유리벽으로 조성된 다목적 홀의 음향성능 평가 및 개선 사례 연구 = Case study of evaluation and improvement of acoustic performances of multi-purpose hall constructed with glass wall

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

Case Study of Evaluation and Improvement of Acoustic Performances of Multi-Purpose Hall Constructed with Glass Wall

Seong-Hoon, Seo
Dept. of Architectural Engineering
Graduate School
University of Seoul
Advised by Professor
Myung-Jun, Kim

Many of the multi-purpose halls built in Korea are independent buildings or are built and operated in the form of auditoriums in buildings. The wall of a general multipurpose hall is a sound absorbing and reflecting material with irregularities on a concrete wall that is impossible to see inside and outside, and the ceiling is constructed in the form of a slope or irregularity for acoustic reflection and diffusion, and is dependent on the electro acoustic sound by the audio system. It is universal.
The multi-purpose hall for this study is located on the 3rd and 4th floors of the office building of the N company, and is a multi-purpose hall made of glass walls, unlike the general multi-purpose hall, which is composed of two floors as a multi-purpose hall. The wall is made of glass, which can be seen inside and outside, and is a reflector, and the ceiling is made of flat sound absorbing material. As such, there are many cases of construction and thesis in general multipurpose halls in Korea, but few cases of construction and dissertation construction of multipurpose halls made of glass walls are found.

After the completion of the multipurpose hall, the main purpose of the multipurpose hall is 61% for lectures and education, 31% for performances, and 8% for outside halls. The main purpose of the study is divided into lectures and performances. In speech, speech intelligibility is important, and in performances, reverberation time that delivers rich and sufficient sound of instrument and voice is important. When such lectures and performances of different types are used in the same space, a sound plan and a variable plan are needed to meet both purposes. The architect made a new design. However, the architectural acoustic designer proposed an acoustic design that applied forms and materials that required design changes. Eventually, it was created without design change without finding an agreement.

Therefore, in this paper, the objective acoustic performance was measured, and the result of the measurement was to derive acoustic improvement points. The main results of this study, which conducted an acoustic improvement plan for the multi-purpose hall under study through acoustic simulation, are as follows.

1) The multi-purpose hall to be studied is a multi-purpose hall that requires purposes such as performances and lectures, and needs to meet the reverberation time for each purpose. The average measured reverberation time of the corresponding space at 500 Hz, which is the evaluation standard for architectural acoustic performance, was 1.00 seconds. The value of speech intelligibility (D50) was 23%, and the value of music intelligibility (C80) was -1.99 dB. When comparing the results of the measurement with the appropriate acoustic indicators, the reverberation time was inferior to the performance purpose criteria and exceeded the lecture objective criteria, and the intelligibility was also inferior to the appropriate range.
2) As a result of measuring the acoustic performance of the multi-purpose hall, the acoustic improvement point was derived, and as a result of confirming the sound absorption performance of the existing installed electric curtain, the reverberation time was reduced from 1.00 seconds to 0.83 seconds at 500 Hz, showing the sound absorption performance and variable performance of the curtain. It was confirmed that there was.

3) While maintaining the design of the architect's glass wall, experiments to change the material of the ceiling and seat and to change various curtain materials were applied and reviewed using acoustic simulation as an improvement plan suitable for the purpose of performance and lecture. As a result of the acoustic simulation of the performance improvement plan, the reverberation time was increased from 1.0 seconds to 1.16 seconds at 500 Hz when the existing ceiling (composite ceiling material) was changed to the ceiling A (Acoustical plaster 20 mm), and the ceiling reverberation time was appropriate for the performance of the ceiling A It showed the closest result at 1.17 seconds. Music intelligibility (C80) was found to be suitable for playing symphony instruments (2.01dB) when inside the ceiling A at 500Hz.

4) As a result of the acoustic simulation on the improvement method for the purpose of lecture, the reverberation time is based on 500Hz when the existing curtain (polyester + black curtain + polyester) is changed to the curtain A (curtain wrinkle 50%) under the condition of ceiling A. It decreased from 0.83 seconds to 0.67 seconds, and the inside of curtain A showed the closest result to the appropriat reverberation time of 0.67 seconds. The speech intelligibility(D50) was 64% for curtain A within 500 Hz, and 62% for curtain D (heavy velour), which was close to the appropriate range of 55 to 60%.

