.14** 0.23 4.14** 0.56 9.84**65 dBA 0.71 0.34 5.10 0.70 10.45** −0.26 −3.75**

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제 4장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도1절. 연구개발 목표의 달성도

표 30. 연차별 연구개발 목표의 달성도

구분 연구개발목표 연구개발내용 달성도

1차년도

식생 음향특성 측정 흡음률, 확산계수, 임피던스 등 100 %토양 음향특성 측정 흡음률, 유동저항 등 100 %도심 현장 측정 식생 적용 이전 현장 측정 100 %1:10 축소모형적용기술 개발

현장측정 기반 1:10 축소모형 제작 100 %식생 적용 효과 1:10 축소모형 활용 식생 소음저감 효과 예측 100 %학술교류 국내외 연구자 교류 100 %

2차년도

식생 적용 효과다양한 도심 형상에 따른 식생 소음저감효과 예측

100 %사운드워크

식생 적용 도심 사운드스케이프 평가 및주요인자 도출

100 %실험실 평가 도심 개선 전․후 실험실 평가 100 %Global tool 검증

1:10 축소모형 활용 EU partner가 제안하는예측모델 검증

100 %학술교류 국내외 연구자 교류 100 %

2절. 관련분야에의 기여도

1. 환경 소음 분야

가. 다양한 식생(화초, 덤불, 나무 등)의 음향특성 규명

나. 식생을 이용한 친환경 소음저감법 개발

(1) 그린루프(Green roof) 시스템

(2) 벽면녹화(Vegetated facade) 시스템

다. 식생의 도심 적용을 통한 소음저감 효과 예측모델 개발

2. 친환경 도시·건축 계획 분야

가. 그린빌딩 계획 시 식생을 이용한 친환경적 음환경 디자인 설계 요소로 제안

나. 도시 녹화 계획 시 식생을 이용한 친환경 도시 사운드스케이프 디자인 요소 제안

다. 옥상녹화 및 녹화 방음벽 설치시 공기질 개선 및 탄소량 배출 저감

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3절. 논문 및 인력 양성 성과

1. 논문 성과

논문제목 저널 구분 연도 비고

1. Soundwalk approach to identify urban soundscapes individuallyThe Journal of the Acoustical Society of America SCI 2013(7월) 게재

2. Designing sound and visual components for enhancement of urban soundscapesThe Journal of the Acoustical Society of America SCI 2013(9월) 게재

3. Effects of audio-visual characteristics of noise barriers on soundscape quality Landscape and urban planning SSCI 2013(10월) 2차심사

4. Evaluations of vegetation treatments for traffic noise abatement in a 1:10 urban scale model Science of the Total Environment SCI 2013(11월) 예정

5. Scale model measurements for acoustic effectiveness of vegetation in urban canyons ActaAcustica united with Acustica SCI 2013(12월) 예정

표 31. 국제 학술 대회 논문 성과

2. 인력 양성 성과

가. 국제협력연구를 통한 국제적 네트워크 구성

나. 프로젝트 참여 연구원의 해외진출 및 연구책임자의 국제적 활동 영역 확대

(1) 이평직 박사(現 EMPA, Swiss Federal Laboratories for Materials Science and Technology 연구원): University of Liverpool, School of Architecture, Environmental Sciences, Lecturer (permanent) 임용

(2) 김용희 박사: 現 일본 산업기술총합연구소(AIST), 건강공학연구부분, 산총특별연구원

(3) 전진용 교수(연구책임자) Acta Acustica united with Acustica (SCI), Room Acoustics, Associate editor 활동

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제5장 연구개발결과의 활용계획1 절. 식생을 활용한 도시 사운드스케이프 디자인

1. 옥상녹화 및 녹화 방음벽 설계를 위한 실용화 연구개발 기반자료로 활용

가. 식생 종류별 물리적 음향 특성 데이터베이스 구축

(1) 토양의 흡음계수 데이터

(2) 식생의 흡음 및 확산 계수 데이터

(3) 식생 종류별 삽입손실 데이터

그림 89. 옥상 녹화 및 녹화 방음벽 설계를 위한 식생의 물리적 음향 특성 측정

2. 향후 건축 및 조경 요소를 활용한 도심 디자인 가이드라인 제시

가. 정온한 도심 공간 설계를 위한 식생 적용 도시 음환경 설계 방법으로 활용

(1) 식생 방음벽 설계

① Low-height barrier ② Light vegetated barrier along bridge ③ Graded index sonic crystal barrier ④ Earth berms with strongly non-flat surfaces (2) 가로수, 관목 배치

① Trees in street canyons & courtyard ② Tree belts (Multiple rows of trees) ③ Trees behind barriers (3) 벽면 녹화 시스템

