철도소음 측정망에 대한 적정한 소음측정방법의 비교 연구

소음진동공정시험기준에 명시된 방법으로 철도소음측정망에 소음 표시를 위해 일반적으로 사용되는 수동소음 측정과 이동식을 고정으로 설치하여 24시간 측정되는 자동소음측정을 측정방법으로 사용하였다. 측정지점은 노선별 각 2개 지점으로 총 6개 지점을 측정지점으로 하였다. 자동측정방법으로 1년간 연속 측정하였고, 수동측정방법으로 반기에 1회 측정하였다. Fig. 1은 자동소음측정장치가 설치된 모습이다.

Fig. 1

Automatic noise measuring device installation points.

측정된 자료의 통계처리는「소음․진동측정망 통합 운영지침」의 ‘환경소음자동측정망 측정지점별 자료의 통계처리’ 기준을 적용하여 수행하였다. 위의 통계처리 기준의 유효 측정값은 아래와 같다.

① 5분 유효측정값 : 5분 중 유효한 1초 등가소음도가 240회 이상인 경우
② 1시간 유효측정값 : 1시간 중 유효한 5분 등가소음도가 9회 이상인 경우
③ 일 유효측정값 : 1시간 유효측정값이 일일 12회 이상인 경우

자동측정방법으로 수집된 자료는 1일 연속 측정된 1시간 자료들을 주간/야간대로 구분 후 평균하여 사용하였다. 수동측정인 반기 1회는 하루를 선택하여 주간소음도는 11시, 18시에 측정하여 산술평균한 값으로 하고, 야간소음도는 22시에 측정한 자료를 사용하였다.

소음진동공정시험기준에 명시된 철도소음한도 측정자료 분석방법을 적용하였다. 일,월,시간대별에 대한 열차 운행 횟수는 Table 1과 같다.

Table 1

Railway traffic analysis

3개 지점 중 경부선·KTX노선이 교차하는 대전 A지점(일평균: 300회, 월평균: 8973회)이 가장 높으며, 철도노선 중 지선노선(대구선·중앙선, 태백선)에 위치한 영천 B지점(일평균: 59회, 월평균: 1749회) 및 제천 C지점(일평균: 78회, 월평균: 2322회)은 열차운행횟수가 상대적으로 낮은 것으로 분석되었다. 시간대별 열차운행횟수 분석결과 A지점 일평균 운행횟수가 300대(최대: 342대, 최소: 257대), 시간별 운행횟수는 수동측정시간(06시 ~ 12시: 86대, 18시 ~ 24시: 99대) 및 기타시간(00시 ~ 06시: 33대, 12시 ~ 18시: 82대), 월평균 8973대(00시 ~ 06시: 997대, 06시 ~ 12시: 2557대, 12시 ~ 18시: 2458대, 18시 ~ 24시: 2961대) B지점 일평균 운행횟수가 59대(최대: 69대, 최소: 44대), 시간별 운행횟수는 수동측정시간(06시 ~ 12시: 13대, 18시 ~ 24시: 20대) 및 기타시간(00시 ~ 06시: 7대, 12시 ~ 18시: 19대), 월평균 1749대(00시 ~ 06시:194대,

06시 ~ 12시: 395대, 12시 ~ 18시: 556대, 18시 ~ 24시: 604대) C지점 일평균 운행횟수가 78대(최대: 101대, 최소: 18대), 시간별 운행횟수는 수동측정시간(06 ~ 12시: 24대, 18시 ~ 24시: 19대) 및 기타시간(00시 ~ 06시 : 9대, 12시 ~ 18시: 26대), 월평균 2322대(00시 ~ 06시: 272대, 06시 ~ 12시: 714대, 12시 ~ 18시: 782대, 18시 ~ 24시: 554대) 3개 지점 모두 새벽시간대(00시 ~ 06시)는 철도교통량이 가장 적은 시간대였으며, 오전(06시 ~ 12시)·오후(12시 ~ 18시)·저녁(18시 ~ 24시)시간대는 비교적 변화가 적은 철도교통량을 가지는 것으로 나타났다.

