서 론

정온한 주거공간을 유지하기 위한 정부 및 민간단체의 다양한 노력에도 불구하고 환경소음으로 인한 피해는 꾸준하게 발생하고 있다. 도로교통소음은 거주자의 생활환경과 밀접한 환경소음의 주요 요인으로 분류된다. 저소음 포장과 방음벽, 방음터널 등 물리적인 대책과 주행속도 제한 등에 방안을 통해 도로교통소음을 저감대책을 시행하며 성능검증을 위한 다양한 연구들(Kim et al., 2008; Kim and Lee, 2012; Cho, 2014)이 수행되고 있다. 아울러 국내에서는 도로교통소음에 대한 피해를 최소화하기 위해 공동주택을 대상으로 한 측정 및 평가방법 기준을 고시하고 있으며 건축 및 도로의 계획단계에서는 예측모델을 활용하여 기준만족 여부를 검토하고 있다.

선행연구(Kim et al., 2005; Kang et al., 2010; Cho and Park, 2014)들에서 도로교통소음에 영향요인을 분석하였고 고속도로, 일반국도, 지방도 등에 도로 유형과 지형 및 건축적 요인 등과 같은 다양한 영향으로 인해 측정 소음도에 편차가 크게 나타나는 것으로 보고되었다. 또한 일반국도 도로교통소음에 대한 연구(Son, 2013)에서는 포장유형, 노면 상태, 측정 위치 등에 따라 중심주파수대역과 소음도가 다르게 평가된다는 결과를 도출하였다. 아울러 도로교통소음의 발생소음 특성 연구(Kim et al., 2012)에서는 교통량 및 포장종류가 유사한 장소에서는 발생 소음의 특성이 유사하다는 결과를 제시하였고, 교통조건 변화에 따른 소음도 특성 분석연구(Lee et al., 2011)에서는 주행속도는 교통량과 밀접한 관계를 가지며 교통량이 감소하면 소음도의 영향을 준다는 결과를 발표하였다.

이와 같이 교통량은 도로교통소음에 영향을 크게 미치는 요소로 평가되어 왔다. 교통량 정보조사시스템에 따르면 일반국도의 2021년 평균일교통량은 약 13,000대, 고속도로의 평균일교통량은 약 51,000대로 발생하는 소음도의 차이도 크게 나타날 것으로 예상된다. 그러나 현행 도로교통소음 평가방법은 고속도로, 일반국도, 지방국도에 대해 구분하지 않고 동일한 평가방법을 통해 소음도를 평가한다. 공동주택 소음 측정기준의 경우 출·퇴근시간을 포함하여 5분씩 주간(06:00~22:00) 4회, 야간(22:00~06:00) 2회 측정으로 제시하고 있다. 소음·진동 공정시험기준에서의 도로교통소음은 10분씩 주간 2회, 야간 2회로 정하고 있으나, 소음 연속 자동측정기를 사용할 경우 60분씩 주간 2회, 야간 2회 측정으로 제시하고 있다. 이와 같은 현행 도로교통소음 평가방법을 통해 임의로 선정된 특정 시간대의 평가소음도는 측정시간대에 따라 편차가 나타날 수 있으며, 도로의 특성이 반영되지 않아 해당 지역의 도로교통소음의 심층적인 평가에 한계를 가지고 있다.

이 연구에서는 일반국도에서 발생하는 도로교통소음을 측정하여 교통량 및 소음분포 특성을 파악하고, 적합한 도로교통소음에 평가방법을 고찰하고자 한다. 이에 공동주택과 인접한 5개 지역 일반국도를 대상으로 도로교통소음을 24시간 동안 연속 측정하였다. 측정지점별 도로교통소음을 분석하고 현행 평가방법에 의거한 평가소음도와 분석 단위시간별(5분, 10분, 30분, 60분) 결과를 검토하여 경향을 분석하였고 이를 통해 일반국도에서 교통량 차이에 따라 나타나는 소음도의 편차에 대해 고찰하였다.

도로교통소음 측정 개요

대상 측정지점

국토교통부 교통량정보제공시스템에 따르면 도로 종류에 따른 일 평균 교통량은 일반국도(13,000 대/일)를 기준으로 고속도로(51,000 대/일)의 경우 약 392%, 지방도(5,500 대/일)의 경우 약 42%에 해당하여 도로의 종류에 따라 교통량의 차이가 크게 나타난다.

