최근 국민들의 삶의 질이 향상됨에 따라 Well-being이 각광받으면서 체육활동, 공연 및 각종 행사와 같이 다목적으로 이용되고 있는 대형 실내체육관이 지속적으로 건립되고 있다. 이러한 대형 실내체육관의 경우 대부분 다목적 공간으로 활용되기 때문에 음악의 풍부성과 음성의 명료성을 동시에 요구하고 있다. 그러나 기존에 건립된 대형 실내체육관의 경우 많은 음향적 결함에 노출되어 지속적인 불만족이 제기됨에 따라 최근 리모델링을 통해 음향성능을 개선하고 있으나 리모델링 후 사람들의 직접 느끼는 주관적 음향성능의 개선과는 많이 차이가 발생하여 많은 어려움을 겪고 있다. 이러한 관점에서 본 연구는 기존에 건립된 5개의 대형 실내체육관을 대상으로 물리적 음향성능의 현황을 파악한 후 음향시뮬레이션을 통해 최적화된 음향성능을 갖는 대형 실내체육관을 제안하였다. 이후 가청화 기법을 이용한 청감실험을 통해 물리적 음향성능 개선에 따른 주관적 음향성능의 변화를 파악하였으며 이를 토대로 물리적 음향성능의 개선량과 주관적반응의 개선량과를 비교하여 상호 상관성을 검토하였다. 본 연구의 결과는 다음과 같다.

1. 대형 실내체육관의 개선 전 음향성능을 실측한 결과 잔향시간(RT)의 경우 각 체적에 적합한 적정잔향시간에 비해 0.15?5.76초 정도 차이로 모두 적정한 울림을 확보하지 못하고 있다. 또한 음압레벨(SPL)의 경우에는 객석 전체에서는 균일한 음압분포를 보였으나 음압레벨의 크기가 체육관별로 차이가 많았고, EDT, D50, C80, RASTI 등의 다른 음향성능 평가지수들도 좌석별 편차가 심하거나 적절한 음향성능 허용범위를 만족하지 못하고 있어 이에 대한 개선이 시급하다.

2. 기존에 건립된 대형 실내체육관은 적절한 음향성능을 확보하지 못하고 있기 때문에 음향시뮬레이션을 이용하여 마감재료를 변경하고 좌석상태를 만석으로 변경하여 실정수(R)를 조절한 결과 잔향시간(RT)은 500Hz를 기준으로 적정 잔향시간과 0.01?0.15초의 범위 안에 있도록 개선하였다. 이로 인해 저음비(BR)가 개선되어 음을 보다 포근하게 느낄 수 있으며, 음성명료도(D50)와 음성전달지수(RASTI)가 개선되어 음성정보 전달시 만족할 수준으로 나타났다. 그러나 음압레벨(SPL)의 경우 체육관별로 균일한 음압분포를 보이나 전체적으로 음압레벨이 낮게 나타났으며, 음악명료도(C80)의 경우에는 대부분 만족하지 못하고 있어 전기음향을 이용한 보완이 필요하다.

3. 가청화 실험을 통한 주관적 음향성능의 변화를 파악해 보면 잔향시간(RT)을 짧게 한 W, C, D체육관의 경우 “울림”, “크기”, “확산감”은 감소하였고, “명료성”, “선명함”, “친밀감”, “균형”, “포근함”은 증가하였다. 또한 잔향시간(RT)을 길게 한 I, J체육관의 경우에는 “포근함”을 제외하고는 W, C, D체육관과 주관적 음향성능에 대한 반응이 반대로 나타났다.

4. 개선 전 물리적 음향성능과 가청화 실험을 통해 구한 주관적 반응과의 상관성을 분석해 보면 음압레벨(SPL)과 잔향시간(RT)은 “울림”, “크기”, “확산감”과 정적(Positive Correlation) 상관관계를 보이고 있으며, “친밀감”, “명료성”, “선명함”, “포근함”, “균형”과 부적(Negative Correlation) 상관관계를 보이고 있다. 또한 음성명료도(D50)과 음악명료도(C80), 음성전달지수(RASTI)는 음압레벨(SPL) 및 잔향시간(RT)과 반대의 경향을 보이며 저음비(BR)는 설명력(R2)이 너무 낮게 나타나 주관적 반응과의 상관성이 거의 없는 것으로 나타났다.

5. 개선 후 물리적 음향성능과 가청화 실험을 통해 구한 주관적 반응과의 상관성을 분석해 보면 저음비(BR)를 제외하고는 설명력(R2)이 낮아 상관성을 설명하기가 매우 어렵다. 이러한 이유는 물리적 음향성능을 개선하면 음향성능 값이 일정한 범주 안으로 들어오게 되는데 이때의 주관적 반응 변화는 수직적으로 분포되기 때문에 서로의 상관관계를 찾기 어렵다.

