공동주택은 한정된 두께의 바닥을 상하층 세대와 공유하는 구조적인 특성으로 인해 소음에 취약한 특성을 가진다. 이로 인해 층간소음에 대한 민원이 꾸준히 증가해왔다. 층간소음 이슈가 사회적인 문제로 대두되면서 층간소음 저감을 위한 제도 및 기준이 재·개정되고 있다. 바닥충격음 평가방법은 기준곡선에 의한 상회값으로 산출하는 방법을 사용하여 63Hz 밴드에서 상회값이 주로 발생하였다. 그러나, 2022년 바닥충격음 평가방법이 KS F ISO 717-2로 개정되면서 바닥충격음의 측정 결과를 옥타브대역별 dB 로그 합을 통해 산출하는 방식으로 변경되었다. 평가 방법의 개정으로 인해 특정 옥타브밴드가 아닌 63~500Hz 평가 주파수대역 전체를 고려할 필요성이 증가하였다. 또한, 바닥충격음의 주관적 반응에 대한 선행연구는 단일수치평가량에 관한 연구가 주로 수행되었으며, 옥타브밴드별 주관적 반응에 관한 연구는 아직 부족한 실정이다.
따라서, 본 연구에서는 최소인지한계와 어노이언스에 대한 청감 실험을 통해 옥타브밴드에 대한 주관적 반응을 조사하고자 한다. 음원은 가장 신경쓰이는 음원으로 알려져 있는 뛰거나 걷는 소리를 모사한 고무공 충격원을 사용하였다. 실험에는 두 개의 대표 스펙트럼이 사용되었다. 고무공 충격음 측정데이터 140개를 군집 분석한 선행연구 조사를 통하여 슬라브 두께 210mm에서 가장 큰 비율을 차지한 스펙트럼을 Spectrum A, 슬라브 두께 110~180mm에서 가장 큰 비율을 차지한 스펙트럼을 Spectrum B로 설정하였다. 또한, 스펙트럼별로 단일수치평가량에 따른 비교를 위하여 LiA,Fmax로 47, 51, 55dB 크기로 구성하였다. 옥타브대역은 평가 주파수대역 63, 125, 250, 500Hz의 1/1옥타브 밴드를 범위로 하였으며, dB 변화량은 ±2, 4, 6dB로 변화를 준 음원을 제시하였다. 실험에는 다양한 연령대의 83명의 피험자가 참여하였으며, 헤드폰으로 제시되는 음원을 듣고 온라인 설문지에 응답하는 방법으로 진행되었다.
연구 결과로, 먼저 피험자의 최소인지한계와 어노이언스 응답을 Probit 회귀분석 방법으로 분석하였다. 이 결과를 바탕으로, 변수별 일원배치 분산분석을 실시하고, 최소인지한계와 어노이언스 결과에 대한 상관분석을 수행하였다. 또한, 본 실험에서 조사된 주관적 반응 결과를 종합하여 평가지표와 성능등급과 비교 검토를 수행하였다.
본 연구의 결과를 요약하여 아래에 나타내었다.
1) 동일한 피험자에게 옥타브밴드별로 동일한 ± 2, 4, 6dB의 음원을 제시하였음에도 스펙트럼 특성에 따라 다른 최소인지한계와 어노이언스를 나타내는 것으로 분석되었다.
2) 실험에서 조사된 옥타브밴드별 고무공 충격음의 최소인지한계와 어노이언스 결과에 대해 일원배치 분산분석을 실시하였다. 옥타브밴드를 변수로 한 경우, 유의한 차이가 확인되었다. 이는 주로 스펙트럼의 저음, 고음 구성 비율에 기인한 것으로 사료 된다. 또한, 단일수치평가량을 변수로 한 경우, 유의한 차이가 없는 것으로 확인되었다. 본 실험에서는 기준음원과 비교음원을 제시하고 둘 중에 더 신경쓰이는 음원을 응답하도록 한 실험 설계상의 특성이 있었으며, 또한 단일수치평가량LiA,Fmax로 47dB에서 250Hz 밴드에서 6dB의 증가와 단일수치평가량 55dB에서 250Hz 밴드에서 6dB 증가는 dB 단위 자체의 Log 특성으로 인해 동일한 차이로 인지되기 때문으로 판단된다.