Based on the above results, it could be concluded through this study that if the sound design such as the contents of the study was preceded in the initial design stage, it was possible to bring the acoustic completeness suitable for the main purpose of performances and lectures.

This paper is a case study data that realizes the reverberation time suitable for the purpose of multi-purpose hall through the ceiling absorbent and the variable sound absorption medium, which are the main sound absorbing elements when all sides are designed with glass-like reflectors. It is thought to be utilized as.

Key words: glass wall, multi-purpose hall, performance, lecture, variable curtain

국문 초록 (Abstract)

국내 건립되는 다목적 홀의 많은 수가 독립적 건물이거나, 건물 내 강당 등의 형태로 지어지고 운영되고 있다. 일반적인 다목적 홀의 벽은 내 외부 투시가 불가능한 콘크리트 벽체에 요철이 있는 흡음재 및 반사재이고, 천장은 음향적 반사와 확산을 위해 경사 또는 요철 등의 형태로 조성되면서, 오디오 시스템에 의한 전기음향에 의존한 것이 보편적이다. 본 연구대상 다목적 홀은 N社 오피스 사옥 내 3, 4층에 위치해 있고, 2개 층을 다목적홀로 조성한 곳으로 일반적인 다목적 홀과 다르게 유리벽으로 조성된 다목적 홀이다. 벽은 내 외부가 투시 가능하면서 반사재인 유리이고, 천장은 평평한 흡음재로 되어있다. 이처럼 국내에는 일반적인 다목적 홀의 건축 및 논문사례는 많으나, 유리벽으로 조성된 다목적 홀의 건축 및 논문사례는 거의 찾아 볼 수 없는 실정이다.

연구대상 다목적 홀은 준공 후에 강연과 교육 61%, 공연 31%, 외부 대관 외 8%로 운영되고 있는 것으로 볼 때 주된 용도는 크게 강연과 공연 두 가지로 분류할 수 있다. 강연에서는 음성명료도가 중요하고, 공연에서는 악기소리와 목소리의 음을 풍부하고 충분하게 전달하는 잔향시간이 중요하다. 이와 같이 종류가 다른 강연과 공연이 동일한 공간 내에서 사용되어질 때 두 가지 목적을 충족시킬 수 있는 음향 계획과 가변 계획이 필요하다. 건축가는 새로운 디자인을 하였다. 하지만 건축 음향설계사는 디자인의 변경을 요하는 형태와 재료를 적용한 음향설계를 제안하였다. 결국 합의점을 찾지 못한 채 디자인 변경 없이 조성되었다.

이에 본 논문에서는 객관적 음향성능을 측정하였고, 측정결과 음향적 개선점을 도출하였으며, 음향 시뮬레이션을 통해 연구대상 다목적 홀에 대한 음향적 개선안을 진행한 본 연구의 주요 결과는 다음과 같다.

1) 연구대상 다목적 홀은 공연과 강연 등의 목적이 요구되는 다목적 홀로써, 각각 목적에 맞는 잔향시간의 충족이 요구되어야 한다. 건축 음향성능의 평가기준이 되는 500Hz에서 해당 공간의 평균측정 잔향시간은 1.00초로 나타났다. 음성명료도(D50)의 값은 23%이며, 음악명료도(C80)의 값은 -1.99dB로 나타났다. 측정의 결과를 적정 음향지표와 비교해 보았을 때, 잔향시간은 공연 목적 기준 미달, 강연 목적 기준 초과되는 결과를 나타내었고, 음성명료도도 적정범위에 미달되는 결과를 나타내었다.

2) 연구대상 다목적 홀의 음향성능 측정결과 음향적 개선점이 도출 되었고, 기존 설치된 전동 커튼의 흡음성능을 확인한 결과 500Hz 기준 1.00초에서 0.83초로 잔향시간이 줄어드는 결과를 보여줌으로써 커튼의 흡음성능 및 가변성능 있음을 확인할 수 있었다.

