[소음 및 진동] 소음, 소음의 평가, 소음의 단위

Q. 다음 설명 중 알맞지 않은 것은?

① 입자속도：단위 시간당의 변위량으로 그 표시기호는 V, 단위는 m/sec이다.

② 변위：진동하는 입자(공기)의 어떤 순간에서의 위치와 그것의 평균위치와의 거리로 그 표시기호는 D, 단위는 m이다.

③ 주파수：1초동안 cycle수를 말하며 그 표시기호는 f, 단위는 Hz이다.

∨ ④ 파장：위상차이(정현파)가 180°가 되는 거리를 말하며 그 표시기호는 λ, 단위는 m이다.

 

Q. 음의 속도 및 전파에 관한 다음 사항 중 적절하지 않은 것은?

∨① 상공일수록 바람이 강하게 불 경우 바람 위로 향해 진행하는 음파의 음선은 하향으로 되어 멀리까지 전파한다.

② 음의 속도를 c, 파장을 λ, 주파수를 f라고 할 때, c=λf의 관계가 있다.

③ 대기 중의 온도가 균일할 경우 저온보다도 고온이 대개 음은 멀리까지 도달한다.

④ 음의 파장에 주파수를 곱하면 음속이 된다.

 

Q. 음속에 관한 설명 중 타당하지 않은 것은?

① 공기중의 음의 전파에 있어서 공기분자는 음의 속도로 움직인다.

∨② 음속은 온도와는 관계없이 일정하다.

③ 음의 파장에 주파수를 곱하면 음속이 된다.

④ 음속은 기체 중에서 보다 액체 중에서 빨라진다.

 

Q. 소음에 관한 설명으로 옳지 않은 것은?

① 일반적으로 차음벽의 효과는 벽재질의 면밀도가 클수록 높아진다.

② 소음은 감각공해의 일종으로 주변 환경매체에 대한 축적성이 낮다.

③ 같은 세기의 음이라도 주파수에 따라 소음레벨이 차이가 있다.

∨④ 음속은 대기 온도가 높아질수록 느려진다.

⑤ 소음에 대한 영향은 남성보다 여성, 노인보다 젊은 사람이 더 예민하다.

 

Q. 다음 명칭과 단위가 잘못 연결된 것은?

① 음의 크기 : sone

② 음압 : Pa

③ 소음 레벨 : dB(A)

∨④ 음의 세기레벨: W/m²

 

Q. 음의 세기가 10⁻⁶W/m² 일 때 소리의 세기레벨(SIL)은 얼마인가?

풀이

SIL = 10 log ( I / Io ) = 10 log ( 10 ^-6 / 10 ^ -12) = 60 dB

 

답: 60 dB

 

 

Q. 소음에 관한 아래의 설명 중에서 틀린 것은?

① 데시벨(dB)은 음압수준을 나타내는 단위이다.

∨② 60dB의 음압은 40dB인 음의 세기는 10배이다.

③ 주파수가 1000 cps 이고, 음압수준이 80 dB인 소리 크기는 80 phon이다.

④ 주거 전용 구역의 야간소음은 40 dB이하로 제한하는 것이 바람직하다.

 

Q. 다음 중에서 소음레벨에 관한 기술로서 옳은 것은?

① 소음레벨은 음의 물리적 강도를 나타낸 것이다.

② 소음레벨의 단위는 국제적으로 phon이 사용되고 있다.

③ 소음레벨과 음의 크기의 레벨은 같은 값이다.

∨④ 소음레벨은 어떤 음에 대한 소음계의 지시값이다.

 

Q. 음의 압력이 2×10-2 N/㎡일 때 음의 세기 레벨(SIL)은 얼마인가?

SIL = 10 log ( I / Io ) = 10 log ( 2 x 10 ^-2 / 10 ^ -12) = 60 dB

답: 60dB

 

 

Q. 점음원의 출력이 2배가 되고, 측정점과 음원의 거리도 2배가 되었다면, 그 점의 음압레벨은 어떻게 달라지겠는가?:

3dB 감소한다.

 

Q. 다음 중 명칭과 단위가 틀린 하나는?

① 음의세기레벨 - SIL - dB

∨② 소음레벨 - loudness - phon

③ 음의 크기 - sone - S

④ 음향파워레벨 - PWL - dB

 

Q. 등청감곡선에 관한 다음 사항 중 적절하지 못한 것은?

∨① 등청감 곡선은 사람의 귀에 의한 감각량을 음의 세기로 표시하고, 센음, 약한 음등을 말함

② 등청감곡선은 같은 크기로 들리는 순음을 여러 가지 주파수에 대해 조사하여 곡선군으로 만든 것이다.

③ 등청감곡선에는 주파수 1000Hz의 선과 교차하는 점의 데시벨수치를 이용하여 폰이라는 단위로 표시하기로 되어 있다.

