서 론
승강기 소음 현황 및 측정 규격
승강기 소음 현황
측정 규격
공동주택 승강기 소음 측정
측정 개요
측정 결과
분석 및 토의
공동주택 승강기 소음 현황 및 특성
승강기 가동 조건
측정 주파수 대역
결 론
서 론
우리나라 공동주택은 건설기술의 발달 및 도시 밀집화로 인해 갈수록 고층화 되고 있다. 그에 따라 거주자의 생활환경에 대한 인식도 건설기술발전과 함께 높아지고 있다. 특히 공동주택에서 발생하는 소음에 대해 그 민감도가 많이 증가 하고 있다(Kalkman and Buijs, 2001; Lee et al., 2015). 그 중 승강기 운행 시 발생하는 진동과 소음은 거주민의 생활공간에 전달되어 정온한 생활한경을 방해 하는 요소이다(Jeong et al., 2017; Shin and Kim, 2018). 현재 우리나라 공동주택의 승강기 소음에 적용할 수 있는 측정 규격인 [KS F ISO 16032 건축설비 소음 측정 방법]은 [ISO 16032 (2004), Acoustics -Measurement of sound pressure level from service equipment in buildings -Engineering method]를 국제규격과의 부합화를 위해 내용의 변경 없이 번역한 규격이며, 승강기를 대상으로 한 것이 라기 보다는 위생 설비, 기계 환기 설비, 냉난방 설비, 쓰레기 배출 통로, 보일러, 송풍기, 펌프 및 기타 보조 장치 등과 같이 건물에 설치된 설비기기에 적용 하고자 제정 된 통합적 성격을 가진 규격이다. 이러한 점에서 우리나라 공동주택 승강기 소음에 대해 실제 현황을 파악하고 대응 할 수 있는 규격의 검토가 우선 시 되어야 한다(Kang et al., 2019). 본 연구에서는 [KS F ISO 16032 (2015), 건축설비 소음 측정 방법]에 제시 되어 있는 승강기 소음 측정 방법에 대해 실제 공동주택에서 측정을 진행 하여, 이 규격이 우리나라 공동주택의 승강기 소음을 측정하는데 적용 가능한 것인지의 타당성을 검증하고자 하였다.
승강기 소음 현황 및 측정 규격
승강기 소음 현황
ISO(국제표준규격)는 유럽 포함 다른 선진국의 현황을 반영하여 연구되고 제정된, 말 그대로의 국제 표준 규격이다. 하지만 공동주택 거주 비율이 75%수준인 우리나라 공동주택 승강기 소음에 대한 고려가 충분히 이루어지고 적용 되었는지 검토가 되지 않은 상황이다. 또한, 우리나라 공동주택은 대부분 벽식 구조로 되어 있으며, 벽식 구조는 승강기 운행 시 승강기가 이동하는 통로에서 발생하는 진동과 소음이 벽과 바닥을 통해 고스란히 각 세대로 전달된다(Bae et al., 2003; Jeffrey, 2006). 이러한 전달 경로의 특성 상 승강기 소음은 레벨이 낮지만 낮은 주파수대역의 영향에 의해 거주민에게 신경 쓰이는 소음으로 인지 된다. 선행연구에서 우리나라 공동주택 승강기에서 발생하는 소음에 대해 주민의식을 설문조사 한 결과(Kang and Oh, 2017) 거주민의 약 25%가 승강기 소음이 신경 쓰인다고 답했다. 앞으로 층수가 낮게는 10층 내외부터 신규공동주택의 경우 30층이 넘는 고층의 공동주택에 이르기까지 승강기 한 대에서 발생하는 소음이 각 세대에 영향을 미칠 때 그 심각성은 더욱 증가 할 것이다.
