공동주택 층간소음은 이웃 세대와 인접하여 발생하는 사회적 이슈로, 이에 대해 바닥충격음 차단성능 향상을 위한 기술개발 및 법제화는 지속적으로 제시되고 있다. 그러나 최근까지도 층간소음 관련 민원은 꾸준히 증가하고 있는 것으로 나타났다. 뜬바닥 구조의 특성상 63 Hz 대역의 공진현상으로 인해 125 Hz 대역 이상의 저감성능이 재실자의 청감에 영향을 줄 수 있음에도 불구하고, 현행 중량충격음 평가방법에 의거한 충격음 차단성능으로는 반영되지 않는 문제점이 존재한다. 이러한 한계는 지속적인 민원 증가에 대한 주요 원인이 될 수 있다. 평가방법의 비합리성을 해결하기 위해 재실자 주관적 반응 연구의 필요성이 제기되어, 최근 여러 단일 수치 평가량의 음원을 제시한 바닥충격음 청감실험이 이루어졌다. 그러나 다양한 주파수 대역별 조건에 따른 청감실험 연구는 아직 부족한 실정이다.
따라서 본 연구에서는 63 Hz 외 주파수 대역의 레벨 변화에 따른 재실자의 주관적인 저감량을 현행 단일 수치 평가량으로 도출하고 이에 따른 주관적 반응과 ISO 및 KS에서 제시한 세 가지의 단일 수치 평가지표의 대응 정도를 검토하고자 한다. 이를 위해 뜬바닥 구조의 실증주택실험동에서 녹음된 고무공 충격원 음원을 대상으로 바닥충격음 청감실험을 실시하였다. 동일한 단일 수치 평가량(50 dB)을 가지며 125 Hz, 250 Hz, 500 Hz 대역의 레벨을 다양하게 저감시킨 변화 음원과 여러 크기의 단일 수치 평가량 음원(40 dB ~ 50 dB)의 주관적 반응 평가 결과를 비교 및 분석하였다. 아울러 이를 바탕으로 세 가지 단일 수치 평가지표에 대한 검토를 수행하여 재실자의 주관적 반응과 가장 유사한 변별이 가능한 개선 방향을 제안하였다.

본 연구의 결과를 요약하면 다음과 같다.

1) 63 Hz 대역의 충격음레벨이 동일하며 현행 단일 수치 평가량()이 50 dB(현행 중량충격음 차단성능 평가기준)인 음원을 대상으로, 125 Hz, 250 Hz, 500 Hz 대역의 레벨 변화량에 따른 주관적 인지에 대한 청감실험을 실시하였다. 충격음레벨 크기 비교에 따른 주관적 인지 결과, 충격음 차단성능이 KS에 의거하여 동일하게 평가될 때에도 재실자는 63 Hz 외의 주파수 대역별 레벨 변화에 따른 차이를 충분히 인지하는 것으로 분석되었다.

2) 청감실험을 통해 63 Hz 대역이 역A특성 기준 곡선을 8 dB 상회할 때 여러 가지 현행 단일 수치 평가량 음원(40 dB ~ 50 dB)과 63 Hz 외의 주파수 대역에서 다양한 레벨을 가진 변화 음원(50 dB)의 주관적인 크기를 비교한 결과, 변화 음원의 변화량과 변화주파수 대역의 개수가 증가할수록 동일한 크기로 인지한 단일 수치 평가량 음원의 크기가 감소하였다. 이때 특히 500 Hz 대역의 충격음레벨이 재실자의 인지에 큰 영향을 미치는 것으로 분석되었다. 아울러 인지 비율 80%를 기준으로 피험자는 변화주파수 대역이 1개 및 2개일 때 현행 단일 수치 평가량으로 최대 4 dB, 3개일 때 최대 8 dB까지의 주관적인 저감을 인지하였다. 따라서 결정주파수 대역이 63 Hz일 때 역A특성 기준 곡선에 의한 현행 평가방법은 재실자의 주관적 반응 평가 결과와 편차가 존재하는 것으로 판단된다.

3) 피험자가 각 단일 수치 평가량 음원(40 dB ~ 50 dB)과 동일한 크기로 인지한 주파수 대역별 레벨을 변화시킨 음원(50 dB)을 주관적 저감량 그룹으로 분류하여 어노이언스를 비교하였다. 그 결과, 63 Hz 대역 외의 변화주파수 대역별 레벨이 변화하면 단일 수치 평가량상으로도 충격음레벨 저감을 인지할 뿐만 아니라 동일한 크기로 인지한 단일 수치 평가량 음원을 듣고 평가한 것과 유사한 어노이언스 결과를 나타내는 것으로 분석되었다.

4) 세 가지 단일 수치 평가지표와 주관적 반응 간의 대응 정도 분석을 수행한 결과, KS에 제시된 현행 평가방법인 역A특성가중 바닥충격음레벨() 과 ISO에서 제시한 최대A특성 음압레벨()의 경우 주파수 대역의 레벨 저감에 따라 피험자가 단일 수치 평가량으로 각각 최대 8 dB, 7.1 dB의 저감을 인지하는 것으로 분석되었다. 즉, 125 Hz ~ 500 Hz 대역의 바닥충격음 차단성능을 충분히 반영하지 못하기 때문에 변별성이 고려될 수 있는 평가방법의 보완이 필요하다고 사료된다. 반면 최대측정주파수산술평균 바닥충격음레벨()의 경우 주파수 대역의 레벨 저감에 따라 단일 수치 평가량으로 ?2 dB ~ +4 dB의 크기 변화를 인지하는 것으로 나타나, 가중치 없이 산술평균을 바탕으로 단일 수치 평가량을 산출하는 방법이 재실자의 주관적 반응과 가장 유사한 변별이 가능한 것으로 판단된다.

