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실내 게이트볼장의 음향성능 개선

김 희 수, 김 재 수†

원광대학교 건축공학과

Improvement of Acoustic Performance at Gateball Center

Hee-Su Kim, Jae-Soo Kim†

Department of Architectural Engineering, Wonkwang University, Iksan 570-749, Korea

ABSTRACT: With constant interest in gateball among the old people, local governments are

continuously building gateball centers to provide a place for satisfying gateball games and

small meetings. The gateball centers are constructed by lightweight panels, reflecting

materials as finishing materials, which causes excessive reverberation as well as many

difficulties in communications. Therefore, this study aimed to improve acoustic environments

of indoor gateball centers by analyzing changes in physical acoustic evaluation indexes

according to changes of finishing materials through simulation based on acoustic defects

examined in precedent studies. Such a study would be used as useful materials about gateball

centers that will be built in the future.

Key words: Acoustics Simulation(음향시뮬레이션), Room Acoustics(실내음향), Gateball(게이트볼)

1. 서 론

1980년대 게이트볼이 국내에 도입되고, 이와 함

께 급속도로 발전한 경제성장과 의학의 발달로

평균수명이 증가하면서 고령층이 점차 두꺼워졌

다. 이러한 고령화 시대에 맞춰 게이트볼의 경우

큰 무리 없이 체육활동을 할 수 있고, 단체생활에

용이해 특히 노년층에서 높은 참여도를 보이고

있다. 이로 인하여 각 지자체에서는 장소를 제공

하기 위해 단체를 수용할 수 있는 실내 게이트볼

장을 지속적으로 건립하고 있다. 이러한 실내 게

이트볼장의 경우 공사비 절감을 위해 주로 반사

재인 경량패널을 사용하였으며 경기장내 과도한

울림이 발생하고 있다. 또한 약해진 청력을 가진

노인들의 경우 의사소통을 중심으로 이루어지는

게이트볼 경기에 대해 많은 어려움을 가지고 있

다. 이로 인해 본 연구에서는 선행연구를 통해 음

† Corresponding author

Tel: +82-63-850-6712 , Fax: +82-63-843-0782

E-mail address: soundpro@wku.ac.kr

향적 결함을 파악하였고, 시뮬레이션을 이용한 리

모델링을 통해 게이트볼 경기장에 최적화된 음환

경을 갖춘 경기장으로 설계하고자 하였다.

2. 개요 및 측정방법

2.1 실내 게이트볼장의 개요

본 연구대상 실내 게이트볼장의 제원 및 변경

된 마감재는 다음과 같다.

(a) 실외 형태 (b) 실내 전경

Fig 1. 실내 게이트볼장의 형태 및 전경

대한설비공학회 2012 하계학술발표대회 논문집 pp. yut ~ yux 12-S-116

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구 분 재 료 125Hz 250Hz 500Hz 1kHz 2kHz 4kHz

개

선

전

천 장샌드위치아연도

강판0.01 0.01 0.01 0.01 0.02 0.02

경기장

바 닥황 토 0.24 0.34 0.45 0.62 0.76 0.95

벽 체

샌드위치아연도

강판0.01 0.01 0.01 0.01 0.02 0.02

유 리 0.35 0.25 0.18 0.12 0.07 0.02

개

선

후

천 장 텍텀 50T 0.15 0.26 0.62 0.94 0.64 0.92

경기장

바 닥황 토 0.24 0.34 0.45 0.62 0.76 0.95

벽 체텍텀 50T 0.15 0.26 0.62 0.94 0.64 0.92

유 리 0.35 0.25 0.18 0.12 0.07 0.02

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1 2 3 4 5 6 7 8 평균

SPL(d

B)

125Hz 250Hz

500Hz 1 k Hz

2 k Hz 4 k Hz

수음점

(a) 개선 후 예측

Table 1. 실내 게이트볼장의 제원

구 분 제 원

면 적 1025㎡

길 이 41m

폭 25m

천 정 고 9m

체 적 약 8,412㎥

Table 2. 개선 전·후 변경된 실내 게이트볼장의

마감재료

Fig 2. 실내 게이트볼장의 마감재료 변경부분

2.2 Computer Simulation 개요

연구대상 실내 게이트볼장의 음압분포 및 실내음향 파

라메타의 예측분석은 음선추적법(Ray-tracing method)과

허상법(Image model method)에 의한 3차원 컴퓨터 시뮬

레이션을 이용하였으며 사용 프로그램은 Odeon 4.21이다.

음원 및 수음점의 위치는 Fig 3.과 같다.