3) 건축가의 유리벽 디자인을 유지하면서 공연과 강연 목적에 맞는 개선방안으로 천장과 좌석의 재료변경, 다양한 커튼재료의 변경 실험을 음향시뮬레이션을 활용하여 적용하고 검토하였다. 공연목적 개선방안에 대한 음향 시뮬레이션의 결과, 잔향시간은 기존천장(복합천장재)을 천장 A안(Acoustical plaster 20mm)으로 변경 적용 시 500Hz기준 1.0초에서 1.16초로 증가 되었고, 천장 A안이 공연 적정 잔향시간 1.17초에 가장 근접한 결과를 나타내었다. 음악명료도(C80)는 500Hz기준 천장 A안 일 때 심포니악기 연주에 적합한 곳(2.01dB)으로 나타났다.

4) 강연목적 개선 방안에 대한 음향 시뮬레이션의 결과, 잔향시간은 천장 A안 조건하에서 기존커튼(폴리에스테르+암막커튼+폴리에스테르)을 커튼 A안(커튼주름50%)으로 변경 적용 시 500Hz기준 0.83초에서 0.67초로 감소되었고, 커튼 A안이 강연 적정 잔향시간 0.67초에 가장 근접한 결과를 나타내었다. 음성명료도(D50)는 500Hz기준 커튼 A안 일 때 64% , 커튼 D안(Heavy Velour(직선형)) 일 때 62%로 적정범위인 55~60%에 근접한 결과를 나타내었다.

위 결과를 볼 때 초기 설계단계에서 연구내용과 같은 음향 설계가 선행 되었다면 공연과 강연의 주 목적에 맞는 음향적 완성도를 가져올 수 있었던 것으로 본 연구를 통해 결론 내릴 수 있었다.

본 논문자료는 사방이 유리와 같은 반사재로 설계되어 있을 때, 주요 흡음 요소인 천정 마감재와 가변형 흡음 매질을 통해서 다목적 홀의 용도에 적합한 잔향시간을 구현하는 사례 연구 자료로 향후 유사한 건축설계 사례에 기초자료로 활용될 것으로 사료된다.

목차 (Table of Contents)

• 목 차
• 국문초록
• 표 목차 ⅳ
• 그림 목차 ⅵ
• 제1장 서 론 1
• 제1절 연구의 배경 및 목적 1
• 제2절 연구의 범위 및 방법 4
• 제2장 이론적 고찰 6
• 제1절 선행연구 고찰 6
• 제2절 실내음향의 기본이론 8
• 1. 잔향시간(RT, Reverberation Time) 8
• 2. 음성명료도(D50) 10
• 3. 음악명료도(C80) 11
• 제3절 건축음향설계 12
• 1. 음향 설계계획 13
• 2. 실내 공간 설계계획 15
• 제3장 연구대상 다목적 홀의 음향성능 측정 및 평가 19
• 제1절 측정개요 19
• 1. 연구대상 19
• 2. 측정방법 및 장비 24
• 3. 적정 음향지표 25
• 제2절 음향성능 측정결과 및 평가 29
• 1. 임펄스응답 29
• 2. 음압레벨 29
• 3. 잔향시간 31
• 4. 음성명료도 33
• 5. 음악명료도 34
• 제3절 음향성능 평가에 따른 개선방향 검토 36
• 1. 측정결과 종합평가 36
• 2. 재료별 특성 비교 36
• 3. 종합평가에 따른 개선방향 39
• 제4장 연구대상 다목적 홀의 개선방안 평가 43
• 제1절 예측 개요 43
• 1. 음향시뮬레이션 개요 43
• 2. 신뢰성 검토 46
• 제2절 개선방안 제시 및 예측 평가 49
• 1. 개선점 및 개선방안 49
• 2. 공연목적 기준 예측 결과 53
• 3. 강연목적 기준 예측 결과 61
• 제3절 개선안 종합평가 69
• 제5장 결 론 75
• 참고문헌 77
• 1. 국내문헌 77
• 2. 국외문헌 78
• ABSTRACT 79