잔향과 흡음의 차이!

안녕하세요, 지나가던 엔지니어 지엔입니다.

 
오늘은 잔향과 흡음, 차음의 차이에 대해 포스팅 해보려고 합니다.
사실, 오늘 다루려는 주제는 건축음향에 있어서 가장 중요한 개념이라고도 볼 수 있습니다.
그럼 바로 시작해 보겠습니다.
 
 

흡음재 단어 느낌을 표현해보았습니다ㅎ

 

잔향과 흡음, 차음

 
1. 잔향(Reverberation)
저희는 잔향을 일반적으로는 '잔향시간(Reverberation Time)'이라고 부르고 있습니다.
잔향시간의 정의는 명확하게 규졍이 되어있으며, 전문적인 자료 또는 기준을 확인하고 싶으시다면
ISO 3382-1 문서를 참고해주시면 정확한 정의(Definition)이 나와있습니다.
잔향시간은 직접음 도달 이후 반사음 음의 세기가 처음부터 60dB 감소할 때 까지의 시간입니다.
우리가 쉽게 느낄 수 있는 '공간의 울림' 또는 '소리의 여운'정도로 생각하시면 됩니다.
잔향시간이 중요한 이유는 사람들이 가장 민감하게 느낄 수 있는 건축음향 현상이기도 하고, 공간에 따라 잔향시간 목표치 설정이 중요하기 때문입니다. 또한 잔향시간 측정도 몇몇 장비들이 필요하긴 하지만 어렵지 않기 때문에
수치화 하여 알기 쉽다는 장점이 있습니다.
잔향시간이 긴 공간은 다음과 같은 특징을 갖습니다.
첫번째, 공간의 크기가 큽니다.
두번째, 마감재가 주로 반사재로 이루어져 있습니다.
이는  경험적으로도 느낄 수 있디만 Sabine's Equation (잔향계산식)을 보아도 알 수 있습니다. 
세바인이라는 학자가 잔향시간은 용적이 비례하고 마감재의 흡음률에 반비례 하는 공식을 만들어 놓았기 때문입니다.
그러면, 잔향시간은 길 수록 좋을까요, 아니면 짧을 수록 좋을까요?
혹시 화장실에서 노래 불러본 경험이 있으시다면, 화장실에서 노래가 잘 되는 이유를 아실 것 같습니다.
그것은 바로 화장실이 '잘 울리는 공간'이기 때문입니다.
노래나 음악을 들을 때는 적절한 잔향감이 있는 공간이 소리를 더 풍성하게 만들어서 좋은 소리로 들리게 되며
가장 긴 잔향시간이 필요한 음악 장르는 아무래도 오케스트라 연주가 될 것입니다.
현악기와 금관악기 위주의 오케스트라 편성은 긴 잔향시간을 갖는 홀에서 연주될 때 풍성하게 들리게 되고,
특히 파이프 오르간이 설치된 공연장은 가장 긴 잔향시간이 필요하는 공간입니다.
하지만, 건축음향에서 가장 아이러니 한 부분은 바로 잔향시간이 길면 명료도가 떨어진다는 점입니다.
잔향시간과 명료도는 반비례 합니다.
즉, 파이프오르간이 설치된 공연을 위해 긴 잔향이 생기도록 지어진 홀에서는 강의나 강연, 연설을 할 수 없다는 의미 입니다.
왜냐하면 정보전달 위주의 명료한 소리 전달을 위해서는 잔향시간이 짧아야 하기 때문입니다.
이처럼 잔향시간은 그 실의 사용 목적에 따라 가장 극명하게 달라지는 지표라고 할 수 있습니다.
그러면 어떻게 해야 공간에 맞는 적정 잔향시간을 만들 수 있을까요?
그 해답은 바로 흡음 마감재에 있습니다.
 