측정 규격
현재 우리나라 공동주택 승강기 소음 측정 시 적용 할 수 있는 규격으로 [KS F ISO 16032 건축설비 소음 측정 방법]이 있다. 측정 방법에 대해서는 [6.측정절차]에 마이크로폰의 위치와 측정 주파수 대역 및 잔향 시간 측정, 배경 소음 보정 등 시험에 필요한 항목별 절차가 제시 되어 있다. 마이크로폰의 위치의 경우 측정 시 마이크로폰은 세 곳의 위치에서 측정 하도록 하고 있다. 한 곳은 측정실의 모서리, 두 곳은 잔향 음장 위치를 선정 하여 측정 한다. 이와 같이 일반 사항으로 정하고 모서리 부분에서의 마이크로폰의 위치 선택 및 잔향 음장에서의 마이크로폰의 위치 선택에 대해 각각 부가적인 설명을 하고 있다. 측정 주파수 대역은 건축설비 소음 시험 중인 기구에서 지정된 가동 주기 및 기간 동안 발생하는 소음을 최대 A 특성 가중 음압 레벨 또는 C특성 가중 음압 레벨의 옥타브 밴드 중심 주파수에 해당하는 31.5/63 Hz ~ 8000 Hz의 대역에서 선형 스펙트럼으로 측정 하도록 되어 있다. [부속서2(규정) 최대 음압 레벨 및 등가 소음 레벨 측정을 위한 가동 조건 및 가동 주기]에는 측정 시 승강기 가동 조건이 제시되어 있다. 승강기의 가동 조건으로는 운행 시 1명 ~ 2명을 탑승시켜야 하며, 그 가동 주기 는 가장 낮은 위치에서 승강기를 상승시켜 각 층에서 멈춘 후 문을 열고 닫는다. 최고층에 도달하면 가장 낮은 위치까지 직접 하강시킨 다음 문을 열고 닫는다. 이 과정을 통하여 승강기 소음을 측정하도록 되어 있으며, 이 조건 이외의 다른 운행 조건 및 특성은 특별히 기술되어 있지 않다. 이러한 측정 방법에 주요한 항목 이외에도 측정 장치, 시험 방법, 정밀도, 시험 보고서 작성 및 A특성, C특성 가중 보정 값 등에 대해서도 각각 기술 되어 있다.
공동주택 승강기 소음 측정
측정 개요
현행 측정 규격에 제시된 측정 방법이 우리나라 공동주택 승강기 소음 측정 시 적용가능한 방법인지 검토하기 위해 실제 우리나라 공동주택 승강기 소음을 측정하여 현황을 파악하고 그 결과를 분석 하고자 하였다. 실험은 총 3곳의 공동주택 현장, 8개 세대 21개의 상황에서 각각 측정을 진행 하였다. 목포 I 아파트와 광주 W 아파트는 실제 승강기 소음으로 불편함을 겪고 있는 세대에서 측정 한 데이터 이고, 서울 W 아파트는 재건축 대상 아파트로 거주민이 모두 이주한 상태에서의 측정 데이터 이다. 세 곳 현장 모두 수명이 20년 ~ 30년 된 기존 공동주택으로 승강기는 기계실이 있는 MR (Machine Room) 타입이다. 측정 실은 거실과 침실 이다. 최하층과 최상층의 경우 최하층에서 최상층으로, 최상층에서 최하층으로 2개의 운행 구간을 설정 하였고, 중간층 측정인 경우 최상층에서 최하층, 최하층에서 최상층 그리고 최하층에서 해당층, 해당층에서 최하층 총 4개의 운행 구간을 설정 하였다. 각각에 대해 승강기 문이 닫히는 순간부터 승강기가 도착해서 다시 문이 닫히는 순간까지의 시간을 측정하여 해당 시간동안 측정을 진행 하였다. 측정 주파수대역은 [KS F ISO 16032 건축설비 소음 측정 방법]에 명시 되어 있는 31.5 Hz ~ 8000 Hz 대역을 측정 하였으며, 등가소음레벨 측정은 외부 소음 유입에 의해 측정이 불가 하여 최대 음압 레벨을 측정 하였다. 배경소음은 10초간 측정 하였으며, 음압레벨이 낮은 승강기 소음의 특성상 배경소음 측정은 여러 번 측정하여 가장 낮고 정온한 수준의 레벨이 도출 되도록 하였다. 상세한 측정 내용은 Table 1과 같다.
Table 1. Measurement Information
마이크로폰의 위치와 해당 세대의 평면은 Table 2와 같다. 빨간색 부분은 승강기 및 승강로를 나타낸 것이고 초록색 부분은 인접실을 나타낸 것이다. 인접실은 각각 거실과 침실 두 가지 이며 모두 승강로와 바로 인접해 있는 구조 이다. 문짝 위치를 제외한 모서리 3지점과 중앙 1지점으로 총 4지점을 측정 하였다. 마이크로폰의 위치는 측정 실내의 까만색 점으로 그 위치를 표시 하였다. 거실의 경우 현관문을 문짝으로 판단하고 모서리 3지점을 선정 하였다.
