국내 공연장의 객석 조건에 따른 잔향시간의 변화에 관한...

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국내 공연장의 객석 조건에 따른 잔향시간의 변화에 관한 연구A study on the change of reverberation time by according to the seat condition of hall

○ 이 국 현* 김 남 돈** 김 재 수*** 1)

Lee, Kook-Hyun, Kim, Nam-Don, Kim, Jae-Soo

…………………………………………………………………………………………………………………………………Abstract

최근 문화생활에 대한 욕구가 증가하여 다양한 문화 행사를 할 수 있는 공연장의 수요가 늘고 있다. 따라서 건립단계에서 음향

시뮬레이션을 이용한 최적화 된 음향설계를 통해 설계 및 시공이 되고 있으며, 개관전에 현장 측정을 통해 공연장의 음향성능을

평가하고 있다. 그러나 음향성능을 평가할 때 공석 시로 측정하기 때문에 만석 시 공연장의 음향상태를 파악하기가 상당히 어렵다. 따라서

음향 시뮬레이션 시 객석의 공석과 만석 시 흡음률을 입력하여 공연장의 잔향시간을 예측 하고 있으나, 객석의 흡음률 자료는 공석 시

0.31~0.67 만석 시 0.44~0.91로 큰 차이가 있어 그 값을 신뢰하기가 매우 어려운 실정이다. 이러한 관점에서 본 연구는 음향 설계

시 사용하는 국내 객석의 흡음률 자료를 토대로 음향 시뮬레이션에 의한 공석과 만석 시 잔향시간을 파악해 보았다. 또한 이러한 자료

를 현장 측정을 통해 실측한 공석 시 잔향시간과 회귀분석을 통해 예측한 만석 시 잔향시간과 비교 하여 음향설계 시 최적화 된

객석의 흡음률 자료를 제안하고자 하였다.

…………………………………………………………………………………………………………………………………키워드 : 예술회관, 음향특성

Keywords : Art Hall, Acoustic Characteristics…………………………………………………………………………………………………………………………………

(a) 예술의 전당 평면도 (b) 예술의 전당 단면도

(c) 계명 아트센터 평면도 (d) 계명 아트센터 단면도

1. 서 론

최근 국민들의 의식수준 향상으로 다양한 공연이 가능한 공

연장의 건립이 늘고 있는 추세이다. 따라서 초기 건립단계부

터 음향 시뮬레이션을 이용한 최적화 된 음향설계를 통해 설

계 및 시공이 되고 있으며, 개관전에 현장 측정을 통해 공연

장의 음향성능을 평가하고 있다. 그러나 음향성능을 평가할 때

공석 시로 측정하기 때문에 만석 시 공연장의 음향상태를 파악하기가

상당히 어렵다. 따라서 음향 시뮬레이션 시 객석의 공석과 만석 시 흡

음률을 입력하여 공연장의 잔향시간을 예측 하고 있으나, 객석의 흡

음률 자료는 공석 시 0.31~0.67 만석 시 0.44~0.91로 큰 차이가

있어 그 값을 신뢰하기가 매우 어려운 실정이다.

이러한 관점에서 본 연구는 음향 설계 시 사용하는 국내 객석의

흡음률 자료를 토대로 음향 시뮬레이션에 의한 공석과 만석 시 잔

향시간을 파악해 보았다. 또한 이러한 자료를 선행 연구2)

1)에서 현

장 측정을 통해 실측한 공석 시 잔향시간과 선행 연구2) 된 회귀

분석을 통해 예측한 만석 시 잔향시간과 비교 하여 음향설계

시 최적화 된 객석의 흡음률 자료를 제안하고자 하였다.

2. 연구방법 및 내용

2.1 국내 공연장의 개요

공연장의 음향 특성은 규모, 평면형태, 체적, 실내표면과 마

* 정회원, 원광대학교 대학원, 석사과정** 정회원, 원광대학교 대학원, 박사과정

*** 정회원, 원광대학교 건축학부 교수, 공학박사

1) 최둘,박영지,김남돈,김재수 ; “예술의전당 오페라극장의 건측음향성능 평가” 대한환경 공학회, 2009. 4. 30.