소음진동공정시험기준에 명시된 철도소음한도 측정자료 분석방법을 적용하여 측정자료는 소음도의 계산과정에서는 소수점 첫째자리를 유효숫자로 하고, 측정소음도(최종값)는 소수점 첫째자리에서 반올림한다.

등가소음도(L_eq,1h)는 샘플주기를 1초 내외로 결정하고 1시간동안 연속 측정한다.

계산식소음도(L_eq)는 최대소음도를 측정하여 다음식을 적용하여 계산한다.

● 경부·호남선 등 복선구간(A지점)

● 중앙,태백,영동선 등 단선구간(B지점, C지점)

여기서,

$$ \overline{L_{\mathrm{m}\mathrm{a}\mathrm{x}}}$$ : 열차 개별 통과시의 파워평균치, dB(A)
n : T시간 동안의 열차 통과대수(대)
T : 관리대상 시간(초), 1시간(3600초)

등가소음도 분석결과 Fig. 2와 같이 A지점은 수동측정 소음도 대비 자동측정 소음도(일·월·연평균)는 낮(06:00~22:00)에 지면 위(일·월·연평균) 소음도가 모두 –2 dB(A) 낮고, 최고치예상층(maximum noise expected floor) 소음도(일·월·연평균)는 모두 –5 dB(A) ~ –6 dB(A), 밤(22:00~06:00) 지면 위 (일·월·연평균) 소음도는 모두 –7 dB(A) ~ –8 dB(A), 최고치예상층 소음도(일·월·연평균)는 모두 –12 dB(A) ~ –13 dB(A)로 방음벽이 설치된 지면 위의 낮 소음도 편차가 –2 dB(A)로 가장 적게 분석되었고, 방음벽이 없으면서 열차운행횟수가 적은 최고치예상층 밤 소음도 편차가 –12 dB(A) ~ –13 dB(A)로 가장 큰 것으로 분석되었다. B지점은 수동측정 대비 자동측정소음도(일·월·연평균)는 낮(06:00~22:00) 지면 위 소음도(일·월·연평균)는 모두 –7 dB(A) ~ –8 dB(A), 최고치예상층 소음도(일·월·연평균)는 모두 –10 dB(A) 밤(22:00~06:00) 지면 위(일·월·연평균) 소음도는 모두 –13 dB(A) ~ –14 dB(A), 최고치예상층 소음도(일·월·연평균)는 모두 –17 dB(A) ~ –18 dB(A)로 자동측정 소음도가 모두 낮은 것으로 분석되었다. C지점은 수동측정 대비 자동측정소음도(일·월·연평균)는 낮(06:00~22:00) 지면 위 소음도(일·월·연평균)는 모두 1 dB(A) ~ 2 dB(A), 최고치예상층 소음도(일·월·연평균)는 모두 –7 dB(A) ~ –9 dB(A) 밤(22:00~06:00) 지면 위 소음도(일·월·연평균)는 모두 –6 dB(A) ~ –10 dB(A), 최고치예상층 소음도(일·월·연평균)는 모두 –13 dB(A) ~ –16 dB(A)로 지면 위 일평균 낮 소음도를 제외하고 모두 낮게 분석되었다. 시간대별 자동측정 등가소음도의 경우 3개 지점 모두 철도교통량(열차운행횟수)에 비례하여 소음도가 증감하는 경향을 보였으며, 최대소음도 값은 평균소음도 값과 비교시 Fig. 3와 같은 경향을 보이며, 평균 10 dB(A)[3 dB(A) ~ 26 dB(A)] 이상 높은 것으로 분석되었다. 철도교통량이 적은 시간대(23시 ~ 06시)에는 비교적 일정한 소음도를 나타내었다. 월평균 소음도는 철도교통량에 비례하여 증가하는 경향을 보였고 3개 지점의 월별 소음도 편차는 평균적으로 3 dB(A) 증가 또는 감소하는 것으로 분석되었다. 또한, 측정시간(11시, 18시, 22시) 대비 연속시간(00시 ~ 24시) 월평균소음도 편차는 낮 시간대 3 dB(A) 이하, 밤 시간대 7 dB(A) 이하로 Fig. 4과 같이 분석되었다. 