공동주택 세대 출입구의 차음성능 기준 설정 필요성

2.1 연구방법

현재 공동주택에 가장 많이 사용되는 현관문을 포함한 출입구의 차음성능의 조사를 위해 신축 공동주택 1곳과, 수명이 10년 이상 된 기존 공동주택 2곳, 총 3곳의 현장에서 실험을 진행하였으며, 기존 공동주택은 광주광역시에 1곳, 목포시에 1곳이며, 신축 공동주택은 광주광역시에 1곳에 위치한 현장이다. 가장 먼저 출입구의 차음성능을 측정하였다. 측정은 [KS F 2809 공기전달음 차단성능 현장 측정방법]⁽¹²⁾ 규격에 준하여 측정을 진행하였다. 측정에 사용된 장비는 Table 1과 같다. 사운드 레벨 미터 2대를 사용하였다. 엘리베이터 홀에서 음원을 통해 소음을 발생시키고 함께 사운드 레벨 미터를 통해 측정하였다. 다른 수음 지점은 출입구의 현관문을 닫고 세대 안쪽에서 사운드 레벨 미터로 측정을 진행하였다. 이는 현재 공동주택에 적용되는 출입구의 차음성능을 대략적으로 알 수 있는 지표로 사용하고자 하였으며, 두 번째로 엘리베이터 홀을 중심으로 세대 간 출입구의 동시 차음성능을 측정하였다. 한 쪽 세대의 출입구 안쪽 현관에 음원과 사운드 레벨 미터를 설치하고 다른 한 쪽 세대의 출입구 안쪽 현관에 사운드 레벨 미터를 설치하여 세대 간 출입구의 동시 차음성능을 측정하였다. 이 실험은 앞선 선행연구에서^(8,9) 주장한 출입구를 통해 전달되는 소음의 문제점을 다시 한 번 검증하고, 출입구의 차음성능 기준의 필요성을 주장할 수 있는 근거로 사용하고자 하였다. 세 번째로 실제 주민이 거주하고 있는 공동주택 엘리베이터 홀에서 24시간 발생하는 생활소음을 측정하였다. 가장 왕래가 많은 1층에서 1개의 마이크로폰, 4층에서 1개의 마이크로폰 총 2개의 마이크로폰을 통해 24시간 생활소음을 측정하였으며, 24시간 측정 데이터와 앞선 실험에서의 출입구의 차음성능을 비교 분석하여 출입구의 차음성능 기준의 필요성을 검증하고자 하였다. 실험에 사용된 장비와 실험의 간략한 내용을 Table 1과 Table 2에 나타냈다.

Table 1

Measurement equipments

Table 2

Measurement contents and method

2.2 실험내용

(1) 출입구의 차음성능 실험

현재 사용되는 출입구의 차음성능이 어느 정도인지 조사하였다. 출입구에 사용된 현관문의 종류나 구조 및 설치 상태 조인트 및 개구부의 상태와는 관계없이 출입구자체의 차음성능이 필요함을 검증하여야 하므로 다른 변수 없이 출입구의 차음성능에 주목하였다. 엘리베이터 홀에서 발생하는 생활소음에 대응하는 출입구의 차음성능 측정을 위해 엘리베이터 홀 및 세대 현관의 재질 및 면적, 구조 등의 변수 또한 제외하였다. 첫 번째 실험은 광주광역시에 위치한 B아파트에서 진행하였다. 100 dBA 수준의 백색소음을 출입구와 인접한 엘리베이터 홀에서 발생시켰으며, 소음발생 이후 10초간 측정을 진행하였다. 현장도면 및 측정 위치를 Fig. 1에 나타냈다. 음원은 Fig. 1과 같이 하나의 사운드 레벨 미터와 함께 엘리베이터 홀 중앙에 위치하였으며, 수음을 위한 사운드 레벨 미터는 Fig. 6과 같은 방법으로 세대 출입구 안쪽 현관문 뒤 1미터 지점에서 측정을 하였다.

Fig. 1

Floor plan and SLM, speaker point (B APT. in Gwangju)

Fig. 2

Measurement (B APT. in Gwangju)

위와 같은 실험 방법으로 광주 D아파트와 목포 I아파트에서 같은 실험을 진행하였다. 관련 도면 및 측정 위치와 각 실험 현장을 Figs. 3 ~ 6에 나타냈다.