한성규,김대군,김남돈,김재수 ; “가변형 다목적 홀의 음향성능 평가에 관한 연구”대한 환경 공학회, 2009. 4. 30.

최둘,한성규,김남돈,김재수 ; “G 과학관 대극장의 건축음향성능 평가”대한 환경공학회, 2009. 4. 30.

2) 이국현,박영지,김재수 ; “공연장 객석의 공석과 만석에 따른 잔향시간의 변화에관한 연구” 대한 환경 공학회, 2009. 4. 30.

감 재료 등에 영향을 크게 받는다. 특히, 객석의 경우 공연장

의 공석과 만석 시 잔향시간의 변화에 가장 많은 영향을 미치

고 있다. 따라서 이러한 객석의 조건변화가 음향설계 시 최대

의 변수로 작용하므로 본 연구에서는 최근에 건립되어 객석의

형태와 재질이 비슷한 국내 공연장을 대상으로 연구 하였다.

표 1. 대상 국내 공연장의 제원

장소 구분 예술의 전당 계명 아트센터 과천 과학관

제

원

체 적 약 52,000㎥ 37,407㎥ 약 10,833㎥길 이 79m 70m 43.5m

폭 70m 54m 26.22m천정고 23.7m 17.7m 10.7m좌석수 2,305석 2,300여석 649석

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그림 3. 현장 측정 시 측정모습

(e) 과천 과학관 평면도 (f) 과천 과학관 단면도

그림 1. 대상 국내 공연장의 평면도 및 단면도

1

1

(a) 예술의 전당의 음선 추적도 (b) 계명 아트센터 음선추적도

1

(c) 과천 과학관 음선추적도

그림 2. 컴퓨터 시뮬레이션을 이용한 음선추적도

2.2 Computer simulation 이용한 건축음향성능 예측

대상 공연장의 음압분포 및 실내음향 파라메타의 예측분석

은 음선추적법과 허상법에 의한 3차원 컴퓨터 시뮬레이션을

이용하였으며 사용 프로그램은 Odeon 4.21이다. 각 공연장의

컴퓨터 시뮬레이션을 이용한 음선추적도는 그림 2.와 같다.

2.3 현장 측정을 통한 건축음향성능 평가

측정기기는 실내음향측정을 위해 01dB사의 Symphonie중에

서 dBBATI를 사용하였다. 현장측정 시 실제 측정모습은 그

림 3.과 같다.

2.4 건축 음향설계 시 사용하는 객석 흡음률의 조건

공연장의 음향 특성은 마감 재료의 흡음률에 영향을 크게

받는다. 그 중 객석의 흡음률은 공연장의 공석과 만석 시 잔

향시간을 예측할 수 있는 자료이다. 국내 객석의 공석과 만

석 시 흡음률은 표 2.와 같다.

표 2. 객석의 공석 및 만석 시 흡음률

구 분 재 료 명(Material) 조 건 주 파 수(Hz)

125 250 500 1k 2k 4k① 의자(천으로 마감 90×55cm) 공석 시 0.44 0.56 0.67 0.74 0.83 0.87

만석 시 0.55 0.86 0.83 0.87 0.90 0.87② 의자(구멍뚫린 천으로 마감) 공석 시 0.19 0.37 0.56 0.67 0.61 0.59

만석 시 0.39 0.57 0.80 0.94 0.92 0.87③ 의자(통기성 천 의자) 공석 시 0.15 0.25 0.40 0.45 0.45 0.40

만석 시 0.25 0.40 0.55 0.65 0.65 0.60④ 의자(극장용 고급의자) 공석 시 0.08 0.21 0.31 0.30 0.29 0.30

만석 시 0.44 0.51 0.61 0.63 0.60 0.56⑤ 의자(고도부키 제작 4월 측정) 공석 시 0.20 0.41 0.42 0.44 0.44 0.41

만석 시 0.47 0.59 0.71 0.71 0.66 0.64

3. 분석 및 고찰

3.1 국내 공연장의 공석 시 음향성능 비교

3.1.1 예술의 전당 오페라 극장의 공석 시 잔향시간 비교

예술의 전당 오페라 극장의 공석 시 현장 측정된 잔향시간

을 토대로 각 객석의 공석 시 시뮬레이션을 비교한 결과는

표 3. 및 그림 4.와 같다.

