소음이론
소음의 정의, 용어,
단위와 표현
소음의 정의
- 1) 소리
- 물체의 진동에 의하여 발생한 파동으로서 인간의 청력기관이 감지 할 수 있는 공기의 압력변화이며, 소리는 물리적인 측면에서 음파라고 한다.
- 2) 소음
- 인간에게 불쾌감을 주고, 감각적으로 원하지 않는 소리(Unwanted Sound)의 총칭이다.
소음은 작업능률을 저하시키고 인간의 일상생활을 방해하며 청력장애를 일으킬 수 있는 요소이다.
소음의 기초용어
- 1) 파장(λ)
- 정현파의 파동에서 마루와 마루간의 거리
단위 : m(길이단위)
- 2) 주기(T)
- 한 파장이 전파되는 데 소요되는 시간
단위 : sec
- 3) 주파수(f)
- 1초 동안 압력변화(음파의 소밀)가 반복되는 cycle의 수
단위 : Hz
- 4) 진폭(Pmax)
- 진동하는 입자에 의해 발생하는 최대변위치
단위 : m(길이단위)
- 5) 실효치(Prms)
- 음파의 에너지 평균값
단위 : m(길이단위)
- 6) 음속(C)
- 음파가 1초 동안에 전파하는 거리
단위 : m/sec
소음의 단위와 표현
- 1) 데시벨(dB)
- 사람의 감각량은 자극량에 대수적(로그 함수)으로 비례하여 변하는 것을 이론으로 하여 음의 세기량 또는 음의 압력량의 크기를 나타내는 단위이다.
- 2) 음의 세기 레벨(Sound Intensity Level : SIL)
$SIL = 10\,\,\textrm{log}\left (\frac{I}{I_0{}{}}\right )\,(dB)$
$I$ : 대상음의 세기 (W/m2)
$I_0$ : 최소가청음의 세기 (10-12 W/m2)
$I_0$ : 최소가청음의 세기 (10-12 W/m2)
- 3) 음압 레벨(Sound Pressure Level : SPL)
$SPL=20 \,\, \textrm{log}\left (\frac{P}{P_{0}}\right )\, (dB)$
$P$ : 대상음의 음압실효치 (N/m2)
$P_0$ : 최소음압 실효치 (2×10-5 N/m2)
$P_0$ : 최소음압 실효치 (2×10-5 N/m2)
- 4) 음향 파워 레벨(Sound Power Level : PWL)
$PWL=10 \,\,\textrm{log}\frac{W}{W_0}\,(dB)$
$W$ : 대상음의 음향파워 (W)
$W_0$ : 최소가청음의 음향파워 (10-12 W)
$W_0$ : 최소가청음의 음향파워 (10-12 W)
- 5) SIL과 SPL의 관계
$SIL=10\,\,\textrm{log}\left (\frac{p^{2}}{4\times 10^{-10}} \right )=20\,\,\textrm{log}\left (\frac{{p}}{2\times 10^{-5}} \right )=SPL$
- 6) SPL과 PWL의 관계
$PWL=10\,\,\textrm{log}\left ( \frac{I\times S}{10^{-12}} \right )= 10\,\, \textrm{log}\left ( \frac{I}{10^{-12}} \right )+10\,\,\textrm{log}\,(S)=SIL(or\, SPL)+10\,\,\textrm{log}\,S$
$\therefore SPL=PWL-10\,\,\textrm{log}\,(S)$
- 7) 소음레벨(SL)
- 소음계의 청감보정회로(A, B, C)를 보정하여 측정한 값, dB(A), dB(C) 등.
$SL=SPL+L_{R}\,\,[dB(A)]$
$L_{R}$ : 청감보정회로에 의한 주파수 대역별 보정치
- 8) 등청감곡선(Equal Loudness Curve)
1 kHz 순음을 기준으로 하여 각 주파수별 동일한 크기로 인지되는 음압레벨을 이은 곡선이다.
- 9) 청감보정회로(Weighting Network)
소음계의 마이크로폰으로부터 지시계기까지의 종합주파수 특성을 청감에 근사시키기 위한 전기회로의 형식이다.
dB(A)의 청감보정치
| 중심주파수(Hz) | 63 | 125 | 250 | 500 | 1K | 2K | 4K | 8K |
| 보정치(dB) | -26 | -16 | -9 | -3 | 0 | +1 | +1 | -1 |
- 10) 주파수분석(Frequency Analysis)
소음측정 시 대상소음원이 순음이 아니고 복합음으로 존재하기 때문에 음원의 성분을 주파수별로 분석하는 것을 주파수분석이라 한다.