① Vegetated roadside facade ② Vegetated facade in urban squares ③ Vegetated facade in courtyard (4) 그린루프 시스템

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그림 90. 교통 소음에 노출된 도시 지역의 식생 기반 소음제어 기술 적용

그림 91. 교통 소음에 노출된 도시 주거 지역의 식생 기반 소음제어 기술 적용

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제 6장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보1 절. EU-FP7 HOSANNA 참여를 통한 연구 교류

1. EU-FP7 회의 참석

가. Work package별 연구 진행 사항 발표

나. 향후 연구 방향 논의

그림 92. EU-FP7 HOSANNA 정기회의 모습

2. Work package별 보고서 작성

가. 연구 기관별 연구 진행사항 정리

그림 93. HOSANNA 웹페이지(http://www.greener-cities.eu/)를 활용한 연구결과 공유

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2 절. EU-FP7 HOSANNA 연구결과 Brochure 제작1. 연구결과 활용을 위한 HOSANNA 연구결과 Brochure 제작

그림 94. EU-FP7 HOSANNA 브로셔 및 13개 참여기관

가. HOSANNA Brochure 내용

(1) The HOSANNA project (2) Introduction (3) Principles of noise reduction (4) Innovative noise barriers, using natural and recycled materials (5) Trees, shrubs, and bushes (6) Noise reduction by means of ground treatments (7) Vegetation in urban streets, squares, and courtyards (8) Combining solutions (9) Perceptual effects (10) Economic analyses (11) Summary of noise reduction methods

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2. HOSANNA 연구 결과 요약 (13개 연구기관) 가. Innovative barriers

표 32. Innovative barriers 적용지역 및 소음저감 효과

MITIGATION METHOD PROTECTED AREA NOISE REDUCTION

Low-height barrier (maximum 1 m high)

Pavements and cycle paths,for a receiver at least 1 m from the barrier;dwellings and open spaces,such as parks, in the barrier’s shadow zone

3 –12 dB(A) for an urban roadand 9–15 dB(A) for a tramwayat a distance of 2–50 m

Light vegetated barrier along bridges (maximum 1 m high)

Pavements, cycle paths, and open spaces below urban roads and tramways;dwellings at the same level or below

Up to 5 dB(A) below a road traffic bridge, up to 15 dB(A) below a tramway bridge

Graded index sonic crystal barrier (maximum 1 m high)Large open spaces behind the barrier, e.g. parking lots or parks

4 dB(A) at a distance of 15 m from the barrier (for light vehicles only)Vegetated barrier caps(maximum cap size 1.20 m,minimum barrier height 4 m)

Parks, playgrounds, gardens,pedestrian/cycle paths alongmotorways, for receivers in the barrier’s shadow zone

6–14 dB(A) at a distance of 1–20 m, compared with a straight rigid uncapped barrierEarth berms with strongly non-flat surfaces Open spaces and houses along motorways and railways

Up to 5 dB(A) compared witha smooth trapezoidal berm at a distance of 1–50 m 나. Trees, shrubs, and bushes

표 33. Trees, shrubs, and bushes 적용지역 및 소음저감 효과

MITIGATION METHOD PROTECTED AREA NOISE REDUCTIONTrees instreet canyons andcourtyards

Walkways and facades insidestreets and courtyardsNo more than 2 dB(A) for close positioning of treesin the street

Tree belts (multiple rows of trees)Open spaces near urbanroads and highways; bordersof parks near urban roads

Up to 6 dB(A) at a distanceof 50 m for a 15-m-deeptree belt; up to 10 dB(A) for a 30-m-deep belt

Trees behind barriers Areas behind noise barriers indownwind sound propagationUp to 5 dB(A) at a distanceof 100 m in strong downwindsnear highways

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다. Ground treatments표 34. Ground treatments 적용지역 및 소음저감 효과

MITIGATION METHOD PROTECTED AREA NOISE REDUCTIONRoughness element configurations on hard ground

Pavements and open spaces near urban roads, railways,and tramwaysUp to 3 dB(A) at a distanceof 10 m; up to 12 dB(A) at a distance of 50 m

Soft strips andpatches Hard shoulders and openspaces such as car parks 3–9 dB(A) at a distance of 50 mGround andground cover Rural open spaces along motorways Up to 9 dB(A) at a distanceof 50 m

Crops Rural open spaces alongmotorways Up to 5 dB(A)

Buried resonators Hard shoulders and roads Up to 3 dB(A) at a distanceof 7.5 m 라. Vegetated facades and roofs

표 35. Vegetated facades and roofs 적용지역 및 소음저감 효과

MITIGATION METHOD PROTECTED AREA NOISE REDUCTIONVegetated roadside facades Vegetated roadside facades 2–3 dB(A) at a height of 1.5–4 m on the facadeVegetated facades in urban squares