Fig 3. 실내 게이트볼장의 음원 및 수음점의 위치

실내 게이트볼장의 평면은 대칭으로써 경기장

바닥의 중심에 음원을 위치하였고, 8개의 수음점

을 선정하였다. Fig 4.는 실내 게이트볼장의 음선

분포도를 나타낸 것이다.

1

Fig 4. 실내 게이트볼장의 음선추적도

3. 분석 및 고찰

3.1 음압레벨(SPL)

음의 세기를 나타내는 음압레벨은 실의 형태와

내부공간의 구성에 따라 매우 중요한 의미를 갖

고 있으며, 객석의 균등한 음압분포는 소리의 직

접음과 초기반사음 에너지의 양에 따라 결정된다.

실내 게이트볼장을 대상으로 시뮬레이션을 이용

하여 8개 수음점을 선정하고, 예측하여 개선 전·

후의 주파수별 음압레벨을 비교한 분석한 Fig은

다음과 같다.

- 512 -

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1 2 3 4 5 6 7 8 평균

SPL(d

B)

개선 전 개선 후

수음점

(b) 개선 전·후 음압레벨 비교 (500Hz)

Fig 5. 개선 전·후 수음점에 따른 음압레벨(SPL)

Fig 5.를 보면 평가의 기준이 되는 500Hz에서

음압레벨이 개선 전 평균 69.84dB, 표준편차

0.86dB 개선 후 평균 63.10dB, 표준편차 2.13dB로

나타나 개선 후의 평균값이 6.74dB 감소된 것을

알 수 있다. 6,7번 수음점의 경우 음원과 가장 가

까운 거리에 위치하고 있어 높은 음압레벨을 보

이고 있다.

3.2 잔향시간(RT)

잔향시간은 울림의 양에 대한 가장 중요한 평

가지수이며, 정상상태의 음이 60dB까지 감쇠하는

데 소요되는 시간으로 정의된다. 실의 용도와 체

적에 맞는 적정잔향시간은 Fig 6.과 같다.

Fig 6. 실내 게이트볼장의 적정잔향시간표

Fig 6.을 보면 실내 게이트볼장의 적정잔향시간

은 1.43초로 나타났다. 이를 바탕으로 8개의 수음

점을 선정하여 시뮬레이션을 이용하여 분석한 개

선 전·후 잔향시간은 Fig 7.과 같다.

0

1

2

3

4

5

6

7

8

1 2 3 4 5 6 7 8 평균

RT(s

ec)

125Hz 250Hz

500Hz 1 k Hz

2 k Hz 4 k Hz

수음점

(a) 개선 후 예측

0

1

2

3

4

5

6

7

8

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

RT

개선 전 개선 후

수음점

(b) 개선 전·후 비교 (500Hz)

Fig 7. 개선 전·후 수음점에 따른 잔향시간(RT)

Fig 7.에서 개선 전·후 500Hz의 잔향시간을 살

펴보면, 좌석별 잔향시간의 평균이 개선 전 평균

4.31초 표준편차 0.1초, 개선 후 평균1.48초 표준

편차 0.08초로 평균 2.83초 정도의 차이를 보이고

있으며, 개선 후 적정잔향시간인 1.43초에 매우

근접하게 나타나 실내 게이트볼장에 적합한 음환

경으로 개선된 것으로 사료된다.

3.3 음성명료도(D50)

회화의 명료도에 관한 지수 중 음성을 대상으

로 분석하는 D50은 음의 발생이 중지한 후 50ms

이내의 직접음 및 초기반사음이 직접음을 보강하

여 명료도를 좋게 하는 것으로 음과 총에너지 비

인 Definition 또는 Deutlichkeit를 말한다. 실내

게이트볼장을 대상으로 8개의 수음점에서 주파수

별 음성명료도와 개선 전·후를 비교한 그림은 다

음과 같다.

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0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1 2 3 4 5 6 7 8 평균

D50(%

)

125Hz 250Hz

500Hz 1 k Hz

2 k Hz 4 k Hz

수음점

(a) 개선 후 예측

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1 2 3 4 5 6 7 8 평균

D50

개선 전 개선 후

수음점

(b) 개선 전·후 음성명료도 비교 (500Hz)

Fig 8. 개선 전·후 수음점에 따른 음성명료도(D50)

-12

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

10

12

1 2 3 4 5 6 7 8 평균C80(d

B)

125Hz 250Hz

500Hz 1 k Hz

2 k Hz 4 k Hz

수음점

(a) 개선 후 예측

-10

-8

-6

-4

-2

0

2

4

6

8

10

1 2 3 4 5 6 7 8 평균

C80

개선 전 개선 후

수음점

(b) 개선 전·후 음악명료도 비교 (500Hz)

Fig 9. 개선 전·후 수음점에 따른 음악명료도(C80)

Fig 8.의 평가기준이 되는 500Hz의 개선 전·후

를 비교해보면 개선 전 평균 14.63%, 개선 후 평

균 54.13%로써 39.5%만큼 비약적으로 개선되었

다. 따라서 청력이 약해져 의사소통에 어려움이

있는 노인들에게 보다 나아진 음환경을 제공할

수 있을 것으로 사료된다.

