음향 카메라를 이용한 주택 기밀성능 연구 논문을 보다가 생긴 의문점..
https://www.jkiaebs.org/articles/xml/PAXL/
"빔포밍 방식 음향 카메라를 활용한 공동주택 기밀성능 측정 연구"
라는 논문을 보다가 궁금한게 생겨 질문 올려봅니다.
이 연구는 쉽게 얘기해 건물 실내/외 에 마이크를 설치하고 실내에 음원(sound source)을 두어, 측정되는 실내외 음압차를 계산하여
실내외 음압차가 높으면(실내는 시끄럽고 실외는 조용) = 틈새가 없어 소리가 새지않으니 기밀
실내외 음압차가 낮으면(실내 시끄럽고 실외에도 소리가 새어나가 소음이 다소 존재)
= 소리가 새나가니 어딘가 틈새가 있어 기밀하지 않음
이라는 실험계획으로, 누음의 여부를 통해서 기밀성능을 시험하는 연구라고 보면 될 것같습니다.
아래 처럼 실험 환경을 구성해놓고,
이런식으로 실험결과를 얻었는데요. 이상한 점은 고주파 영역은 틈새 투과성이 높다.. 라는 언급입니다.
물론 저주파의 경우 벽을 투과하는 경향이 있을 수 있기 때문에 이게 틈새로 통과 된 것인지, 벽체를 투과한 것인지 정확한 실험을 위해서는 투과는 거의 없고, 틈새로만 통과가 가능한 고주파대역 으로 실험하는 것이 정확하게 기밀여부를 따지는 데 더 적합한 것으로 보이긴 합니다.
하지만 과연 고주파영역이 틈새 투과성이 높은가를 따져보자면..
아래는 또 다른 연구의 일부분 입니다.
주거환경에서 틈새(문틈, 창문틈새)로 발생하는 소음을 방음용 실링재를 사용하였을때의 음향투과율 연구인데요.
http://journal.ksnve.or.kr/_PR/view/?aidx=36817&bidx=3314#!po=50.0000
이 실험에서 보면 틈새가 존재할때 저주파 대역의 손실이 더 적다는 것을 알 수 있습니다.
다시 말하면 고주파보다 저주파가 틈새를 더 잘 통과한다는 얘기지요.
고주파 대역의 틈새 투과성이 높다고 언급했던, 앞서 소개해드린 연구에서 저자의 설명과 차이가 있습니다.
혼란스러워서 관련 설명을 더 찾아보니,
건축-도시연구정보센터라는 AURIC 에 관계되어 있는 것으로 보이는 개인의 블로그에서 나와있는 고주파-저주파 소음에 대한 특성 설명은 또 이렇게 되어있습니다.
여기서도 보면 고주파음은 "틈에 대한 투과성이 유리" 하다고 되어있네요.
틈새를 투과하는 정도를 실험하여 저주파보다 고주파 대역이 손실이 더크다(고주파가 더 통과가 안된다)
라는 실험결과가 있고,
또 그와는 상반되게 "고주파영역은 틈새 투과율이 높다" 라는 설명을 하는 연구와 정보가 있으니,
어떤것이 맞는지 혼란스럽습니다.
혹시 이에 대해서 정보가 있는 분 계시다면 답변 부탁드리겠습니다. 감사합니다.
즉 해석하신 것과는 반대로 "투과손실이 낮다" = "투과한 양이 많다" 로 보아야 할 것 같고, 두 논문에서 말하고 있는 바는 일치를 합니다.
손실이 많아 투과한 양이 적다 라고 보는게 맞는 것 같습니다.
두번째 논문에서 사용된 단일 격벽은 석고보드인데, 석고보드의 공진주파수 4000hz 언저리에서 Loss가 줄어 드는것을 제외하고는, 저주파 대역에서 투과손실이 적고(소리가 격벽을 잘통과하고) , 고주파대역으로 갈 수 록 손실이 높아(소리가 격벽을 통과하지못하여 손실이 많아짐)집니다.
