실내음향 관리의 ABCDs - 흡음

실내음향 관리의 원칙인 ABCD 중에서 A를 의미하는 흡음(Absorb)에 대해서 알아봅니다.



현대의 오피스 환경에서는 창의성과 투명성을 극대화하기 위해 오픈한 공간이 주목받고 있습니다. 오픈 오피스 인테리어는 노출된 천장, 투명유리 회의실, 그리고 칸막이 제거 등의 디자인 요소를 적용하여 협업과 의사소통을 촉진하고자 하는 시도가 많아지고 있습니다. 그러나 이러한 디자인의 선택은 음향적인 측면에서 고려되어야 합니다. 실내 음향을 효과적으로 관리하기 위해서는 ABCD 원칙을 기억하는 것이 중요합니다. 이는 소리를 흡수하는 흡음(Absorb), 소리를 막는 차음(Block), 소리로 소리를 제어하는 중화(Cover), 그리고 소리를 흩뿌리는 확산(Diffuse)을 의미합니다. 실내공간의 음향설계 및 관리는 이 네 가지 솔루션을 적절히 조합하여 사용하는 것이 필요합니다. 오늘은 그 중에서도 A(Absorb), 흡음에 대해 자세히 알아보도록 하겠습니다.

흡음이란?



흡음은 소리를 흡수하는 과정을 의미합니다. 소리는 구멍이 많은 다공성 재료를 통과할 때 더 효과적으로 흡수됩니다. 이 원리를 활용하여 공간 내에서 소리의 반사를 줄일 수 있습니다. 흡음재는 이러한 특성을 가진 재료로, 다공질형, 판진동, 공동공명기형으로 나뉩니다. 전통적으로는 스폰지, 광모(Mineral Wool), 패브릭과 같이 통기성이 있거나 섬유로 제작되었지만, 최근에는 금속이나 나무를 이용하여 특정 주파수 대역에서 선택적으로 흡음되는 제품들이 더 많이 사용되고 있습니다. 흡음재를 선택할 때는 반드시 가청 주파수 대역에서 목표 흡음을 골고루 만족시킬 수 있도록 적절히 선택해야 합니다.

다공질형 흡음재 (Porous Absorber)



다공질형 흡음재는 표면과 내부에 미세한 구멍이 있는 재료로 만든 흡음재를 지칭합니다. 이 재료의 표면으로 들어온 음파는 좁은 틈 사이의 공기로 전파되면서 주변 벽과의 마찰이나 점성 저항에 의해 음의 일부가 열로 변환되어 소멸됩니다. 카펫, 직물, 통기성 있는 석고 글라스울(Glass Wool), 암모(Rock Wool), 광모(Mineral Wool), 식물 섬유류, 발포 플라스틱, 폴리에스테르 등이 이러한 흡음재에 속합니다. 다공성 흡음재는 주로 중고주파수에서 높은 흡음 효과를 나타냅니다. 그러나 저주파에서는 흡음 효과가 급격히 감소하므로, 이를 보완하기 위해 두께를 늘리거나 후면의 공기층(Cavity) 두께를 증가시키는 등의 조치가 필요합니다. 또한, 피복이나 페인트 도장으로 통기성이 없어지면 흡음이 전혀 이루어지지 않을 수 있습니다.

판진동 흡음재 (Membrane)



판진동 흡음재는 합판, 섬유판, 석고보드, 석면 플레이트, 플라스틱 판 등의 얇은 판을 활용하여 소리를 흡수하는 방식입니다. 이 유형의 흡음재에 음파가 충돌하면 판이 진동하면서 음 에너지 일부가 내부 마찰에 의해 소멸됩니다. 판과 배후 공기층에 따라 주로 80~300 Hz의 주파수에서 발생하는 공진 주파수 부근의 소리를 선택적으로 흡수합니다. 판이 얇을수록 막진동이 발생하므로 추가로 다공질 흡음재를 배후 공기층에 부착하면 두 재료의 장점이 중첩되어 특히 넓은 주파수 범위에서 흡음율이 증가합니다. 다만, 주파수에 따라 최대 흡음률이 변하므로 전문가의 조언이 필요합니다. 음파가 충돌하면 구멍 부분의 공기는 음파와 결합하여 앞뒤로 진동하며, 특히 공진 주파수 부근에서는 공기의 진동이 증가하여 음 에너지가 열 에너지로 전환되어 최대 흡음이 이루어집니다.

공동공명기형 흡음재



헬름홀츠(Hemholtz)의 원리를 활용한 흡음재에는 단일공동공명기, 천공판 공명기, 슬릿 공명기 등이 있습니다. 이러한 공명기는 구멍의 구조에 따라 다양한 종류가 존재하며, 서로 다른 깊이의 구멍이나 슬롯을 만들어 음파의 공진을 유도하여 특정 주파수 대역의 소리를 선택적으로 감소시킵니다. 나무나 금속 석고 등이 사용되며, 단일공동공명기를 활용한 예로는 구멍이 뚫린 타일, 블록, 도자기 항아리, 유리병이 콘크리트에 삽입된 것 등이 있습니다.

다공질형 흡음재는 높은 주파수에서, 판진동형 흡음재는 중간 주파수에서, 중공형 흡음재는 선택한 주파수 대역에서 흡음율이 높습니다. 따라서 이러한 다양한 흡음재를 조합하여 가청 주파수 대역에서 고르게 흡음율을 높이는 설계가 필요합니다.



토넥스의 흡음 Simulation




저희 (주)토넥스에서는 해외 흡음 가이드라인에 맞춰서 다음과 같은 순서로 필요한 흡음재의 종류, 면적 및 수량을 무료로 분석해 드리고 있습니다.

1. 공간의 유형 및 목표 잔향시간을 설정

2. 현 잔향시간 분석

3. 목표 잔향시간 달성을 위한 필요 흡음면적 분석(Simulation)

4. 흡음재 제안

5. 실측 및 레포팅 (실측은 비용이 청구됩니다)


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실내음향 관리의 ABCDs - 차음재
실내음향 관리의 ABCDs 중 B에 해당하는 차음재(Block)에 대해 소개합니다.