3.4 음악명료도(C80)

음악에 관련된 명료도지수(Clarity Index)인 C80

은 너무 클 경우 연주음이 건조하고 딱딱해져 충

분한 음량과 음색으로 이를 감상하기 어려워지기

때문에 음향설계 시 음성명료도와 함께 고려할 평

가지수이다. 8개의 수음점에서 주파수별 음악명료

도를 파악한 결과는 Fig 9.와 같다.

Fig 9.를 보면 500Hz에서 음악명료도는 개선 전

평균 -5.75dB, 개선 후 평균 2.39dB로 나타났다.

일반적으로 음악당에서 C80의 적정기준은 ±2dB로

써 개선 후와 0.39dB의 차이를 보이고 있다. 휴식

을 목적으로 사용되는 음악에 대해 충분한 음량과

음색으로 감상할 수 있을 것으로 사료된다.

3.5 음성전달지수(RASTI)

음성전달지수는 실내에서 음성의 전달에 따른

이해도(Speech Intelligibility)를 나타내고자 하는

주관지수이다. 8개 수음점에서 개선 전·후를 비교

한 결과는 Fig 10.과 같다.

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

1 2 3 4 5 6 7 8 평균

RA

STI

개선 전 개선 후

수음점

Fig 10. 개선전·후수음점에따른음성전달지수(RASTI)

Fig 10.을 보면 개선 전 평균 37.75%, 개선 후

59.6%로써 21.85%정도 향상된 결과를 보이고 있

다. 이러한 결과를 RASTI 평가기준표인 Table 3.

에 비교해보면 “Poor(잘 알아듣지 못한다.)”에서

"Fair(노력하면 들을 수 있다.)”로 개선된 것을 알

수 있다.

- 514 -

Table 3. RASTI 평가기준

RASTI(%) 평가 척도 비고

0~32 Bad (전혀 알아듣지 못한다.)

32~45 Poor (잘 알아듣지 못한다.) ○

45~60 Fair (노력하면 들을 수 있다.) ●

60~75 Good (잘 들린다.)

75~100 Excellent (아주 편하게 들을 수 있다.)○ : 개선 전 ●개선 후

4. 결론

본 연구에서는 실내 게이트볼장의 음향성능 평

가를 실시한 선행논문에서 나타난 문제점을 바탕

으로 이를 개선하기 위해 컴퓨터 시뮬레이션을

이용하여 실내 마감재료를 변경해 개선 전·후의

음향성능을 평가 및 비교하였다.

개선 후 실내 게이트볼장의 각 물리적 평가지

수의 평균의 경우 500Hz에서 SPL은 63.10dB,

RT는 1.48초, EDT는 1.43초, C80은 2.39dB, D50은

54.13%, RASTI는 59.63%로 나타났다. 개선된 내

용을 살펴보면 RT의 경우 개선 전 평균 4.31초에

서 개선 후 평균 1.48초로써 적정 잔향시간인

1.43초와 매우 근접하게 나타났다. 이렇게 마감재

료를 변경하여 적정잔향시간으로 음향성능을 조

정하게 되면 경기진행 및 기타 여가활동에 가장

적합한 실내 게이트볼장으로 변경될 수 있었다.

따라서 향후 시뮬레이션과 가청화연구가 병행되

면 더욱 우수한 음향성능을 갖는 실내 게이트볼

장을 건립할 수 있을 것으로 사료된다.

참고문헌

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2008.2.

2. 한성규, 김재수 ; 리모델링에 따른 대형 실내

체육관의 음향성능 변화, 한국소음진동공학

회 학술발표대회, 2010.10.

3. 김대군, 최둘, 김재수 ; 체육회관 실내종목

훈련장의 건축음향설계, 원광대학교 공업기

술개발연구소 논문집 제 28집, 2008.12.

4. 정은정, 국정훈, 정철운, 김재수 ; 음향 시뮬

레이션을 이용한 야구연습장의 음향성능 개

선, 대한환경공학회 학술발표대회, 2007.5.

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Acoustical Designing in Architecture, JOHN

WILEY & SONS.INC,1955.

6. Michael Barron ; The Architecture of Sound,

1986.

7. Duncan Templeton, David Saunders ; Acoustic

Design, The Architectural Press, 1987.

8. Heinrich Kuttruff ; Room Acoustics, Elsevier

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9. Yochi Ando ; Architectural Acoustic, Springer,

1998.