도심지역과 비도심지역 군용비행장의 소음 피해범위 비교분석

1. 서 론

현대 사회는 과학기술과 산업기술, 교통수단의 발전은 많은 편리함을 제공하고 그 중 항공기술의 큰 발전으로 항공기가 교통수단으로써 보편화됨에 따라 항공기 소음이 심각한 문제로 대두되고 있다.

항공기 소음은 소음도가 크고 영향 범위가 광범위하며 비행장의 주변 지역에서 지속적으로 발생하기 때문에 피해의 질이나 정도 면에서 주변 주민들에게 건강과 심각한 정신적 손상, 생활방해 등을 야기시키고 있으나 항공기 소음의 특성상 음원 및 전파경로 대책이 기술적·경제적으로 한정적이어서 소음해결이 어려운 상황이다. 특히 각각의 운항패턴에 따른 군용 비행훈련으로 인한 소음발생은 운항경로 주변 지역에서 생활하는 주민들의 소음피해와 인근지역 주민들의 많은 민원을 야기한다. 이러한 분쟁 해결 관련 정책 수립의 일환으로 항공기 소음 피해를 평가하기 위해 여러 가지 항공기 소음 평가방법을 사용하고 있다.

항공기 소음은 고주파 성분을 많이 포함하고 있고 이러한 항공기 소음에 대한 평가는 일반적인 소음단위인 dB(A)로 음의 시끄러움을 고려한 항공기 소음 평가단위를 사용하여 왔다. 항공기소음 평가는 항공기 기종에 따른 소음평가와 공항 주변과 그 외 지역의 소음 평가로 나누어진다. 개별 항공기 기종에 따른 소음평가는 항공기에 대한 소음인가의 기준으로 사용되며, 공항 주변지역의 소음평가는 많은 항공기의 이·착륙을 대상으로 한다.

우리나라는 현재 WECPNL을 항공기 소음 평가방법으로 사용하고 있다. WECPNL은 ICAO(국제민간항공기구)가 1971년에 공포한 Annex 16 Aircraft Noise 중에서 많은 수의 항공기에 의해 오랜 기간 연속 폭로된 소음척도로 제시된 것이다. 국내에서는 ICAO에서 제안한 WECPNL을 간략화한 평가방법을 채택하여 사용하고 있다. 항공기가 통과할 때 측정된 L_max를 기준으로 하루 시간대별 항공기 통과횟수와 지속시간을 적용하여 산출하는 방법이다. 현행 항공기 소음평가방법인 WECPNL은 등가소음도 방식을 적용 중인 공장, 도로, 생활소음 등 다른 환경소음과 달라 비교하기 어렵고, 지속적인 소음노출의 총합을 반영하기에 한계가 있으며, 미국, 유럽 등 대부분의 선진국에서도 L_den을 소음평가방법으로 채택하고 있으므로 국가 간 항공기 소음 비교에도 어려움이 있다⁽¹⁾. WECPNL과 L_den의 관계 연구^(2,3)는 많이 진행되었지만 공항별 상관관계 연구는 미미한 실정이다.

우리나라는 국립환경과학원에서 고시한 소음진동공정시험기준의 개정안⁽⁴⁾에 의해 2018년부터 2022년까지 5년간 WECPNL과 L_den을 병행 사용하고 2023년부터 L_den을 사용하는 정책을 시행하고 있다.

현재 우리나라의 군용 항공기 소음 피해보상 기준은 도심지역 WECPNL 85, 비도심지역 WECPNL 80인데⁽⁵⁾, L_den으로 적용되었을 경우 도심지역 70 dB(A), 비도심지역 66 dB(A)이다. 항공기 소음 평가방법이 WECPNL에서 L_den으로 변경됨으로써 기존에 피해보상을 받던 지역이 피해보상을 받지 못하게 되거나 피해보상을 받지 못했던 지역이 피해보상을 받는 상황이 발생할 수 있다.

이 연구에서는 도심지역과 비도심지역의 군용비행장을 통해 현재 사용되고 있는 항공기 소음 평가방법인 WECPNL과 2023년부터 사용예정인 L_den을 비교·분석하고 실측데이터와 환경부가 제시한 환산식을 통해 산출된 L_den으로 피해보상기준을 정하면 발생하게 될 문제점 및 대안을 제시하고자 한다.

2. 연구내용 및 방법

2.1 연구내용

연구대상지역은 도심지역의 군용비행장 A, 비도심지역의 군용비행장 B로 선정하였고 측정지점은 다음 Fig. 1과 같다. 군용비행장 B는 최근 데이터(B(1))와 5년 전 데이터(B(2))를 비교하고자 한다. 군용비행장 A에서 대표적으로 많이 운항되고 있는 전투기 기종은 F-5 E/F이며, 군용비행장 B에서 대표적으로 많이 운항되고 있는 전투기 기종은 KF-16이다. Table 1은 전투기의 주요 제원이다.