6. 물리적 음향성능의 개선량과 가청화 실험을 통한 주관적 반응의 개선량과 상관성을 분석해 보면 음압레벨(SPL)은 “크기”, “균형”, 잔향시간(RT)는 “울림”, “포근함”, “확산감”, 음성전달지수(RASTI)는 “명료성”, “선명함”이 0.7 이상의 상관계수(Coefficient Correlation)값을 보이고 있다. 따라서 대형 실내체육관의 주관적 반응을 평가하기 위해서는 이러한 어휘들로 평가하는 것이 바람직하다. 음성명료도(D50)와 “명료성”, 음악명료도(C80)와 “명료성”, “선명함”, 저음비(BR)와 “친밀감”, “포근함”은 상대적으로 낮은 설명력(R2)을 보여 대형 실내체육관의 주관적 반응을 평가하기 위한 어휘로 선택하기 어렵다.

Large gymnasia utilized for multi-purpose events such sports, performance, and a range of occasions have been continuously built as life-quality of Koreans has been improved and Koreans are interested in their well-being. These gymnasia are required to have enrich of music and articulation of voice at the same time due to their multi-purpose usage. However, old gymnasia show many acoustic defects and audiences have continuously expressed their unsatisfaction about them. Recently many of these old gymnasia have been refurbished to improve their acoustic performance but there are many difficulties rising because the subjective acoustic performance directly experienced by audiences has not been improved after their refurbishments. With respect to this, this research has suggested the optimum acoustic performance of five old large gymnasia using acoustic simulations after acoustic performance surveys of these.
Afterwards, changes of the responses of subjective acoustic performance about improvements of the acoustic performance were studied through psycho-acoustic experiments using auralization and based on this, correlations between the acoustic performance and the subjective responses were looked into after comparing the improvement of them. The results of this research are as follows:

1. Every gymnasium surveyed before the improvements made did not reach the optimum reverberation time based on their volumes and they were 0.15 to 5.76 second off from their optimum reverberation time. This was found by actual measurements of their acoustic performance. In addition, the cases of their Sound Pressure Level, the sound pressure distribution of all the gymnasia was even all over the audience seats but the Sound Pressure Levels were hugely different from one gymnasium to another. The other acoustic performance parameters such as EDT, D50, C80, RASTI, and etc. showed big deviation from one audience seat to another or were not in the permissible range. Therefore, it is urged to improve these.

2. The old large gymnasia were not equipped with appropriate acoustic performance so the acoustic simulation technology was employed and as a result of changes of the finishing materials, filling in all the audience seats, and adjusting the room constant, the reverberation time based on 500Hz were improved to the optimum time and the range of 0.01 to 0.15 second. These changes improve the base ratio so audiences feel more warmth of sound and transmission of speech information gets better to a satisfying level; shown improvements of the D50 and the RASTI. However, more improvements using the electroacoustics have to be made in terms of the Sound Pressure Level(SPL): each gymnasium showed even sound pressure distribution but overall the SPL were low and the C80: most of the gymnasia did not show a satisfying degree.

3. The auralization experiments revealed the results of the subjective acoustic performance. In the cases of Gymnasium W, C, and D where the reverberation time were shortened, the “reverberant”, the “loudness”, and the “diffusion” were decreased but the “definition”, the “clarity”, the “intimacy”, the “balance”, and the “warmth” were increased. In the cases of Gymnasium I and J where the reverberation time were lengthened, the subjective acoustic performance responses were negative aspect except for the “warmth”.

4. The correlations between the acoustic performance before the improvements and the subjective responses using the auralization experiments were analyzed: the SPL and the Reverberation Time (RT) show positive correlations with the “reverberant”, the “loudness”, and the “diffusion” but they indicate negative correlation with the “intimacy”, the “definition”, the “clarity”, the “warmth”, and the “balance”. In addition, the SPL and the RT appeared to have negative aspect with the D50, the C80, and the RASTI. The values of the Bass Ratios(BR) showed a very low R2, which means these do not have any correlation with the subjective responses.

5. The correlations between the physical acoustic performance after the improvements and the subjective responses through the auralization expreiments were analyzed and it is difficult to link them together except for the BR because data of the R2 were too low to find any correlations. If acoustic performance is improved, its values range in a certain field. However changes of subjective responses show vertical distribution so that it is difficult to find any correlations between these two.

6. The correlations between the improvements of the acoustic performance and the subjective responses employing the auralization experiments were analyzed. The coefficient correlations(over 0.7) were shown in the SPL with the “loudness” and the “balance”; the RT with the “reverberant”, the “warmth”, and the “diffusion”; and the RASTI with the “definition” and the “clarity”. Therefore, it is good to use the following vocabularies to evaluate subjective responses of large gymnasia: the D50 with the “definition”; the C80 with the “definition” and the “clarity”, but the BR with the “intimacy” and the “warmth” showed a relatively low R2 so they cannot be used to evaluate the responses like the others.