Table 2. Floor Plan and Microphone Position
| Floor Plan and E/V Position | Measurement and Microphone Position | |
| Mokpo I APT (Bed Room) |  |  |
| Gwangju W APT (Living Room) |  |  |
| Seoul W APT (Bed Room) |  |  |
| Seoul W APT (Living Room) |  |  |
측정 결과
측정 결과는 Table 3과 같다. 측정 세대별 측정 구간에 따라 마이크로폰 4개 채널의 측정값을 모두 나타낸 것이다. 배경소음은 세대별로 측정 하였다. 측정값은 최대 음압 레벨로 나타냈으며, 배경소음대비 승강기 소음 발생 시 증가 값을 나타냈다. 배경소음은 평균적으로 25 dBA 수준으로 나타났으며, 승강기 소음은 평균 40 dBA수준으로 파악 되었다. 배경 소음대비 승강기 소음은 평균적으로 13.5 dBA 수준으로 증가함을 확인 할 수 있었다. 측정결과로 미루어 볼 때 매우 정온한 상태 즉, 수면 중이나 휴식 중 또는 작업에 집중이 필요한 상태 등 에서는 13.5 dBA의 증가는 매우 신경 쓰이는 소음으로 인지 할 가능성이 높을 것으로 판단된다.
Table 3. Measurement Result Value
분석 및 토의
공동주택 승강기 소음 현황 및 특성
8세대 총 21개의 구동조건 상황에서 측정한 결과로 배경소음 대비 승강기 소음의 증가량을 아래 Figure 1에 나타 내었다.
단일수치 값의 평균 차이가 13 dBA이고, 평균 증가량 보다 더 높게 나타난 주파수 대역이 정온한 상태에서 발생하는 승강기 소음에 있어 영향력이 있는 주파수대역이라 할 수 있다. 중심주파수 125 Hz ~ 500 Hz에서의 증가량이 가장 크며 이 주파수대역이 승강기 소음의 특성을 가장 잘 나타내는 주파수 대역이라 할 수 있다. 이 구간에서의 평균 증가량은 약 17 dBA 이고, 제외한 구간에서의 평균 증가량은 7 dBA로 나타났다. 125 Hz ~ 500 Hz 대역이 우리나라 모든 승강기 소음을 대표하는 주파수특성이라 단정 할 수는 없지만 다른 대역에 비해 영향력이 높음을 검증 할 수 있는 결과 이다.
승강기 가동 조건
현행 규격에 제시된 승강기 소음 측정 방법 중 가장 큰 문제점은 실험의 재현성의 문제 이다. 최상층 까지 도달하는데 각 층마다 정지하는 현행 가동 조건은 우리나라 공동주택에서는 실험 자체가 불가능한 수준의 가동 조건이다. 단적인 예로 선행연구 결과(Kang et al., 2018) 20층 공동주택에서 1층에서 7층 까지 이동하는 승강기 소음을 측정하는데 걸리는 시간은 약 6분이 소요되었다. 최상층 20층까지 진행 했다면 최소 15분 이상 아무도 승강기를 이용 할 수 없다. 시간의 문제와 더불어, 승강기 소음의 특성상 레벨이 낮아 외부 환경 및 생활 소음의 영향을 많이 받는 것 또한 문제이다. 15분 동안 외부 소음이 절대 발생해서는 안 된다는 조건을 충족하기가 매우 어렵기 때문이다. 매우 극단 적인 예시이나, 30층이 넘는 신규공동주택이 늘어나고 있는 추세에 따른다면 더욱 적용하기에 문제가 있는 조건임을 확인 할 수 있는 결과이다.
추가로 Table 4는 각 측정 층에 대해 승강기 이동 구간별로 측정 시간과 단일수치 값을 나타낸 것이다. 측정 층과 이동 거리에 상관없이 각 층마다 정지하지 않고 편도구간만을 측정 다면 15층 기준 1분 이내에 측정이 가능하고, 30층이 넘어가더라도 그 시간이 100초를 넘지 않을 것으로 사료 된다. 단일수치 값의 표준편차는 4.8 dBA로 나타 났으며 그래프는 Figure 2와 같다. 표준 편차에 있어서 상당히 산발적인 분포를 보이나 전반적인 소음 레벨은 32 ~ 48 dBA 수준으로 승강기 소음의 일반적인 레벨 범위에 속하고 있음을 확인 할 수 있다. 이러한 실험과 분석 결과로 미루어 볼 때, 현재 우리나라 공동주택 승강기 소음을 측정하는데 있어 현행 가동 조건은 개선이 필요 하다고 할 수 있다.