표 3. 공석 시 예술의 전당 오페라극장 잔향시간


125 250 500 1k 2k 4k① 의자(천으로 마감 90×55cm) 공석 시 1.84 1.80 1.66 1.60 1.47 1.24② 의자(구멍뚫린 천으로 마감) 공석 시 2.42 2.22 1.81 1.68 1.64 1.39③ 의자(통기성 천 의자) 공석 시 2.53 2.59 2.12 1.95 1.84 1.60④ 의자(극장용 고급의자) 공석 시 2.81 2.85 2.47 2.43 2.40 1.76⑤ 의자(고도부키 제작 4월 측정) 공석 시 2.36 2.08 2.05 1.96 1.85 1.59⑥ 현장 측정 공석 시 2.54 2.20 2.04 1.92 1.75 1.33

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

125 250 500 1000 2000 4000주파수(Hz)

잔향

시간

(초)

① 공석 시(천으로 마감)

② 공석 시(구멍뚫린 천으로 마감)

③ 공석 시(통기성 천 의자)

④ 공석 시(극장용 고급의자)

⑤ 공석 시(고도부키 제작 의자)

⑥ 공석 시(현장측정 결과)

(a) 현장측정과 시뮬레이션 잔향시간 비교

-1.0

-0.5

0.0

0.5

1.0

125 250 500 1000 2000 4000

주파수(Hz)

잔향

시간

차이

(초)

현장측정-①

현장측정-②

현장측정-③

현장측정-④

현장측정-⑤

(b) 현장측정과 각 시뮬레이션의 차이

그림 4. 예술의 전당 오페라 극장의 공석시 잔향시간 비교

그림 4.를 보면 각 재료의 흡음률에 따라 잔향시간이 변화

함을 알 수 있다. 이러한 자료를 토대로 현장 측정 시 잔향

시간과 가장 근접한 재료는 ③번 통기성 천으로 마감된 의자

와 ⑤번 고도부키 회사에서 제작한 의자로 볼 수 있다.

- 3 -

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

125 250 500 1000 2000 4000주파수(Hz)

잔향

시간

(초)

공석 시 적정 잔향시간

⑥ 현장측정

(a) 예술의 전당의 현장측정과 시뮬레이션 비교

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

125 250 500 1000 2000 4000

주파수(Hz)

잔향

시간

(초)


⑥ 현장측정

(b) 계명 아트센터의 현장측정과 시뮬레이션 비교

3.1.2 계명 아트센터의 공석 시 잔향시간 비교

계명 아트센터의 공석 시 현장 측정된 잔향시간을 토대로

각 객석의 공석 시 시뮬레이션을 비교한 결과는 표 4. 및 그

림 5.와 같다.

표 4. 공석 시 계명 아트센터의 잔향시간



0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

125 250 500 1000 2000 4000

주파수(Hz)

잔향

시간

(초)








-1.0

-0.5

0.0

0.5

1.0

125 250 500 1000 2000 4000

주파수(Hz)

잔향

시간

차이

(초)

현장측정-①

현장측정-②

현장측정-③

현장측정-④

현장측정-⑤


그림 5. 계명 아트센터의 공석 시 잔향시간 비교

그림 5.를 보면 현장 측정 시 잔향시간과 가장 근접한 재료

는 ③번 통기성 천으로 마감된 의자와 ⑤번 고도부키 회사에

서 제작한 의자로 볼 수 있다.

3.1.3 과천 과학관의 공석 시 잔향시간 비교

과천 과학과의 공석 시 현장 측정된 잔향시간을 토대로 각 객

석의 공석 시 시뮬레이션을 비교한 결과는 표 5. 및 그림 6.과

같다.