시간대별, 철도운행횟수에 따른 분석결과 3개 지점 모두 수동측정 대비 자동측정소음도(일·월·연평균)가 낮게(–1 dB(A) ~ –18 dB(A)) 분석되었고, 특히 철도운행횟수가 적은 밤 시간대의 소음도가 수동측정 대비 최대 –18 dB(A) 낮았으며, 모두 기준치 이내(수동측정: 야간 3개 지점 초과) 소음도로 분석되었다. 또한, 자동측정 소음도의 평균소음 편차는 4 dB(A) 이내로 분석되었다. 단, 새벽시간대(00:00~06:00) 철도교통량의 감소로 인한 연속시간 밤 시간대(22:00~06:00)는 4 dB(A) 이상 소음편차가 발생하였다. 수동측정소음도와 비교 분석결과 지면 위 소음편차가 3 dB(A)이내(단, B지점 제외), 최고치예상층 소음편차는 4 dB(A) ~ 13 dB(A)정도 발생하였다. 계산식 소음도 분석시 열차 통과시 녹음된 MP3데이터를 분석(철도운행횟수(n), 최고소음도(L_max))하여 철도소음도를 산정하였으며 계산식소음도 산정결과 MP3녹음조건설정(trigger level 설정값)에 따라 철도운행횟수(n) 및 최고소음도(L_max)가 결정된다. 또한, 철도운행횟수와 철도소음 녹음조건설정(trigger level 설정값)에 따라 소음도가 결정된다. 3개 지점에 대한 자동측정 계산식 소음도(측정시간 일평균, 연속시간 일평균) 산정결과 Fig. 5와 같이 배경소음의 영향이 적은 A지점 및 B지점은 수동측정 소음도 대비 평균 –11(–3 ~ –19) dB(A) 차이로 소음도가 작고, 배경소음의 영향(4차선 도로인접에 따른 도로교통소음)이 있는 C지점은 수동측정 소음도 대비 지면 위는 0 dB(A) ~ 5 dB(A) 높고, 최고치예상층은 –2 dB(A) ~ –9 dB(A) 낮게 분석되었다. 철도소음 평균감지횟수 대비 일 평균 운행대수가 Fig. 6에 나타나있다. A지점은 일 평균 운행대수 300대, 철도소음 감지횟수는 지면 위에는 주간 229회, 야간 33회, 최고치예상층에는 주간 215회, 야간 45회로 분석되었다. B지점은 일 평균 운행대수 59대, 철도소음 감지횟수는 지면 위에는 주간 71회, 야간 20회, 최고치예상층은 주간 68회, 야간 22회로 분석되었다. C지점은 일 평균 운행대수 78대, 철도소음 감지횟수는 지면 위는 주간 69회, 야간 13회, 최고치예상층은 주간 80회, 야간 15회로 3개 지점 모두 철도통행량이 많은 주간 시간대에 많이 감지되었다. 또한, A지점은 일 평균 운행대수에 비해 철도소음 감지횟수가 낮게 분석이 되었고, B지점 및 C지점은 일 평균 운행대수에 비해 철도소음 감지횟수가 높게 분석되었음을 알 수 있다. 따라서 정확한 감지를 위해 MP3녹음조건설정을 지점별 특성에 따라 설정할 필요가 있다.

Fig. 2

Comparison of automatically and manually measured noise levels.

Fig. 3

Hourly noise levels measured at all the 3 points

Fig. 4

Monthly averaged noise levels at the 3 points

Fig. 5

Comparison of automatically and manually measured noise levels

Fig. 6

Comparison of the train traffic with the averaged railway noise

계산식 소음도의 시간대별 분석결과 3개 지점 모두 열차 통과시 최고소음도(L_max)에 비례하여 소음도가 증감하는 경향을 보였으며 수측정 대비 최고소음도(L_max)분석결과 배경소음의 영향이 적은 A지점 및 B지점은 수동측정소음도가 높고, 배경소음의 영향(도로교통소음)이 있는 C지점은 최고소음도(L_max)가 높은 것으로 분석되었다.