3) 최소인지한계 실험은 기준음원을 중심으로 주파수의 크기를 증가 또는 감소시킨 비교음원을 제시한다. 때문에, 75% 정답률에서 얻어지는 값이 +방향과, –방향의 두 개의 결과가 존재한다. RMS 계산 방법을 통해 최종적인 최소인지한계 단일값을 산출하였다. 그 결과, 63, 125, 250, 500Hz 밴드 순서로 Spectrum A는 4.2dB, 3.4dB, 6.0dB, 4.1dB로 확인되었다. Spectrum B는 6.1dB, 5.1dB, 3.9dB, 3.6dB로 분석되었다.
4) 최소인지한계와 어노이언스 응답의 상관분석 결과, 1dB당 어노이언스 증감률을 %/dB 단위로 표현하였을 때, 옥타브밴드별 최소인지한계 값이 작은 대역과 어노이언스 %/dB가 큰 대역이 일치하는 결과가 나타났다. 이는 조금의 차이도 인지하는 옥타브밴드일수록 dB 차이에 따른 어노이언스 비율도 함께 증가한다는 것으로 해석할 수 있다. 이에 해당하는 옥타브 대역이 Spectrum A는 63, 125Hz 밴드로 확인되었으며 Spectrum B는 250, 500Hz로 확인되었다. 주관적 반응에 영향을 미친 것은 스펙트럼의 자체 특성이 큰 것으로 사료된다.
5) 개정 전 중량충격음 평가지표인 Li,Fmax,Aw와 2022년 개정된 평가지표인 LiA,Fmax를 대상으로 dB 변화량에 따른 SNQ 변화를 옥타브밴드별로 검토하였다. LiA,Fmax지표가 산출할 때, A 가중 보정치가 직접 적용되어 인간의 청감 특성과 더 잘 대응되는 결과가 나타났다. Li,Fmax,Aw지표도 역A특성 곡선을 통해 청감 특성을 반영하고 있으나 A 가중과는 다른 옥타브별 가중치를 사용하고 있기 때문으로 사료된다.
아울러, 주관적 반응 결과와 성능등급을 검토한 경우, 2022년 12월 개정된 바닥충격음 차단성능 등급기준 간격이 4dB인 것과 달리 주파수별 결과에서는 2dB 이하의 차이도 인지하는 것으로 확인되었다. 또한, 성능등급을 만족시키는데 같은 단일수치평가량 dB을 저감할 수 있다면 앞선 결과와 동일하게 Spectrum A는 63, 125Hz 밴드를, Spectrum B는 250, 500Hz 밴드를 저감 하는 것이 효과적일 것으로 판단된다.
본 연구 결과는 바닥충격음 저감방안 설계 및 기술개발 면에서 주관적 반응을 고려한 설계의 기초자료로 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

Apartment houses have weak inter-floor noise characteristics due to the structural characteristics of sharing a floor of limited thickness with the upper and lower floors. As a result, complaints about noise between floors have steadily increased. As the issue of noise between floors has emerged as a social issue, laws and standards for reducing noise between floors are being re-revised. The floor impact sound evaluation method used the method of calculating the excess value according to the reference curve, and the excess value mainly occurred in the 63Hz band. However, as the floor impact sound evaluation method was revised to KS F ISO 717-2 in 2022, the measurement result of floor impact sound was changed to a method of calculating the dB log sum for each octave band. As the evaluation method was revised, the need to consider the entire evaluation frequency band from 63 to 500 Hz, rather than a specific octave band, increased. In addition, previous studies on the subjective response of floor impact sound were mainly conducted with single number quantity. It is time to actively conduct research on subjective responses by frequency.