Fig. 1

Measurement points of airfield A and airfield B

Table 1

Combat plane main specifications

연구대상지역을 대상으로 실측데이터와 환경부고시 환산식과 비교하고 소음지도 제작 프로그램을 이용하여 Kim과 Choi 등의^(6,7) 소음예측기법을 참고하여 소음지도를 제작한 후 소음피해면적을 비교·분석하고자 한다.

3. 연구결과 및 분석

3.1 WECPNL-L_den 상관관계식

이 연구에서는 도심지역과 비도심지역의 군용비행장을 대상으로 L_den의 환산식을 도출하고 환경부에서 제시한 환산식과 비교하였다.

Tables 2 ~ 4의 각 지점 소음도 WECPNL은 지속시간 평균치($$ \overline{D}$$)가 30초 이상일 경우에 대한 보정값 [$$ +10\log \left(\overline{D}/20\right)$$]이 반영된 값이다. L_den은 소음진동 공정시험기준에 명시된 방법을 이용하여 구하였다.

Table 2

WECPNL and Lden at points around military airfield A

Table 3

WECPNL and Lden at points around military airfield B(1)

Table 4

WECPNL and Lden at points around military airfield B(2)

(1) 도심지역 군용비행장 A

도심지역의 군용비행장 A의 실측데이터로 산출한 L_den은 68.8 dB(A)로 나타났고, 환경부에서 제시한 환산식을 이용해 산출한 L_den은 69.7 dB(A)로 약 1 dB(A)의 차이가 나타났다.

도심지역 군용비행장 A의 측정지점 9개의 WECPNL과 L_den 데이터는 Table 2와 같고 상관관계는 Fig. 2와 같다.

Fig. 2

Correlation between WECPNL and Lden at points around military airfield A

Fig. 2는 각 지점의 일별 WECPNL과 L_den의 상관관계를 비교하였고 WECPNL과 L_den의 상관관계에서 결정계수 R²은 약 0.9로 적합도가 높으며 상관관계식은 식 (1)과 같다.

$\[ L_{den}=\left(0.9452\times WECPNL\right)-11.495 \]$

(1)

(2) 비도심지역 군용비행장 B(1)

비도심지역의 군용비행장 B(1)의 실측데이터로 산출한 L_den은 63 dB(A)로 나타났고, 환경부에서 제시한 환산식을 이용해 산출한 L_den은 66 dB(A)로 약 3 dB(A)의 차이가 나타났다.

A 비행장과 B(1) 비행장의 데이터의 분포는 상당히 유사하게 측정되어 상관관계식이 비슷하게 나타난 것으로 판단된다.

비도심지역 군용비행장 B(1)의 측정지점 5개의 WECPNL과 L_den 데이터는 Table 3과 같고 상관관계는 Fig. 3과 같다.

Fig. 3

Correlation between WECPNL and Lden at points around military airfield B(1)

Fig. 3은 WECPNL과 L_den의 상관관계에서 결정계수 R²은 약 0.96으로 적합도가 높으며 상관관계식은 식 (2)와 같다.

$\[ L_{den}=\left(0.9293\times WECPNL\right)-11.151 \]$

(2)

(3) 비도심지역 군용비행장 B(2)

B(2)의 실측데이터로 산출한 L_den은 64 dB(A)로 나타났고, 환경부에서 제시한 환산식을 이용해 산출한 L_den은 66 dB(A)로 약 2 dB(A)의 차이가 나타났다. 도심지역의 군용비행장이 L_den 환산치의 차이가 더 작게 나타났다.

비행장 B(1)과 비행장 B(2)의 데이터분포는 같은 비행장임에도 불구하고 운항경로, 이·착륙 패턴 등의 차이로 데이터분포가 유사하지 않게 나타난 것으로 판단된다.

비도심지역 군용비행장 B(2)의 지점별 WECPNL과 L_den은 Table 4와 같고 상관관계는 Fig. 4와 같다.

Fig. 4

Correlation between WECPNL and Lden at points around military airfield B(2)

Fig. 4의 WECPNL과 L_den의 상관관계에서 결정계수 R²은 약 0.87로 적합도가 높으며 상관관계식은 식 (3)과 같다.

$\[ L_{den}=\left(0.8974\times WECPNL\right)-7.2386 \]$

(3)

3.2 소음노출면적 비교

Table 5는 군용비행장 A, 군용비행장 B(1)과 군용비행장 B(2)의 소음등고선의 면적을 나타낸다.