표 5. 공석 시 과천국립과학관 잔향시간



0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

125 250 500 1000 2000 4000

주파수(Hz)

잔향

시간

(초)








-1.0

-0.5

0.0

0.5

1.0

125 250 500 1000 2000 4000

주파수(Hz)

잔향

시간

차이

(초)

현장측정-①

현장측정-②

현장측정-③

현장측정-④

현장측정-⑤


그림 6. 과천 과학관의 공석 시 잔향시간 비교

그림 6.을 보면 현장 측정 시 잔향시간과 가장 근접한 재료는 ②

번 구멍 뚫린 천으로 마감된 의자와 ③번 통기성 천으로 마감된

의자 그리고 ⑤번 고도부키 회사에서 제작한 의자로 볼 수 있다.

3.1.4 공석 시 적정 흡음률 산정

위의 공석 시 자료를 토대로 공석 시 현장 측정한 잔향시간과

가장 근접한 재료인 ③번과 ⑤번 재료의 공석시 흡음률을 평

균해 본 결과는 표 6. 과 같으며, 그 결과를 토대로 음향시뮬레

이션을 통해 현장 측정 시 자료와 비교해 본 결과는 그림 7.과

같다.

표 6. 공석 시 각 주파수별 적정 흡음률

재 료 명(Material) 주 파 수(Hz)125 250 500 1k 2k 4k

공석 시 객석의 적정 흡음률 0.18 0.33 0.41 0.45 0.45 0.41

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125 250 500 1k 2k 4k① 의자(천으로 마감 90×55cm) 만석 시 1.64 1.29 1.21 1.14 1.13 1.06② 의자(구멍뚫린 천으로 마감) 만석 시 1.83 1.52 1.26 1.06 1.10 1.06③ 의자(통기성 천 의자) 만석 시 1.93 1.61 1.42 1.29 1.28 1.21④ 의자(극장용 고급의자) 만석 시 1.76 1.49 1.33 1.28 1.31 1.23⑤ 의자(고도부키 제작 4월 측정) 만석 시 1.77 1.43 1.29 1.24 1.26 1.22

0.00

1.00

2.00

3.00

4.00

125 250 500 1000 2000 4000

주파수(Hz)

잔향

시간

(초)


현장측정

(c) 국립 과천 과학관의 현장측정과 시뮬레이션 비교

그림 7. 공석 시 현장측정과 시뮬레이션의 잔향시간 비교

표 6. 및 그림 7.을 보면 공석 시 적정 흡음률을 토대로 알아

본 음향 시뮬레이션의 결과 3가지 공연장 모두 현장측정 결과

값과 상당히 비슷한 값을 보임을 알 수 있다. 따라서 공석 시

표 6.의 흡음률을 갖는 재료를 선택하여 음향 설계를 할 경우

최적화 된 공연장의 객석 흡음률을 갖게 되어 공연장의 목적에

적합한 잔향시간을 얻을 것으로 판단된다.

3.2 공연장의 만석 시 음향성능 비교

3.2.1 예술의 전당 오페라 극장의 만석 시 잔향시간 비교

예술의 전당 오페라 극장의 회귀분석을 통한 예측식의 잔향

시간과 각 객석의 만석 시 시뮬레이션을 비교한 결과는 7.

및 그림 8.과 같다.