Building facades inside squares 3 dB(A) at a height of 1.5 m throughout the squareVegetated courtyard facades

Building facades inside courtyards4 dB(A) at a height of 1.5 mthroughout the courtyard andon facades along the wholeheight of the building

Vegetated courtyard openings3-m-high opening running from front to back through the building

4.5 dB(A) at a height of 1.5 m throughout the courtyard and on facades along the whole height of the building

Vegetated roofs Semi-extensive installation (10 cm thick substrate) on the roofs surrounding the courtyard

2.5 dB(A) for flat roofs and 8 dB(A) for angled roofs at a height of 1.5 m through\-out the courtyard and on facades along the whole height of the building

Roof barrier0.64 × 0.96 m (width × height) barrier at edges of the building surrounding the courtyard

3 dB(A) when barriers are placed along both sides of the central building at a height of 1.5 m throughout the courtyard and on facades along the whole height of the building

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제7장 연구시설·장비 현황표 36. 연구시설 및 장비 현황

연구기자재 및연구시설

규 격 수량 활용용도 보유기관확보방안(보유,구매,임차) 비 고

Sound level meter Type 2260(B&K) 1 소음측정 한양대 보유 주관

Head & Torso Type 4410(B&K) 1 청감실험용

음원 녹음한양대 보유 주관

Pre-amplifer Type 2699(B&K) 4 신호증폭 한양대 보유 주관

CalibratorType 4231

(B&K)Type 4294

(B&K)

1

1

Microphone 음향교정기

Accelerometer 진동교정기

한양대 보유 주관

Loudspeaker (Dynaudio) 2 음원제시 한양대 보유 주관

무지향성 스피커

Type DO 12 (AVM)Type 4295

(B&K)

1

1

음원발생

(Power Amplifier

Type 2716 (B&K) 포함)

한양대 보유 주관

Audio-interface 1212 I/O 1 A/D 컨버터 한양대 보유 주관

Headphone HD-600 4 청감실험 한양대 보유 주관

DAT PC208X (SONY) 1 데이터 녹음

및 저장한양대 보유 주관

실시간 FFT 분석기

SYMPHONIE (01dB) 1

소음 및

실내음향

측정 (2ch system)

한양대 보유 주관

Impact hammer5803A

(Dytran), 2302

(Endevco)

1

1진동응답

측정용

가진기

한양대 보유 주관

Accelerometer 751-10(Endevco) 4 진동측정

Transducer 한양대 보유 주관

모드해석 프로그램

STAR6 System

(Spectral Dynamics)

1구조물의

Modal Parameter

계산 프로그램

한양대 보유 주관

음향예측해석 S/W RAYNOISE 3.1 (LMS) 1 Ray-tracing

음향해석한양대 보유 주관

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연구기자재 및연구시설

규 격 수량 활용용도 보유기관확보방안(보유,구매,임차) 비 고

유한요소해석 S/W ANSYS 8.0 1유한요소해석

에 의한

구조물의

구조진동해석

한양대 보유 주관

진동음향해석 S/W SYSNOISE 5.6 (LMS) 1

경계요소해석

에 의한

구조물의

음향해석

한양대 보유 주관

실시간 FFT 분석기

PULSE C3560(B&K)

1진동 및 소음

측정, SoundQuality

모듈포함

(5ch system) 한양대 보유 주관

NEXUS Type 3573(B&K) 2 Pre amp.

Controler 한양대 보유 주관

Microphone

Type 4189 (B&K) 5

1/2" Free-Field Microphone

한양대 보유 주관Type 40AE

(GRAS)1

IAQ 모니터Kanomax (2211) 1 CO2 농도

측정한양대 보유 주관

초음파 3차원

풍속계R3-100 1 3차원 풍속 한양대 보유 주관

Emissometer A&D 1 1 방사율 측정 한라대 보유 위탁

Data Scan Therm2800 1온습도

자동기록용

Data Logger 한라대 보유 위탁

HCHO 측정기 XP-308B 1 포름알데히드

측정기한라대 보유 위탁

열선풍속계 TR-81 1 온습도기류측

정기한라대 보유 위탁

TVS AM 595 1적외선

표면온도

측정기

한라대 보유 위탁

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제8장 참고문헌1. R. M. Schafer, Our sonic environment and th esoundscape: The tuning of the world

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주 의

1. 이 보고서는 교육과학기술부에서 시행한 EU-FP 협력사업의 연구보고서입니다.2. 이 보고서 내용을 발표하는 때에는 반드시 교육

과학기술부에서 시행한 EU-FP 협력사업의 연구결과임을 밝혀야 합니다.3. 국가과학기술 기밀유지에 필요한 내용은 대외적

으로 발표하거나 공개하여서는 아니됩니다.