Table 5

Areas for WECPNL and Lden noise contour(unit: km2)

Fig. 5는 군용비행장 A에서 도심지역의 피해보상 기준으로 WECPNL 85와 L_den 70 dB(A)의 소음등고선을 비교한 것이고, Fig. 6은 비도심지역의 피해보상 기준으로 WECPNL 80과 L_den 66 dB(A)의 소음등고선 또한 비교를 한 것이다. Fig. 7과 Fig. 8은 군용비행장B(1)와 군용비행장 B(2)에서 비도심지역의 피해보상 기준으로 WECPNL 80과 L_den 66 dB(A)의 소음등고선을 비교한 것이고, Fig. 9와 Fig. 10은 도심지역의 피해보상 기준으로 WECPNL 85와 L_den 70 dB(A)의 소음등고선을 비교한 것이다.

Fig. 5

Comparison of noise contours at military airfield A (WECPNL 85, Lden 70 dB(A))

Fig. 6

Comparison of noise contours at military airfield A (WECPNL 80, Lden 66 dB(A))

Fig. 7

Comparison of noise contours at military airfield B(1) (WECPNL 80, Lden 66 dB(A))

Fig. 8

Comparison of noise contours at military airfield B(2) (WECPNL 80, Lden 66 dB(A))

Fig. 9

Comparison of noise contours at military airfield B(1) (WECPNL 85, Lden 70 dB(A))

Fig. 10

Comparison of noise contours at military airfield B(2) (WECPNL 85, Lden 70 dB(A))

소음노출 피해면적을 보면 도심지역의 군용비행장 A에서 WECPNL 85의 면적은 10.9 km², L_den 70 dB(A)의 면적은 17.4 km²로 WECPNL 85의 면적이 약 6.5 km² 작게 나타났다. 비도심지역을 기준으로 도출한 소음노출 피해면적도 WECPNL이 더작게 나타났다.

비도심지역 군용비행장 B(1)에서는 WECPNL 80의 면적은 69.1 km², L_den 66 dB(A)의 면적은 53.6 km²로 WECPNL 80의 면적이 약 15.5 km²크게 나타났다. 도심지역을 기준으로 도출한 소음노출 피해면적도 WECPNL이 더 크게 나타났다.

비도심지역 군용비행장 B(2)에서는 WECPNL 80의 면적은 57.7 km², L_den 66 dB(A)의 면적은 47.2 km²로 WECPNL 80의 면적이 약 10.5 km²크게 나타났다. 도심지역을 기준으로 도출한 소음노출 피해면적도 WECPNL이 더 크게 나타났다.

도심지역의 비행장 A는 WECPNL 면적이 더 작게 도출되었고, 비도심 지역의 비행장 B는 WECPNL 면적이 더 크게 도출되었다. 도심지역의 비행장을 비도심지역 기준으로 비교하여도 결과는 유사하게 나타났고, 비도심 지역의 비행장을 도심지역 기준으로 비교하여도 결과는 유사하게 나타났다. WECPNL 5, L_den 4 dB(A) 차이에서도 소음노출 피해면적이 유사하게 나타난 것은 도심·비도심지역의 차이가 아닌 비행장의 특성이라고 판단된다.

4. 결 론

이 연구에서는 도심지역과 비도심지역의 군용비행장을 대상으로 L_den의 환산식을 도출하고 소음지도를 이용하여 소음노출 피해면적을 비교·분석하였다.

비행장 A와 비행장 B의 L_den 환산식과 소음노출피해면적 차이가 도심·비도심지역의 차이라고 볼 수도 있지만, 각 비행장에서 많이 운항되는 전투기의 제원이 다르고 운항횟수가 다르기 때문에 나타나는 차이일 수도 있다. 특히 소음노출 피해면적은 도심·비도심지역의 기준에서 WECPNL이 5, L_den이 4 dB(A) 차이에서도 소음노출 피해면적이 유사하게 나타난 것은 도심·비도심지역의 차이가 아닌 비행장의 특성이라고 판단된다.

2023년부터 평가단위가 L_den으로 변경된다면 비행장 A는 기존의 피해보상을 받던 지역보다 범위가 넓어져 피해보상 지역이 늘어나고, 비행장 B는 기존의 피해보상을 받던 지역보다 범위가 좁아져 피해보상을 받던 지역이 피해보상을 받지 못하는 경우가 발생하여 보다 많은 민원을 야기할 것으로 예상된다.

따라서, 2023년 L_den으로 평가단위가 변경되기 전에 공항의 위치별 면적별 인자들을 고려해 더 많은 연구들을 진행하여 보다 신뢰도가 높은 시뮬레이션 데이터와 L_den의 환산치를 공항별로 제시할 필요성이 있다.

Acknowledgments

이 연구는 정부(과학기술정보통신부)의 재원으로 한국연구재단의 지원을 받아 수행된 연구임(No. 2019R1A2C1009356).

이 연구는 환경부의 폐자원에너지화 재활용 전문인력 양성사업으로부터 지원을 받았음(YL-WE-19-002).

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