본 연구에서 선정한 일반국도 측정지점 5개소는 공동주택과 인접한 일반국도 중 도로교통소음 민원 다발지역을 대상으로 하였다. 대상 측정지점 5개소는 약 10,000대 ~ 50,000대의 교통량이 발생하는 지점으로 측정결과를 통해 교통량에 따른 영향을 유추할 수 있도록 선정하였다. 측정지점의 일일 평균 교통량은 정리하여 Table 1을 통해 나타내었다. 대상 측정지점은 2020년도 기준으로 일반국도 일일교통량 상위 50%에 해당하는 구간이다.

측정 및 분석 방법

본 연구에서는 일반국도에서 발생하는 도로교통소음을 대상으로 측정 및 분석을 진행하였고, 수음점은 일반국도와 인접한 공동주택의 옥상층에 설치하였다. 측정을 진행한 각 지점에서 도로와 수음점의 위치관계는 Figure 1과 같다. 측정은 소음·진동 관리법에서 규정하고 있는 도로교통소음 측정방법에 의거하여 수행하였다. 측정시간은 24시간 연속측정을 수행하였고, 측정에 사용된 장비는 NL-52 (Rion)를 사용하였다. 측정결과는 도로교통소음 관리기준에 의거한 등가소음도(Leq)를 통해 분석하였다. 아울러 현행 도로교통소음 평가에 사용되고 있는 5분 등가소음도와 10분, 30분, 60분 등가소음도를 기준으로 분석하여 비교하였다.

현행 도로교통소음 관리기준

현행 도로교통소음 측정방법에 대한 관리기준으로 국토교통부에서 주택건설사업계획의 승인 및 사용검사에서 사용하는 『공동주택의 소음측정기준』과 환경부에서 규정하는 『도로교통소음 관리기준』이 병행하여 사용되고 있으며 각 기준에 따른 측정방법의 차이는 Table 2와 같다. 두 기준에서 대상 도로 종류에 따른 측정방법의 차이는 정의하지 않고 있으며 관리 주체가 다른 두 측정방법에 대한 기준의 가장 큰 차이로는 측정시간이다. 국토교통부에서 관리하는 공동주택의 소음측정기준에서는 5분 이상 측정, 2시간 이상 간격을 규정하고 있다. 그러나 환경부에서 관리하는 도로교통소음 관리기준의 경우 10분(연속자동측정기기의 경우 1시간) 이상 측정, 4시간 이상 간격을 규정하고 있다. 이에 본 연구에서는 두 기준에서 권장하고 있는 측정방법에 따라 일반국도 도로교통소음에 대한 분석을 수행하였다.

Figure 1.

Road traffic noise measurement point

도로교통소음 측정결과 및 분석

일반국도 도로교통 소음 분석

일반국도의 도로교통소음 특성을 파악하기 위해 도로와 인접한 공동주택에서 24시간을 기준으로 측정을 수행하였다. Figure 2를 통해 대상 측정지점 5개소의 주·야간 도로교통소음 측정결과를 5분 등가소음도로 분석하여 나타내었다. 주·야간 도로교통소음에 대한 등가소음도 분석결과는 Table 3과 같다.

일반국도 도로교통소음 측정결과 중 주간 소음도 분석결과, 대상 측정지점 5개소에서 16시간 등가소음도는 62.9~66.4 dB(A)로 나타났다. 또한 출·퇴근시간을 포함한 모든 시간대에서 소음도의 차이가 크지 않은 것으로 분석되었다. 이는 교통량이 적어 정체에 의한 소음도 감소가 비교적 적게 일어나는 일반국도의 특성으로 판단된다. 아울러 야간 소음도 분석결과에서는 8시간 등가소음도가 56.4~ 59.0 dB(A)로 나타났다. 야간의 경우 측정시간대에 따라 5분 등가소음도의 차이가 크게 나타났다. 특히 교통량이 적은 A지점 및 B지점의 일부 시간대에서 인접시간에 비해 낮은 소음도가 발생하는 것으로 분석되었다.

Figure 2.

Continuos measurement date for Road traffic noise (Site A-Site E)