본 연구 결과는 추후 바닥충격음 차단성능 저감기술 개발 시 기초자료로 활용될 수 있을 것이다. 또한 본 연구의 결과를 바탕으로 재실자의 주관적 반응을 반영한 단일 수치 평가방법을 마련할 수 있을 것으로 판단된다. 추후 바닥충격음에 대한 청감실험의 신뢰성 확보를 위해 실험 음원의 녹음 및 제시 조건과 실험 환경 및 시스템에 대한 기초 연구가 이루어져야 할 것으로 사료된다.

Floor impact noise in apartments that is adjacent to the neighborhood is a social issue from the past. Technology development and legislation to improve insulation performance of floor impact sound have been continuously performed. However, until recently, residents’ complaints related to floor impact noise were steadily increased. The single-number quantity by the current heavyweight impact sound evaluation method is inadequate for the floor impact sound insulation performance due to the excessive influence of the 63 Hz band, which is a characteristic of the floating floor structure. The limitation could be a cause of increasing residents’ complaints. In order to decrease the irrationality of the evaluation method, the need of study on the subjective response of the occupants was raised. The previous researches on the auditory experiment of floor impact sound used sound sources of several single-number quantities or patterns. Therefore, it is necessary to conduct the auditory experiment about the conditions of various frequency band levels.
The objective of this study is to derive the amount of the subjective reduction of occupants as the single-number quantity depending on the level change in the frequency band (except 63 Hz) and analyze the correspondence between the subjective response and three single-number evaluation indexes suggested by ISO and KS. For the auditory experiment of floor impact sound, a rubber ball sound was recorded in the experimental housing with a typical floating floor structure. For analyzing the amount of the subjective reduction of occupants as the single-number quantity, the comparison of subjective responses about “Experimental sources” which had various sound levels in 125 Hz to 500 Hz band with the same single-number quantity (50 dB) and “Single-number quantity sources” with various levels (from 40 dB to 50 dB) was conducted. Based on this, an improvement direction for the three single-number evaluation indexes was suggested that could discriminate the most similarly to the subjective responses of residents.

The main findings of this study are as follows:

1) When the floor impact sound level in the 63 Hz band was the same and the current single-number quantity() was 50 dB, an auditory experiment for subjective perception depending on the level change in the 125 Hz ~ 500 Hz band was conducted. As a result of loudness comparison, the occupants could sufficiently perceive the difference between the level changes of each frequency band (except 63 Hz) even when the single-number quantity was the same.

2) When floor impact sound level in the 63 Hz band exceeds the inverse-A characteristic reference curve by 8 dB, the subjects compared the loudness of “Experimental sources(50 dB)” with various frequency band levels(from 125 Hz to 500 Hz) and “Single-number quantity sources” with various levels(from 40 dB to 50 dB). As a result, the insulation performance perceived subjectively was improved as changing value and the number of changing frequency bands of experimental sources increased. In addition, based on 80% of perception rate, the subject recognized a subjective reduction of up to 4 dB with the single-number quantity when there were 1 and 2 changing frequency bands and up to 8 dB when there were 3 frequency bands. Therefore, it is considered that the current evaluation method based on the inverse-A characteristic reference curve has difference from the subjective response of the occupants for the floor impact sound, which is an impact noise sound.

3) Experimental sources with different levels in each frequency band were classified into subjective reduction groups depending on the single-number quantity sources recognized as the same level. The annoyance of the subjective reduction groups and single-number quantity sources was evaluated similarly. Therefore, when the level of changing frequency band (except 63 Hz) was changed, not only the reduction could be perceived as the single-number quantity, but also annoyance responses were similar to that of a single-number quantity sources recognized as the same level.

4) As a result of analyzing correspondence between three single-number evaluation indexes and subjective responses, in the case of “the inverse-A characteristic impact sound pressure level ()” by KS and “the A-weighted maximum sound pressure level ()” by ISO, even though it was perceived as the same size during the auditory experiment, the subjects perceived an improvement of up to 8 dB and 7.1 dB, respectively. So, They could not effectually reflect the floor impact sound insulation performance in the 125 Hz ~ 500 Hz band. On the other hand, in the case of “the arithmetic mean level ()”, it appeared that subjective perception was as -2 dB to +4 dB depending on the reduction in the changing frequency band. The method of calculating a single-number quantity based on the arithmetic mean with non-weighting could be the most similar to the subjective responses of the occupants.

This study can be used as basic data on the technology to improve insulation performance of floor impact sound. In addition, it is possible to develop heavyweight impact sound evaluation method that reflects the subjective responses of residents. In order to raise the reliability of the auditory experiment of floor impact sound, the basic researches on the experimental methods for the experimental systems and experimental sound sources are needed.