2. 흡음(Absorption)

흡음이란 말 그대로 소리가 벽이나 천장, 바닥에 설치된 어떤 자재와 부딪혔을 때
다시 반사되는 에너지를 저감시키는 효과를 갖는 것을 의미합니다.
소리가 벽에 부딪히는 에너지의 양이 '1'이라고 생각 했을 때 이 1이 벽에 부딪히면서 반사, 흡음, 투과를 하게되고,
다시 반사 + 흡음 + 투과 에너지를 모두 합치게 되면 1이 되게 됩니다.
따라서 흡음되는 에너지양이 클 수록 반사음의 에너지는 줄어들게 됩니다.
소리가 흡음이 잘되는 자재는 일반적으로 패브릭, 타공판, 뿜칠형 마감재가 있습니다.
3가지의 자재의 공통점은 모두 공기가 자재로 들어갈 수 있는 '공극'이 존재한다는 점이며
이 공극은 전문적인 언어로 'porous media' 다공성 매질이라 부릅니다.
즉, 소리가 다공성 매질에 부딪힐 때 공기 입자가 속으로 들어가면서 부딪히고 손실되기 때문에
다시 반사되어 나오는 소리의 에너지가 적을 수 밖에 없습니다.
따라서 흡음재 설치 면적이 넓을 수록 반사음이 덜 생기게 되고, 결과적으로 잔향시간이 감소하는 효과를 내게 됩니다. 
그러면 어떤 흡음재를 설치해야 될까요?
일반적으로는 패브릭 계열 흡음재는 중/고음 흡음에 적합하며, 저음역 흡음에는 타공판에 공기층을 확보하여 설치합니다.
하지만 타공판에 공기층을 두껍게 확보 할 수록 공사 후 실제 사용가능한 공간의 크기는 점점 작아지게 되며,
디자인적 제한이 발생되기 때문에 공간을 조성할 때 대부분의 경우에는 이러한 음향적 특성을 고려한 마감재 선택 보다는
디자인 중심의 마감재를 선택하게 됩니다.
따라서 디자인을 확보하면서도 흡음 성능을 갖는 흡음재를 설치하는 방안을 찾아 설계를 진행하는 것이
가장 어렵고도 중요한 부분이라 할 수 있습니다.
 

3. 차음

차음은 소리를 차단하는 성능을 뜻하는 단어입니다.
즉, 연속된 2개의 실이 있을 때 한쪽 실에서 다른쪽 실로 소리가 전달되지 않게 하기 위해서는 벽체와 천장, 바닥의
차음성능이 중요하다고 할 수 있습니다.
실제로 레코딩 스튜디오 같이 소리를 녹음하는 전문 공간의 경우에서는 정말 높은 수준의 차음성능을 요구하게 됩니다.
차음은 밀도가 높은 자재를 선택하여 시공 할 수록 성능이 좋아지게 됩니다.
예를들어, 가장 차음을 확실하게 하기 위해서는 구조체를 두게 300mm 이상의 단단한 콘크리트 벽체를
2중, 3중으로 조성하는 것이 좋을 것입니다.
하지만 현실적으로 투입 비용의 문제, 공정의 문제, 구조체 자체의 중량으로 인해 적용이 불가합니다.
그렇다면 가장 적은 투입비용으로 공정상 문제가 생기지 않으면서 경량자재로 해결할 수 있는
효율적인 방법을 찾아야 하는 것이 바로 차음설계의 핵심이라 할 수 있습니다.
실질적으로 소리를 막는 차음에 대한 부분은 알아야 하는 원리와 개념적인 부분이 상당히 많습니다.
이 부분에 대해서도 챕터가 진행되면서 천천히 하나씩 포스팅 하도록 하겠습니다 ㅎㅎ
 
 
 
오늘은 잔향과 흡음, 차음에 대해 포스팅 해보았습니다.
이번 글을 마지막으로 [1. 건축음향(Architectural Acoustics) 기초 이해]챕터를 마치고
다음에는 [2. 생활 속 건축음향(Architectural Acoustics)]에 대해 포스팅 예정입니다.
 
 
 
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