④ 40폰의 크기의 레벨이란 1000Hz의 40dB의 음과 같은 크기로 들리는 음이라는 의미이다.

 

Q. 소음계의 청감보정회로에 대한 설명으로 틀린 것은?

① 청감보정회로에는 A,B,C,D등의 특성이 있으며, 이 중 가장 많이 사용하는 것은 A특성 소음계이다.

② 인간의 귀와 가장 가까운 특성은 A특성으로 환경오염공정시험법에 채용되고 있다.

③ D특성은 대략 평탄주파수 특성을 갖고 있으며, 항공기소음의 주파수 분석에 이용된다.

∨④ B특성 소음계는 중간음압대의 신호를 보정할 때 사용하며, 주로 물리적 특성 파악시 사용된다.

⑤ 등청감곡선을 역으로 한 소음보정회로를 내장하여 음의 크기레벨을 측정한다.

 

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1. 정의

- 소리 

전파 매질 입자의 진동에 의한 압력변화 파동으로 서 사람의 귀로 감지되는 것

 

- 소음

기계·기구·시설 기타 물체의 사용으로 인하여 발생하는 강한 소리

공기의 진동에 의한 음파 중에서 가청적인 것으로서 인간이 감각적으로 바람직하지 않다고 느껴지는 소리

 

- 진동 

기계·기구·시설 기타 물체의 사용으로 인하여 발생하는 강한 흔들림

 

2. 음의 기초

1) 파장(λ, m):공간상에서 압력분포가 한번 반복되는 거리

 

2) 주기(T, sec): 특정 지점에서의 압력변화가 1 Cycle 반복되는 시간

T = 1 / f 

 

3) 주파수(f, Hz) 

- 1초 동안의 주기(cycle).

- 기호는 f, 단위는 Hz.

- f = c / λ = 1 / T 

- 단위 : cycle / sec 

 

4) 진폭(P, m) : 기준 압력 (대기압)으로부터 최고 압력 변동폭

 

5) 실효치 (Prms) : 음파 에너지의 평균값

 

6) 음속(C)

- 소리가 퍼져나가는 속도

- 음파가 매질을 통해 나가는 것 

- 음속은 매질을 통해 퍼지는 속도이기에 매질의 활발할수록(공기분자), 음속이 높아진다. 따라서 음속과 온도는 비례관계 / 음속에 가장 많은 영향을 준다.

- 공기의 밀도가 높을수록 음속은 느려진다. 음속과 밀도는 제곱근에 반비례한다

- 대기압이 높을수록, 음속이 증가한다.(참고로, 고도와 대기압은 반비례 관계이며, 고도가 높아질수록 온도와 습도가 떨어지는 것은 대류권에 한정된다.)

- 공기의 경우 0도씨, 1기압에서 약 331m/s 이다

- 물속에서 온도가 상승하면 음속은 증가한다

- 마하수는 공기 중 물체의 이동속도와 음속의 비율이다 

나무위키 

 

7) 음압(P)

- 음파가 매질 속을 지날때 매질의 각 질점에서 발생하는 압력의 변화량 

- 단위: 파스칼(Pa)

 

8) 음의 세기(I)

- 음의 진행방향에 수직하는 단위면적을 단위시간에 통과하는 음에너지

 

9) 음향출력(W)

- 음원으로부터 단위시간당 방출되는 총에너지 

- 단위: 와트

 

3. 음의 단위 및 레벨

 

1) dB(deciBel)

인간의 귀나 감각기관은 자극에 대하여 대략 로그 함수 적으로 반응하기 때문에 소음의 크기를 로그값으로 표현하면 인간이 느끼는 자극의 정도와 상응하게 되는 dB값으로 표현할 수 있다.

 

2) 음의 세기 레벨(Sound Intensity Level : SIL) = 회화방해레벨 

- 회화가 방해되는 정도를 나타내는 레벨.

- 주파수가 높은 음은 에너지는 적지만 회화의 명료도가 높다.

- 회화에 영향을 주는 소음: 500～5,000 Hz.

- 600～1,200 Hz, 1,200～2,400 Hz, 2,400～4,800 Hz의 3개의 밴드의 음압레벨의 산술평균.

- 500, 1,000, 2,000 Hz의 음압레벨의 산술평균치 → PSIL(우선회화방해레벨)

SIL = 10log(I/Io) dB

I : 음의 세기(w/m2)

Io : 최소 가청음의 세기 ( 10-12 w/m2 )

 

3) 음압 레벨(Sound Pressure Level : SPL)

소리의 전파에 따라 매질상에서 미소하게 변하는 압력 의 크기를 dB(데시벨) 단위로 표현한 것이다.