등가소음도 측정시간 간격에 따른 소음도 분석결과

현행 도로교통소음 평가방법은 주·야간 등가소음도가 아닌 기준에 명시된 측정시간에 일정 이상 시간간격으로 측정하고 등가소음도를 산술평균하여 평가한다. 이는 주·야간 모두 교통량이 많다고 평가되는 첨두시간을 포함하지만 일일 총 소음도가 아닌 특정 시간대의 소음도만을 평가하는 것으로 시간대 선정에 따른 측정결과의 편차가 발생할 수 있다. 이를 확인하기 위해 일반국도 측정지점 5개소의 야간 측정결과 평가소음도를 분석하여 Figure 3과 Figure 4를 통해 나타내었다. 분석방법은 연속 측정된 야간 도로교통소음 결과를 활용하여 5분 및 10분 등가소음도 결과를 시간 간격에 따라 발생할 수 있는 경우의 수로 정리하여 지점별로 분석하였다. 이는 주간과 비교하여 야간소음도는 교통량 및 통행속도의 변화폭이 심해 오차범위가 크다는 선행연구(Kim et al., 2007) 결과와 본 연구의 24시간 측정결과 중 야간소음도 분석결과에서 주간과 비교하였을 때 시간대별 소음도 편차가 크게 나타난 결과를 기반으로 야간소음도를 대상으로 분석을 수행하였다.

Figure 3.

Night noise level analysis result according to road traffic noise evaluation method

Figure 3은 환경부의 소음·진동 공정시험기준에 따라 10분 등가소음도를 기준으로 산출한 야간소음도 분석결과이다. 교통량이 가장 적은 A지점의 경우 4시간 간격에서 55.2~62.2 dB(A)로 7 dB(A), 7시간 간격에서 60.1~62.8 dB(A)로 2.7 dB(A)의 차이가 나타났다. 교통량이 가장 많은 E지점의 경우 4시간 간격에서 56.6~60.9 dB(A)로 4.3 dB(A), 7시간 간격에서 61.5~62.9 dB(A)로 1.4 dB(A)의 차이가 나타나는 것으로 분석되었다. 교통량이 많은 지점일수록 평가소음도의 편차가 적게 나타났고 교통량이 적은 지점일 경우 평가소음도의 편차가 크게 분석되었다. 측정지점 5개소에서 7시간 간격으로 분석한 평가소음도가 가장 높게 나타나는 경향을 보였으며 편차 또한 가장 적었다. 4시간 간격으로 분석한 평가소음도는 가장 낮은 경향을 보였으며 편차도 가장 크게 분석되었다. 이는 시간대별 교통량 변화에 의해 발생한 소음도 차의 영향으로 판단된다.

Figure 4를 통해 국토교통부의 공동주택의 소음측정기준에 따라 5분 등가소음도를 기준으로 산출한 야간소음도 분석결과를 나타내었다. A지점의 경우 3시간 간격에서 39.5~61.6 dB(A)로 22.1 dB(A), 7시간 간격에서 57.9~63.6 dB(A)로 5.7 dB(A)의 차이가 나타났다. 교통량이 가장 많은 E지점의 경우 3시간 간격에서 54.5~61.3 dB(A)로 6.8 dB(A) 차이로 분석되었으며, 7시간 간격에서 60.4~64.2 dB(A)로 3.8 dB(A) 편차가 나타났다. 이는 소음·진동 공정시험기준에 따라 산출한 분석결과와 경향은 동일하나 평가소음도 간 편차가 상대적으로 크게 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 이와 같이 동일한 측정결과를 사용하더라도 분석 시 시간대 선정에 따라 평가소음도의 편차가 크게 발생할 수 있으며 소음·진동 공정시험기준에 비해 공동주택의 소음측정기준에서 이러한 경향이 더 크게 나타나는 것으로 분석되었다.

Figure 4.

Night noise level analysis result according to apartment noise evaluation method

등가소음도 분석 단위시간에 따른 소음도 분석결과

대상 측정지점 5개소에서 24시간 연속측정을 수행하여 도출한 등가소음도를 분석 단위시간에 따라 5분, 10분, 30분, 60분으로 구분하여 Figure 5를 통해 나타내었다. 해석은 데이터 분석 시 왜곡을 최소화하기 위해 Box Plot을 활용하였다. 이는 모집단의 제 1사분위수 및 제 3사분위수의 사이값을 박스 구간으로, 제 1사분위수 및 제 3사분위수에서 박스 길이보다 1.5배 이상 멀어지는 값은 이상치로 분류하여 통계에서 제외하는 방식이다. 아울러 각 측정지점에서 분석 단위시간에 따른 산술평균 및 에너지 평균, 등가소음도 결과값의 표준편차를 분석하여 Table 4와 같이 나타냈다.