표 7. 만석 시 예술의전당 오페라 극장 잔향시간


125 250 500 1k 2k 4k① 의자(천으로 마감 90×55cm) 만석 시 1.63 1.45 1.50 1.47 1.38 1.24② 의자(구멍뚫린 천으로 마감) 만석 시 1.93 1.89 1.53 1.43 1.37 1.24③ 의자(통기성 천 의자) 만석 시 2.21 2.12 1.84 1.66 1.61 1.39④ 의자(극장용 고급의자) 만석 시 1.84 1.89 1.75 1.71 1.66 1.43⑤ 의자(고도부키 제작 4월 측정) 만석 시 1.78 1.73 1.62 1.61 1.60 1.38⑥ 회귀분석을 통한 예측식 분석 만석 시 2.14 1.89 1.72 1.63 1.50 1.24

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

125 250 500 1000 2000 4000

주파수(Hz)

잔향

시간

(초)

① 만석 시(천으로 마감)

② 만석 시(구멍뚫린 천으로 마감)

③ 만석 시(통기성 천 의자)

④ 만석 시(극장용 고급의자)

⑤ 만석 시(고도부키 제작 의자)

⑥ 만석 시(예측식 분석)

(a) 회귀분석 예측식 결과와 시뮬레이션 잔향시간 비교

-1.0

-0.5

0.0

0.5

1.0

125 250 500 1000 2000 4000

주파수(Hz)

잔향

시간

차이

(초)

예측식분석-①

예측식분석-②

예측식분석-③

예측식분석-④

예측식분석-⑤

(b) 회귀분석 예측식 결과와 각 시뮬레이션의 차이

그림 8. 예술의 전당 오페라 극장의 만석 시 잔향시간 비교

그림 8.을 보면 회귀분석을 통한 예측식의 잔향시간과 가장

근접한 재료는 ③번 통기성 천으로 마감된 의자와 ④번 극장

용 고급의자 그리고 ⑤번 고도부키 회사에서 제작한 의자와

볼 수 있다.

3.2.2 계명 아트센터의 만석 시 잔향시간 비교

계명 아트센터의 공석 시 현장 측정된 잔향시간을 토대로

각 객석의 만석 시 시뮬레이션을 비교한 결과는 표 8. 및 그

림 9.와 같다.

표 8. 만석 시 계명아트센터 잔향시간


125 250 500 1k 2k 4k① 의자(천으로 마감 90×55cm) 만석 시 1.48 1.29 1.30 1.27 1.27 1.15② 의자(구멍뚫린 천으로 마감) 만석 시 1.58 1.50 1.32 1.21 1.25 1.15③ 의자(통기성 천 의자) 만석 시 1.78 1.57 1.54 1.44 1.42 1.27④ 의자(극장용 고급의자) 만석 시 1.56 1.48 1.48 1.44 1.45 1.27⑤ 의자(고도부키 제작 4월 측정) 만석 시 1.52 1.42 1.38 1.38 1.42 1.24⑥ 회귀분석을 통한 예측식 분석 만석 시 1.76 1.64 1.54 1.47 1.40 1.13

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

125 250 500 1000 2000 4000주파수(Hz)

잔향

시간

(초)








-1.0

-0.5

0.0

0.5

1.0

125 250 500 1000 2000 4000

주파수(Hz)

잔향

시간

차이

(초)

예측식분석-①

예측식분석-②

예측식분석-③

예측식분석-④

예측식분석-⑤


그림 9. 계명 아트센터의 만석 시 잔향시간 비교

그림 9.를 보면 현장 회귀분석을 통한 예측식의 잔향시간과

가장 근접한 재료는 ③번 통기성 천으로 마감된 의자와 ④번

극장용 고급의자 그리고 ⑤번 고도부키 회사에서 제작한 의

자와 볼 수 있다.

3.2.3 국립 과천 과학관의 만석 시 잔향시간 비교

국립 과천 과학과의 공석 시 현장 측정된 잔향시간을 토대

로 각 객석의 만석 시 시뮬레이션을 비교한 결과는 표 9. 및

그림 10.과 같다.

