실내 음향 설계 사례 및 문제점ⅰ. 서론건축행위의 일차적인 목표는 사람들이 안전하고 쾌적하게 생활할 수 있는 공간을 조성해주는데 있기 때문에 건축물을 계획하고 설계, 시공하는 과정에서 이에 대한 고려는 필수적이다. 그 중에서 소음방지계획은 쾌적한 거주공간의 창출뿐만 아니라 프라이버시 확보를 위해서도 당연히 고려해야 하는 성능항목이 되고 있다. 더구나 건축공간의 고밀화나 생활패턴의 변화, 교통기관이나 생산시설의 발전에 따른 소음발생원의 증가와 발생소음레벨의 증대 등 최근의 추세는 건축물에 있어서 소음방지설계의 중요성을 재인식시키고 있다.건축공간에 대한 실내 음향 설계의 목표는 첫째, 주위에 신경 쓰지 않고 소리를 낼 수 있도록 하기 위함이고, 둘째, 듣고 싶은 소리를 잘 들을 수 있도록 하기 위함이며, 셋째, 듣고 싶지 않은 소리를 듣지 않도록 하기 위함이다. 이와 같은 세 가지 목표가 제대로 달성되기 위해서는 건축물의 계획, 설계, 시공 등 건축행위 전 과정에서 세심한 배려와 관심이 선행되어야 하나 아직까지도 소홀히 취급되고 있다는 느낌이다. 따라서 건축공간에 대한 음향 설계의 필요성과 관심을 제고시키기 위해, 실제 사례를 언급하여 설명하려고 한다.ⅱ. 본론? 기본 사항)? 장 소 : 대전 보건대학 강당? 체 적 : 5627? 표 면 적 : 3080? 좌 석 : 650석1. 강당의 목적이 강당은 클래식 위주의 음악당이 아닌 다목적 홀로서 주로 전기 음향 시스템을 사용하는 것을 주목적으로 한다. 따라서 강당은 가능한 한 잔향시간을 짧게 설정하였다. 잔향 시간의 목표치는 약 1초정도로 설정하여 설계되었다.강당 내부 모습2. 설계 목표항목내용잔향시간(T)0.8초(@500Hz)흡음율0.24(@500Hz)3. 마감재의 흡음률재료주파수[Hz]사용장소1252505001K2K4K무대바닥단풍나무흡음201510999객석바닥확산555555우레탄흡음61632475456객석 바닥확산555555석고보드수성페인트마감흡음223443천정확산555555sanelom(폴리에스티폼)흡음62055808588측벽확산555555합판흡음29105479앞벽확산555555확산판흡음233332확산판확산101010101010방음문흡음101520253030방음문확산555555Audience흡음203040404040Audience확산304050607080Audience-1(객석의자)흡음102030303030Audience확산304050607080평균 흡음률15.817.624.224.024.822.3음선이 닿은면의 전체 흡음률15.317.725.928.327.824.34. 실내 음향 시뮬레이터강당내 스피커 전체 모습각 좌석에서의 음압분포5. 음향 측정(최대 음압 레벨 및 음압 분포 측정 결과)최대 음압 레벨은 핑크 노이즈를 이용하여 2층의 제일 앞 열에서 소음계를 이용하여 측정하였다. 왜곡이 일어나지 않은 상태에서 최대 음압 레벨은 103dB이었다. 그리고 음악 신호를 이용하여 측정한 결과 100~105dB까지 재생되었다.음압 레벨 분포의 측정은 객석 28지점에서 소음계의 A특성 음압레벨을 측정하였다. 그 결과 전 객석에서 음압 레벨의 편차가 ±3dB 이내 인 것을 알 수 있다.6. 결론 및 고찰음향 성능 평가 결과, 최대 음압 레벨은 105dB, 음압레벨 편차는 ±3dB, 전송 주파수 특성은 50～17000Hz, RASTI는 0.7이상, 에코와 같은 음향 장해는 없는 것으로 나타났다. 청감 실험도 아주 양호한 결과를 나타냈다.대전 보건 대학의 강당은 다목적 홀로서 사용하기 위하여 잔향시간을 가능한 한 짧게 설정하여 설계하였으며, 시공 후에 약 0.9초(@500Hz)의 결과가 얻어졌다. C80은 5dB 이상이므로 음악 연주에는 아주 드라이한 느낌이 들지만 다목적 홀로서 전기 음향 시스템을 사용할 목적으로 설계하였으므로 설계 목표에는 아주 만족할 만한 수준이라 할 수 있다.7. 실내 음향 설계의 문제점 사례유리창호의 개폐식 가변 흡음처리부분성가대 음원의 효과적인 음향확산을 위한 벽, 천장 의 음향반사판 확산판의 수직, 수평적 설치부분.