In this study, we investigate the subjective response to the octave band through auditory experience of JND and annoyance of rubber ball impact sound. Two representative spectrum were used in the auditory perception experiment. Through a preceding research study that clustered rubber ball impact sound measurement data, the spectrum that occupied the largest proportion in the slab thickness of 210 mm was set as Spectrum A, and the spectrum that occupied the largest proportion in the slab thickness of 110 to 180 mm was set as Spectrum B.
In addition, for comparison according to the single number quantity for each spectrum, 47, 51, and 55dB were set as. The octave band ranged from 1/1 octave band of the evaluation frequency bands 63, 125, 250, and 500Hz, and the dB change value presented sound sources with changes of ±2, 4, 6dB. A total of 83 subjects of various ages participated, and the experiment was conducted by listening to the sound source presented through headphones and responding to an online questionnaire.
As a result of the study, first, the subject''s JND and annoyance responses were analyzed using the Probit regression analysis method. Based on these results, a Kruskal wallis H Test was performed for each variable, and a correlation analysis was performed for JND and annoyance results. In addition, the subjective response results investigated in this experiment were compared with the evaluation index and 4 class.
The results of this study are summarized and presented below.
1) According to the characteristics of Spectrum A and B, even though the same 2dB sound source was presented to the same subject, it was analyzed that each octave band showed different JND and annoyance.
2) Kruskal wallis H Test was performed on the JND and annoyance results of the rubber ball impact sound for each octave band investigated in the experiment. When the octave band was used as a variable, a significant difference was confirmed. This is considered to be mainly due to the composition ratio of low frequency and high frequency in the spectrum. In addition, when single number quantity was used as a variable, it was confirmed that there was no significant difference. In this experiment, there was a characteristic of the experimental design in which a reference sound source and a comparison sound source were presented, and the more annoyed sound source was selected among the two. In addition, an increase of 6dB in the 250Hz band at 47dB as a single number quantity and a 6dB increase in the 250Hz band at 55dB in a single number quantity are perceived as the same difference due to the log characteristics of the dB unit itself.
3) In the JND experiment, there is a comparative sound source whose frequency is increased or decreased centering on the reference sound source. Therefore, the value obtained from the 75% correct answer rate has two results, one in the + direction and the other in the – direction. The final JND single value was calculated through the RMS calculation method. As a result, Spectrum A was confirmed to be 4.2dB, 3.4dB, 6.0dB, and 4.1dB in the order of 63, 125, 250, and 500Hz bands. Spectrum B was 6.1dB, 5.1dB, 3.9dB, and 3.6dB.
4) As a result of the correlation analysis between JND and annoyance response, the band with a small JND value for each octave band and the band with a large annoyance %/dB matched. This can be interpreted as the fact that the annoyance ratio according to the dB difference increases as the octave band recognizes even a little difference. Corresponding octave bands were identified as 63, 125 Hz in Spectrum A and 250, 500 Hz in Spectrum B. It is believed that the characteristic of Spectrum has a great influence on the subjective response.
5) The SNQ change according to the amount of dB change was reviewed for each octave band for Li,Fmax,Aw, the pre-revision weight impact sound evaluation index and LiA,Fmax, the revised evaluation index in 2022. When the LiA,Fmax index was calculated, the A weighted correction value was directly applied, resulting in a better match with human hearing characteristics. It is considered that the Li,Fmax,Aw index also reflects the hearing characteristics through the inverse A characteristic curve, but uses weights for each octave that are different from the A weighting.
In addition, when the subjective response results and performance ratings were reviewed, it was confirmed that, unlike the floor impact sound blocking performance rating standard interval revised in December 2022, the interval was 4 dB, differences of less than 2 dB were recognized in the results for each frequency. In addition, if the same single number quantity dB can be reduced to satisfy the performance class, it is considered effective to reduce the 63 and 125 Hz bands for Spectrum A and the 250 and 500 Hz bands for Spectrum B as in the previous results.
The results of this study are expected to be used as basic data for designing a floor impact sound reduction method and considering subjective responses in terms of technology development.