Fig. 3

Floor plan and SLM, speaker point (D APT. in Gwangju)

Fig. 4

Measurement (D APT. in Gwangju)

Fig. 5

Floor plan and SLM, speaker point (I APT. in Mokpo)

Fig. 6

Measurement (I APT. in Mokpo)

(3) 생활소음 실측을 통한 출입구의 차음성능 기준 필요성 검증

위 두 실험을 통해 출입구 차음성능의 전반적 성능을 조사하였다면, 이 실험은 차음성능 기준의 필요성을 검증하기 위해 진행되었다. 24시간 측정을 통해 실제 거주민이 거주하는 공동주택에서 어느 정도 레벨의 소음이 발생하는지를 파악하고, 측정 데이터를 출입구의 차음성능과 비교, 실내로 유입되는 소음 레벨을 유추하여 출입구의 차음성능 기준이 필요함을 검증하고자 하였다. 실험은 목포시에 위치한 I아파트에서 진행하였으며, 1층과 4층에 총 2포인트를 선정하여 24시간 측정을 진행하였다.

Fig. 7

24 hours measurement (I APT. in Mokpo)

3.1 출입구 차음성능 실험 결과

광주 B아파트 출입구의 차음성능 실험 결과이다. 차음성능은 약 20 dBA로 나타났으며, 저감이 이루어지는 주요 주파수 대역은 80 Hz 이상의 대역으로 나타났다. 주파수대역이 높아질수록 저감성능이 좋아지는 경향을 보였다. 결과는 Fig. 8과 같다.

Fig. 8

Measurement result and level different (B APT. in Gwangju)

광주 D아파트는 26.8 dBA로 B아파트에 비해 높은 차음성능을 보였다. 저감이 이루어지는 주요주파수 대역 또한 50 Hz 이상의 대역으로 B아파트에 비해 낮은 주파수대역의 저감 성능이 좋음을 확인할 수 있었다. 목포 I아파트의 경우 저감성능은 20 dBA로 광주 B아파트와 비슷하나 주요 저감 주파수대역이 50 Hz 이상의 대역으로 나타났다. 이는 단순히 현관문의 구조나 재료, 기밀성 등은 고려하지 않은 측정 결과이다. Fig. 9는 광주 D아파트, Fig. 10은 목포 I아파트의 측정 결과를 나타낸 것이다.

Fig. 9

Measurement result and level different (D APT. in Gwangju)

Fig. 10

Measurement result and level different (I APT. in Mokpo)

위 출입구 차음성능 실험 결과로 각 아파트별 출입구의 차음성능을 [KS F 2862 건물 및 건물 부재의 공기전달음 차단성능 평가 방법]⁽¹³⁾에 의해 단일수치 값으로 산출하였다. 산출방법은 1/3 옥타브밴드 측정 결과를 연결한 곡선에 대하여 대응하는 기준 곡선을 1 dB단위로 상하 이동시켜, 16개의 1/3 옥타브밴드에 대해 기준 곡선의 값을 하회하는 값의 총합이 32.0 dB을 상회하지 않는 범위에서 가능한 한 기준 곡선을 위로 이동시켰을 때, 기준곡선의 500 Hz 대역의 값을 읽는 것이 차단성능 단일수치평가값이다. 산출 결과를 Table 3에 나타냈다.

Table 3

Single numeric value of KS F 2862

단일수치평가값 산출에 적용한 100 Hz ~ 3150 Hz 대역에서의 주파수대역별 차이값은 광주 D아파트가 400 Hz 이상의 대역에서 저감성능이 우수한 것을 확인할 수 있었다.

현관문짝의 단일 부재가 아닌 현관문이 설치된 부재 및 조인트와 출입구의 개구부등을 포함한 출입구의 차음성능에 주목하여 실험한 내용이며, 실험실이 아닌 실제 공동주택 현장에서의 실험 결과를 평가한 것으로 Rw값이 아닌 Dw값으로 평가하였다. 수치상으로 확인해 보았을 때 차음성능이 좋지 못함을 확인할 수 있는 결과이다.