Table 4. Operating Conditions and Measurement Values
측정 주파수 대역
현행 규격은 31.5 Hz ~ 8000 Hz 대역을 측정하도록 되어 있다. 이러한 측정 범위는 많은 건축 설비 기기의 측정에 공통적으로 대응하기 위해 설정된 범위로 승강기 소음 측정을 목표로 제시된 규격이라 할 수 없으며, 우리나라 공동주택 승강기 소음 특성이 면밀히 반영된 측정 주파수 대역 이라고 보기 어렵다.
Figure 3은 측정 결과의 단일수치 값의 평균값을 주파수대역별로 나타낸 것이다. 승강기 소음은 500 Hz 이하의 대역에서 배경소음의 평균 레벨보다 높게 나타나고 있으며 그 대역이 단일수치 값을 평가하는데 영향이 높다고 할 수 있다.
통계적 분석으로 현행 측정 주파수대역 31.5 Hz ~ 8000 Hz 대역을 측정 했을 때 단일수치 값과 31.5 Hz ~ 500 Hz 대역의 단일수치 값, 1000 Hz ~ 8000 Hz 대역의 단일수치 값의 상관계수 분석과 회귀 분석을 통해 현행 측정 주파수 대역의 문제를 파악 하였다. 결과는 Table 5와 같다.
Table 5. Correlation Analysis of Frequency Bands and Regression analysis
| A and B | A and C | B and C | |
| Correlation Value | 0.61 | 0.51 | 0.16 |
| Pearson's R square | 0.37 | 0.26 | 0.02 |
A는 31.5 Hz ~ 8000 Hz를 측정하는 현행 규격 이고, B는 31.5 Hz ~ 630 Hz대역이며, C는 800 Hz ~ 8000 Hz를 의미 한다. 현행 A주파수대역의 단일수치 값과 B주파수대역의 단일수치 값의 상관계수가 0.61로 어느 정도 영향력은 있으나 크게 상관 되지는 않는 것을 확인할 수 있다. A와 C의 상관계수 또한 0.51로 B보다 더 낮은 상관계수를 보이고 있다. 특히 B와 C의 상관계수는 0.16으로 상관이 거의 없는 것으로 나타났다. 이와 같은 통계적 분석 결과와 Figure 3과의 결과를 통합해 보면 결국 승강기 소음을 측정하는데 1000 Hz 이상의 대역은 우리나라 공동주택 승강기 소음현황에 있어 영향력이 매우 미비한 구간이라 할 수 있다. Figure 4 ~ Figure 6은 각 주파수대역별 회귀식 및 관련 회귀 곡선을 나타내고 있다.
결 론
우리나라 공동주택 승강기 소음 측정 방법으로 국제표준 규격을 그대로 인용한 [KS F ISO 16032 건축설비 소음 측정 방법 ]이 제정되어 있지만, 이 규격은 건축 설비 기기를 종합적으로 다루고 있어 우리나라 공동주택 승강기 소음 측정 방법으로 적용하기에 적합한지 타당성 검토가 필요함을 인지하여 본 연구에서는 우리나라 승강기 소음 현황을 보다 면밀히 측정하고 분석하여, 현행 승강기 소음 측정 방법에 대해 타당성을 검증하고자 하였다.
첫 번째로 가동 조건에 대해 우리나라 승강기 소음 측정에 있어 현행 가동 조건은 30층 이상이 건설되는 우리나라 공동주택에서 실험의 재현성 확보가 어려우며 실험 자체의 가능성을 염두 해 두어야할 정도로 적용하기 어려운 가동 조건임을 확인 하였으며, 현황 파악 및 분석 결과 각 층에서 정지 하지 않고 편도 운행을 측정 하는 것만으로도 큰 편차 없이 측정 할 수 있음을 판단하여 현행 승강기 가동 조건은 우리나라 공동주택에 적용하기 어려운 측정 방법임을 검증 하였으며, 우리나라 공동주택 현황에 맞는 측정 방법의 가동 주기에 대해 개선의 여지가 있음을 확인 하였다.
두 번째로 승강기 소음의 주파수 특성상 500 Hz 이하의 대역의 영향력이 높고 다른 주파수대역과의 상관성 분석에서도 1000 Hz ~ 8000 Hz 대역은 상관성이 없는 것으로 확인 되었다. 이는 31.5 Hz ~ 8000 Hz를 측정 하는 현행 규격의 측정방법은 우리나라 공동주택 승강기 소음의 특성을 반영하지 못한 측정 주파수대역임을 검증 하는 결과 이다.
이후 연구에서는 이러한 문제에 대응 할 수 있는 해결 방안 즉, 승강기 소음 측정 방법에 대한 심도 있는 연구가 진행 되어야 할 것이다.