표 9. 만석 시 과천과학관 잔향시간

- 5 -

⑥ 회귀분석을 통한 예측식 분석 만석 시 1.61 1.47 1.31 1.31 1.27 1.17

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

125 250 500 1000 2000 4000

주파수(Hz)

잔향

시간

(초)

만석시 적정 잔향시간


(a) 예술의 전당의 회귀분석 예측식 결과와 시뮬레이션 비교

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

125 250 500 1000 2000 4000주파수(Hz)

잔향

시간

(초)



(b) 계명 아트센터의 회귀분석 예측식 결과와 시뮬레이션 비교

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

125 250 500 1000 2000 4000주파수(Hz)

잔향

시간

(초)


예측식 분석

(c) 국립 과천 과학관의 회귀분석 예측식 결과와 시뮬레이션 비교

그림 11. 만석 시 회귀분석 예측식 결과와 시뮬레이션의 잔향시간 비교

0.0

1.0

2.0

3.0

4.0

125 250 500 1000 2000 4000주파수(Hz)

잔향

시간

(초)








-1.0

-0.5

0.0

0.5

1.0

125 250 500 1000 2000 4000

주파수(Hz)

잔향

시간

차이

(초)

예측식분석-①

예측식분석-②

예측식분석-③

예측식분석-④

예측식분석-⑤


그림 10. 과천 과학관의 만석 시 잔향시간 비교

그림 10.을 보면 회귀분석을 통한 예측식의 잔향시간과 가

장 근접한 재료는 ④번 극장용 고급의자와 ⑤번 고도부키 회

사에서 제작한 의자로 볼 수 있다.

3.2.4 만석 시 적정 흡음률 산정

위의 공석 시 자료를 토대로 회귀분석을 통한 만석 시 잔향시간과

가장 근접한 재료인 ③번, ④번, ⑤번 재료의 만석 시 흡음률을

평균해 본 결과는 표 10. 과 같으며, 그 결과를 토대로 음향시뮬

레이션을 통해 회귀분석을 통한 만석 시 잔향시간과 비교해 본 결과

는 그림 11.과 같다.

표 10. 만석 시 각 주파수별 적정 흡음률

재 료 명(Material) 주 파 수(Hz)125 250 500 1k 2k 4k

만석 시 객석의 적정 흡음률 0.39 0.50 0.62 0.66 0.64 0.60

표 10. 및 그림 11.을 보면 만석 시 적정 흡음률을 토대로

알아본 음향 시뮬레이션의 결과 3가지 공연장 모두 현장측정

결과 값 토대로 알아낸 회귀분석 예측식의 결과 값과 상당히

비슷한 값을 보임을 알 수 있다. 또한 대상 공연장의 경우

500Hz에서 평균이 예술의 전당 1.74초, 계명아트센터 1.44

초, 과천 과학관 1.32초로 각 각의 목적에 맞는 최적잔향시

간에 거의 만족한 값을 나타냈다. 따라서 만석 시 표 10.의

흡음률을 갖는 재료를 선택하여 음향 설계를 할 경우 최적화

된 공연장의 객석 흡음률을 갖게 되어 공연장의 목적에 적합한

잔향시간을 얻을 것으로 판단된다.

4. 결론

선행연구 결과와 음향시뮬레이션을 통한 잔향시간 예측 결

과를 토대로 음향 설계 시 객석의 적정 흡음률 성정에 대한

결과는 다음과 같다.

3개의 국내 공연장을 대상으로 공석과 만석 시 음향 시뮬레

이션을 통해 최적화 된 흡음률을 선정하여 실제 현장 측정

된 자료와 회귀분석을 통한 예측식과 비교해 본 결과 각 주

파수별로 거의 비슷한 값을 보여, 상당히 신뢰성 있는 결과

를 제시하고 있다. 따라서 이러한 자료는 향후 건축음향 설

계 시 객석의 공석과 만석 시 적정 흡음률을 설계자로 하여

금 선택 할 수 있어 공연장의 음향 설계 시 유용한 자료로

활용될 수 있을 것으로 사료된다.

참 고 문 헌

1. 김재수 ; 건축음향설계(개정 3판), 세진사, 2008.2.

2. 김재수, 양만우 ; 건축음향설계방법론, 도서출판 서우, 2001.9.

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Mcgraw-hill book company, 1972

10. Heinrich Kuttruff, Room Acoustics, Elsevier Applied

Science, 1991

국내 공연장의 객석 조건에 따른 잔향시간의 변화에 관한...

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