3.2 출입구를 통한 세대 간 동시 차음성능 실험

Fig. 11은 광주 B아파트의 세대 간 두 출입구의 동시 차음성능 실험 결과이다. 출입구와 출입구 사이에 엘리베이터 홀이 위치한 경우이다. 저감성능은 약 47 dBA정도로 나타났다. 한 세대의 출입구 차음성능이 20 dBA정도이고 출입구가 두 개이기 때문에 40 dBA를 적용하였을 때, 엘리베이터 홀에서 추가로 7 dBA의 저감성능을 나타낸다고 할 수 있는 실험 결과이다.

Fig. 11

Sound insulation performance test results between households (B APT. in Gwangju)

Fig. 12는 목포 I아파트의 세대 간 차음성능 실험 결과이며 차음성능은 약 40 dBA로 나타났다.

Fig. 12

Sound insulation performance test results between households (I APT. in Mokpo)

4.1 수치계산을 통한 차음성능 기준 필요성 검증

세대 출입구를 통해 유입되는 소음은 공용공간이라는 공간적 특성상 대부분 주민들의 일상생활에서 발생하는 소음이다. 실제 거주민이 거주하는 목포 I아파트의 엘리베이터 홀 1층과 4층에 마이크로폰을 설치하고 24시간 생활소음을 측정하였다.

측정 결과는 Table 4와 같다. 1층에서는 평균 54.6 dBA, 최대값으로는 97 dBA이 나타났으며, 4층에서는 평균 50.7 dBA, 최대값으로는 88 dBA이 나타났다. 97 dBA, 88 dBA 모두 매우 높은 수치의 음압레벨로 거주자의 정온한 주거환경에 많은 영향을 미칠 수 있는 수준으로 판단된다.

Table 4

Result of 24 hours measurement (I APT. in Mokpo)

가장 높은 레벨이 나타난 97.3 dBA를 문제의 소음발생 구간으로 판단하고, Fig. 15의 A구간에서 가장 높은 피크레벨인 97.3 dBA가 확인된 순간 1초간의 소음레벨의 주파수 특성을 확인하여, 그와 같이 가장 저감성능이 좋았던 광주 D아파트 출입구의 주파수대역별 저감특성을 대입하여 생활 소음이 출입구를 통해 저감되는 주파수별 특성을 분석해 보았다. 그 내용은 Fig. 13과 같다.

Fig. 13

Evaluation of sound insulation performance by actual measurement data

그래프에 나타난 A는 24시간 측정 소음 중 97.3 dBA를 나타내는 순간의 주파수특성이며, 녹음 파일을 확인한 결과 그 소리는 남자 어린이 두 명이 큰소리로 소리를 지르는 생활 소음으로 확인되었다. B는 광주 D아파트의 출입구 차음성능 주파수특성이다. 그 차이를 나타낸 것이 C이다. 200 Hz 이하의 대역과, 2000 Hz 이상의 대역에서 저감성능이 가장 부실한 것으로 나타났다. 이는 주파수별 저감특성만을 파악한 것이다.

주목해야할 점은 단일수치값으로 나타냈을 때, A는 97.3 dBA, B는 26.8 dBA, C는 70.5 dBA로 가장 큰 소음이 발생하였을 때, 현관문의 차음성능만으로는 실내로 70 dBA 수준의 소음이 유입된다고 할 수 있다. Fig. 14와 Fig. 15는 24시간 각 층별 타임 히스토리를 나타낸 것이다. 1층의 경우 70 dBA이 넘는 수준의 소음이 매우 잦은 것으로 나타났다. 야간으로 추정되는 C구간을 제외한 구간은 평균 54 dBA보다 높게 나타나는 경우가 매우 많은 것으로 측정되었다. 현관문의 차음성능을 평균 22 dBA이라 가정할 때, 1층의 경우 평균 48 dBA ~ 58 dBA의 소음이 많이 유입되고 있고, 최대수치인 97 dBA과 비교하였을 때는 75 dBA의 소음이 유입된다고 판단할 수 있다. 4층의 경우 60 dBA을 넘는 경우가 많이 나타났다. 평균 50 dBA보다 높은 수치이며 높게 측정되는 88 dBA의 경우 66 dBA의 소음이 유입된다고 할 수 있다. 1층에 비해 4층은 유입되는 소음의 정도가 38 dBA ~ 58 dBA 수준으로 낮지만 이 또한 야간 취침이나 정온한 수준과 비교해보면 충분히 소음으로 인지하고 심할 경우 스트레스를 유발할 수 있는 음압레벨이다.