측정지점 5개소를 대상으로 야간 소음도를 분석한 결과, 5분 등가소음도를 활용할 경우 측정지점 2개소에서 이상치가 발생하였다. 그러나 분석 단위시간이 증가하는 경우에는 이상치가 발생하지 않았으며 최대값 및 최소값의 편차가 줄어드는 것으로 분석되었다. 이러한 결과는 통행 차량의 엔진소음 및 노면소음으로 구성되어 있는 도로교통소음의 특성상 시간대에 따라 일정하지 않은 교통량 및 주행속도에 의한 영향으로 판단된다. 아울러 이상치 발생 빈도 및 최대값과 최소값 간의 편차는 일일 교통량 2만대 이하인 A지점 및 B지점에 비해 일일교통량 4만대 이상인 D지점, E지점에서 확연하게 낮음을 확인할 수 있었다. 이에 일반국도보다 교통량이 많은 고속도로의 경우에서는 이상치가 발생하지 않을 수 있을 것으로 판단된다. 또한 Table 4의 측정지점별 분석 단위시간에 따른 등가소음도의 표준편차 변화에서도 유사한 경향성이 발생하였다. 교통량이 가장 낮았던 A 지점의 경우 단위 분석시간을 5분에서 60분으로 변경할 경우 야간 등가소음도의 표준편차가 4.37에서 2.05로 감소하였으며 교통량이 가장 높았던 지점 E의 경우 단위 분석시간을 5분에서 60분으로 변경할 경우 야간 등가소음도의 표준편차가 3.00에서 2.76으로 여전히 감소하고 있으나 지점 A에 비해 변화량이 적음을 확인할 수 있었다.

Figure 5.

Road traffic noise results by analysis time

Figure 5와 Table 4와 같이 비교적 교통량이 적은 Site A, Site B의 5분 및 10분 이상 등가소음도의 분포 및 표준편차는 교통량이 많은 Site D, Site E의 5분 및 10분 이상 등가소음도의 분포 및 표준편차와 비교 시 측정시간 증가에 따라 평가결과의 편차가 큰 폭으로 줄어듦을 확인할 수 있었다. 이는 일일 평균 교통량이 높은 고속도로와 일반국도 및 지방도와 같은 비교적 적은 교통량을 가진 도로의 사례에도 동일하게 반영되어 일반도로의 경우 고속도로에 비해 측정시간 증가에 따라 평가결과의 더 큰 감소가 나타날 수 있을 것으로 판단된다. 이에 교통량이 비교적 낮은 일반국도의 경우에는 짧은 단위 분석시간보다 긴 단위의 분석시간을 통해 평가함으로써 측정시간 선정에 따른 평가소음도의 편차를 줄이고 일반도로의 교통특성에 따른 발생편차를 보완할 수 있을 것으로 사료된다.

결 론

본 연구에서는 일반국도 도로교통소음을 두가지의 현행 평가방법에 따라 검토하였다.시간별 소음도 편차가 크게 나타나는 야간 도로교통소음을 대상으로 현행 평가방법에 의거하여 평가소음도를 분석하였다. 분석 단위시간이 5분인 공동주택의 소음측정기준에 비해 분석 단위시간이 10분인 소음·진동 공정시험기준에 따라 산출한 평가소음도에서 분석결과의 편차가 작음을 확인할 수 있었다. 교통량이 많은 지점일수록 분석결과의 편차가 작았고 교통량이 적은 지점일 경우 분석결과의 편차가 크게 분석되었다. 또한 분석 단위시간별(5분, 10분, 30분, 60분)로 도로교통소음을 분석한 결과에서는 시간의 증가에 따라 이상치의 발생 빈도가 감소하고 60분으로 분석한 결과에서 분석한 등가소음도의 표준편차도 가장 적게 나타나는 것으로 분석되었다. 이러한 결과는 상대적으로 교통량이 적은 일반국도에서는 측정 시간대 선정이 결과에 미치는 영향이 클 수 있음을 의미한다. 따라서 교통량이 비교적 낮은 일반국도의 경우에는 짧은 단위 분석시간보다는 긴 단위의 분석시간을 통한 분석 방법과 측정시간을 길게 설정하는 것이 도로의 특성을 보완하여 평가소음도를 분석하는 방법일 것으로 판단된다.

그러나 이 연구에서 측정을 수행한 5개소 일반국도를 대상으로는 일반화하여 판단하기는 어려울 것으로 예상된다. 아울러 본 연구에서는 차량의 통과속도를 고려하지 않았으나, 일반국도와 지방도의 경우 고속도로와 달리 측정지점이 교차로 및 횡단보도 인근에 위치할 시 측정시간대 선정에 따른 편차가 증가할 가능성도 고려할 수 있다. 향후 지속적인 연구를 통해 도로별 교통량에 따라 평가방법에 차이가 필요할 것으로 사료된다. 또한 고속도로, 일반국도, 지방도 등의 도로 유형과 영향요인에 맞춘 평가방법이 필요할 것으로 판단된다.