그 재질이 어떤 것이 되었든, 일반적으로 어떠한 격벽을 사이에 두고 음파의 전달을 따져보자면
통상 저주파가 더 손실이 적고(쉽게 투과되고), 고주파대역으로 갈수록 벽에서 반사등 손실이 일어나 격벽 너머로 음의 통과가 힘들다는 것은 잘 알려진 사실일 것입니다.
사실 이것은 첫번째 논문에 나와있는 실험결과에서도 동일한 맥락으로 결과가 나왔다는것을 알 수 있는데, 제가 첨부한 첫번째 논문 이미지의 Figure 5. 를 보시면 틈새가 설치된 창문에서 1m 떨어진 곳에서 0.02 m2 만큼의 틈새를 만들어 소음을 측정한 결과를 보시면
500hz 대역 음압차는 25dB
10Khz 대역의 음압차는 35dB 입니다.
즉 0.02제곱미터면적의 틈새를 사이에 두고 실내외 음압차 측정을 하였을때
상대적으로 저주파대역인 500hz 대역의 음압차가 더 낮게 나왔습니다. 즉 실내에서 발생된 500hz의 음파가, 틈새로 더 많이 통과 되었고, 이 대역의 실외, 실내의 음압차가 10khz대역 보다 더 낮게 측정되었다 라는 얘기입니다.
쉽게 말해 500hz의 100만큼의 소리가 실외에서 75 만큼 측정되었다는 얘기고,
10000hz의 100만큼의 소리는 실외에서 65 만큼 측정 되었다는 얘기니까
저주파 대역의 소리가 고주파보다 틈새를 더 많이 통과하였다는것을 첫번째 논문 실험결과에서도 알 수 있습니다.
즉 두 논문을 실험결과로만 보았을떄는
저주파 대역보다 고주파 대역이 틈새를 통과하기 어렵다 라는 것이 올바른 해석일 것 같습니다.
문제는, 그런데도 첫번째 논문에서는 "고주파영역의 틈새 투과율이 높다" 라고 언급을 하니 의문이 생기는 것입니다.
물론, 이렇게 도 생각해 볼 수 있겠습니다.
저주파 대역의 경우 공기-벽-공기 이렇게 매질이 변화하더라도 어느정도 매질변화를 극복하여 잘 전달 될 수 있고,
또한 틈새를 바로 통과하여도 전달이 가능한 반면에,
고주파의 경우는 격벽에서 반사하여 매질변화를 극복하지 못하고,
오로지 공기가 통하는, 밀폐되지 않은 공간(틈새)만을 투과할 수 있으므로,
저주파보다 고주파대역이 더 틈새를 잘 통과 한다는 의미가 아니라,
매질통과를 할 수 없고 오로지 틈새가 있어야 통과 할 수 있으므로, 그런 맥락에서
"틈새 투과성이 높다" 라고 표현 할 수 는 있을 것 같기도 합니다.
https://blog.naver.com/jinstar2145/220959286548
투과율과 투과손실의 개념이 이해가 되지않는다는 문의는 아니었습니다.
문제는 "고주파 대역이 틈새 투과성이 높다" 라는 말이 이해가 안되는 것입니다.
모든 논문에서 실험결과를 따져보면 어떠한 상황에서든
고주파 대역보다는, 저주파 대역이 틈새를 투과하는 양이 많습니다.
그런데도 "고주파 대역이 틈새 투과성이 높다(투과가 잘된다)" 라고 논문에서 말하고 있으니 혼란스러운 것입니다.
틈새라는 것도 어쨋든 공기로 채워진 좁은 공간인데,
상식적으로도 공기로 음파가 전달되는 상황에서는 고주파보다는 저주파가 더 원활하게 전달됨에도 불구하고 말이지요.
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저의 의견은...
고주파의 직진성 때문이 아닐까 싶습니다. 저주파는 물체를 투과하기도 하고, 틈새를 빠져 나가기도 하는데, 고주파는 틈새만 통과를 하니까요.
첫번째 논문의 워딩도, 고주파가 틈새 투과성이 높다라기 보다는..
"고주파 대역의 경우 건물 자체의 차음성능 보다는 틈새에 의한 영향을 크게 받으며...."라고 되어 있는 것과 같을 것 같습니다.