Fig. 14

Time history analysis of 24 hours measurement in 1F (I APT. in Mokpo)

Fig. 15

Time history analysis of 24 hours measurement in 4F (I APT. in Mokpo)

특히, [주택건설기준 등에 관한 규정 제9조, 1항 1조] ‘실내소음도가 45 dBA 이하일 것’에 따라 최소 45 dBA 이하의 실내 소음도를 유지해야 하며, 소음·진동관리법 시행규칙 내의 [별표 8] 생활소음·진동의 규제기준인 주간 45 dBA 이하, 야간 40 dBA 이하의 규정에 따라 야간에는 40 dBA 이하의 생활 소음 환경이 확보되어야 한다.

이러한 측정 데이터의 분석과 법규의 규정을 토대로 거주자의 정온한 생활환경을 위해 출입구의 차음성능 기준을 설정하고 강화해야 할 필요가 있다고 할 수 있다.

4.2 상관성 분석을 통한 출입구의 차음성능 평가

생활 소음 중 가장 높은 레벨을 나타낸 97.3 dBA의 주파수 대역 성분 분석값과 각 공동주택별 출입구의 주파수 대역별 차음성능의 차이가 곧 실내로 유입되는 소음이라고 할 때, 외부에서 발생되는 소음의 성분이 얼마나 내부로 유입되는지를 판단하고자 상관성 분석을 진행하였다.

주파수대역별 성분분석의 차이는 Table 5와 같다. A는 97.3 dBA일 때의 주파수 대역별 값을 나타낸 것이다. B는 광주 B아파트의 출입구 차음성능을, C는 A와 B의 차이 즉, 광주 B아파트 세대 내부로 유입되는 소음의 주파수대역별 값을 나타낸 것이다. 이와 같은 방법으로 D는 광주 D아파트의 출입구 차음성능을, E는 내부로 유입되는 소음의 주파수대역별 값을, F는 목포 I아파트의 출입구 차음성능을, G는 내부로 유입되는 소음의 주파수대역별 값을 나타낸 것이다.

Table 5

Sound insulation performance at entrance of apartment houses(unit: dBA)

Table 6은 A와 각 공동주택 실내로 유입되는 소음의 주파수대역별 값을 상관계수로 나타낸 것이다.

Table 6

Correlation analysis of sound insulation performance by apartment

광주 B아파트와 목포 I아파트는 0.96으로 나타났으나, 광주 D아파트는 0.91로 상대적으로 낮게 나타났다. 이는 광주 D아파트의 출입문을 포함한 부재 기밀성의 차이로 판단되며, 그러한 차이가 400 Hz 이상의 대역에서 차음성능이 상대적으로 높게 나타난 이유라 할 수 있다. 이러한 상관성 분석 결과는 앞선 차음성능 비교 결과를 단순 수치 분석이 아닌 통계적 수치의 데이터로 보다 정량적으로 평가할 수 있는 분석 결과이다.

4.3 회귀분석을 통한 출입구의 차음성능 평가

상관성 분석결과 유입되는 소음의 성분이 0.9 이상으로 차음성능이 열악함과, 현관문 포함 부재의 기밀성에 따라 차음 성능이 향상됨을 검증하였다. 회귀분석을 통해 외부에서 발생되는 소음과 실내로 유입되는 소음의 유의도가 어느 정도인지 검증하고자 하였다. 그 결과 값은 Table 7과 같다. Figs. 16 ~ 18은 각 공동주택에서의 차음성능에 대한 회귀식 및 관련 회귀 곡선을 나타내었다.

Table 7

Pearson’s R square

Fig. 16

Regression curve measurement (B APT. in Gwangju)

Fig. 17

Regression curve measurement (D APT. in Gwangju)

Fig. 18

Regression curve measurement (I APT. in Mokpo)