SPL = 20log(P/Po) dB

P : 대상음의 음압실효치 ( N/m2 )

Po : 최소 음압 실효치 ( 2 ⅹ 10-5 N/m2 )

- 음압레벨의 가청최대한계는 60N/m2, 130dB 정도이다

 

4) 음향 파워 레벨(Sound Power Level : PWL)

PWL = 10log(W/Wo) dB

W : 대상음원의 음향파워 ( w )

Wo : 기준 음향파워 ( 10^-12 w )

 

PWL = SPL + 10 log S = SIL + 10 log S

 

5) 소음 레벨( 소음도, Sound Level, SL )

소음계의 청감보정회로 A · C · Z 등을 통하여 측정한 값을 소음레벨이라 말하며, dB(A) · dB(C) · dB(Z) 등의 단위로 표현한다. 귀로 느끼는 감각량을 계측기로 측정한 값이다.

SL = SPL + LR dB(A)

LR는 청감보정회로 에 의한 주파수대역별 보정치

 

6) 음의 크기 레벨 (phon)

- 감각적인 음의 크기 level.

- 그 음을 1,000 Hz 순음의 크기와 평균적으로 같은 크기로 느끼는 1,000 Hz 순음의 음의 세기레벨.

- 단일음의 경우 음의 고저와 강도, 즉 주파수와 dB의 두가지 특성으로 결정.

- 모든 소리에 대해서 똑같이 반응하지 않으므로 같은 강도의 음이 같은 크기의 음으로 들리지 않는다.

- 기기로 측정할 수 없는 실제 음 크기 정도를 측정하기 위한 단위

- 80 Hz 이하에서 40 dB 이하의 음은 들리지 않음.

- 1000 Hz, 0 dB의 음은 보통사람의 반은 들린다.

- 약 10 phon의 차이가 있으면 소리는 2배로 크게 들린다.

- 1000 Hz를 기준으로 해서 나타낸 dB = 1 Phon

 

(1) 등청감곡선

주파수별 음압수준을 실험적으로 표시한 곡선.

이 음의 수준을 phon.

- 소리의 크기의 등감 곡선, 청감 곡선이라고도 한다.

- 그림의 최하단의 점선은 양 귀에서의 최소 가청값, 최상단의 실선은 최대 가청값으로 그 중간의 많은 곡선은 이 곡선상의 소리는 전부 같은 크기로 들리는 것을 나타내고 있다.

- 중앙의 점선으로 둘러싼 범위는 사람의 음성에 사용되고 있는 범위이다.

- 이 곡선은 소음도를 구하는 청감 보정의 기초가 된다.

 

(2) 청감보정회로 

- 소음계의 지시를 인간의 귀의 감각 기능에 접근시키기 위해서 계기 내에 설치한 것으로서 음의 강도 범위를 A, B, C의 3특성의 구분에 따라 구성하고 주파수, 리스펀스를 규정된 값으로 하는 회로이다. 

- 청감보정회로는 음의 주파수 분석이 어려운  Sound Level Meter를 이용하여 음의 주파수 특성을 간략히 알 수 있는데, A, C보정회로를 각각 적용하여 dB(A) = dB(C)이면 고주파가 주성분이고, dB(A) << dB(C)이면 저주파가 주성분임을 알 수 있다. 

①  A 특성

- 우리 귀의 감각량과 아주 가깝다 

- 일반적으로 가장 많이 사용한다 

- 소리신호의 측정치와 청감상에 있어 가장 좋은 상관관계를 보인다 

- 낮은 음압레밸에서 발생된다 

 

② B 특성 

- 중간레벨에서 민감하고 거의 사용하지 않는다 

 

③ C 특성 

- 자동차 소음규제 평가항목 중 경적소음을 측정할 때 사용

- 소음 등급 평가에 적절하다

- 주파수 변화에 따라 크게 변하지 않는다

- 전 주파수 영역에서 평탄한 주파수 특성을 가진다 

- A 특성과 C 특성간의 차가 크면 저주파음, 차가 작으며 고주파음

 

④ D 특성

- 소음의 시끄러움을 평가하기 위한 방법

- 주로 항공기 소음 평가를 위한 기초 척도를 사용한다

- 저주파 에너지를 많이 소거시키지 않는다

- 높은 음압레벨에서 민감하다  

 

7) 음의 크기 (Sone)

- 1,000 Hz 순음의 음의 세기레벨, 40 dB의 음의 크기를 1 sone. 표기기호는 S.

- 1000Hz = 40dB = 40Phon = 1Sone

- S = 2 ^ (phon - 40) / 10 Sone 

- A sone + B sone 의 소리가 합쳐질 때, (A+B)sone의 크기를 느낄 수 있게 정한 것.

- 소리를 느끼는 감각량의 단위.

 

 

 

 

 

출처:

 

[네이버 지식백과] 등청감 곡선 [equal loudness contour, 等聽感曲線] (환경공학용어사전, 1996. 4., 환경용어연구회)

[네이버 지식백과] 청감 보정 회로 [weighting network used in sound level meter, 聽感補正回路] (환경공학용어사전, 1996. 4., 환경용어연구회)

https://blog.naver.com/jhongban/222222025238