발코니 전면부(Balcony Riser)의 음향적 장애를 극 복하기 위한 방법으로, 다공질 흡음재 또는 유공판 흡음재를 설치하는 방법과, 굴곡 곡선형의 확산반 사 구조로 시공하는 방법, 요철형 음향확산 구조물 을 이용하는 방법 등이 있다.건축음향 리모델링 공사의 예로서, 좌우측벽, 후면벽, 후면코너 상부, 천장, 강대, 성가대, 발코니전면부등에 흡음재를 일체 사용치 않고 음향확산체와 반사구조로만 마감 준공 한 후, 고가의 전기음향 기기들로 음향컨트롤을 시도하였으나 지나친 잔향시간과 강론의 스피치전달 명료도를 개선치 못하여 중층 및 상층 천장면에 Cotton Ball Type Spray공법으로 전면부 천장 12T, 중면부 15T, 후면부 18T로 마감하여 바람직한 음향환경을 조성하였다. 위 사례를 보면 흡음재, 확산재, 반사재의 적절한 음향 설계를 사전에 확립하여야 함을 보여준다.ⅲ. 본론위의 실내 음향 설계의 잘된 예시와 문제 사례를 보고 실내 음향 설계의 중요성에 대해 알아볼 수 있었다. 설계 음향 책을 찾아보면 모양에 따라, 1석당의 실 용적에 따라 실의 목에 따라 잔향시간이 다르다는 것을 알 수 있었다. 잔향시간을 맞추기 위해 반사재료와 흡음재료는 얼마만큼의 크기로 넣어야 할 것이며 사람이 만석일 때와 공석일 때는 어떤 차이가 있는지도 알 수 있었다.현재 우리나라에서도 적극적으로 음향 설계가 도입되고 있다. 서론에서 언급한 것과 같이 건축공간에 대한 실내 음향 설계의 목표는 첫째, 주위에 신경 쓰지 않고 소리를 낼 수 있도록 하기 위함이고, 둘째, 듣고 싶은 소리를 잘 들을 수 있도록 하기 위함이며, 셋째, 듣고 싶지 않은 소리를 듣지 않도록 하기 위함이다. 이와 같은 세 가지 목표가 제대로 달성되기 위해서는 건축물의 계획, 설계, 시공 등 건축행위 전 과정에서 세심한 배려와 관심이 선행되어야 하나 아직까지도 소홀히 취급되고 있다는 느낌이다.
친환경건축물의 외피시스템 설계Ⅰ. 서론‘저탄소 녹색성장’ 새로운 경제 패러다임의 실현으로 전 세계 각국들은 에너지를 줄이기 위한 방안과 대책을 내놓고 있으며, 또한 여러 방면으로 실행 중에 있다. 그 중 많은 비중을 차지하고 있는 건물에너지는 오랜 기간 환경에 영향을 미치는 특성을 가지고 있으며, 이러한 건물을 제외하고 저탄소 녹색성장을 논의한다는 것은 어쩌면 무의미한 일이 되는 것이다.현재의 에너지 파동은 인간이 전적으로 의존하고 있는 화석에너지의 비용 상승으로 나타나 심각한 경제적 파급효과를 가져왔다. 이런 문제를 해결하기 위해 건축적 측면에서 연구가 되고 있는데 그중 건물의 외피시스템은 외기조건의 다양한 변화에 따라 거주자들의 쾌적성을 향상시키고 에너지 소비를 최소화하려는 방향으로 연구되고 있다.건축에 영향을 미치는 환경요소에는 열, 빛, 음 실내공기의 질 등이 있다. 이 여러 요소에 인위적인 환경조절 시스템을 더해 점점 발견하고 변화해 왔다. 생활의 질적 향상에 따른 쾌적한 환경의 추구는 건축 환경에 있어서 가장 중요시 되는 사항으로 계속적으로 새로운 건축기술과 설비 시스템의 개발 촉진과 함께 인간과 건축과 환경의 관계의 중요성이 극대화 되고 있다.1학기 그리고 지금까지 학습한 건축 환경에 대한 이론을 통해 건물외피가 건물에 얼마나 큰 영향을 끼치는지, 그리고 외피에 대한 이해와 그 중요성을 공부하였다. ‘친환경건축물의 외피시스템 설계’라는 과제를 통하여 직접 건물외피를 설계, 구성하여 남부지방의 기준에 맞추어 효율적이고 합리적인 건축 환경을 실제로 조성해보고 평가할 것이다.Ⅱ. 본론친환경건축물은 다시 말하면 Passive Building이다. Passive Building은 주거용 건물이나 비주거용 건물에 상관없이 에너지 수요가 대단히 적은 건축물을 말한다. Passive Building의 성립조건 중에서 가장 기본이 되는 기준은 난방과 냉방을 위한 최대 부하가 10W/m²를 넘지 않아야 한다는 것이다. 이 기준은 Passive Building을 처음한다. 대부분의 건물에서는 실내를 따뜻하게 만들기 위해서 라디에이터나 온돌 같은 커다란 난방설비를 설치한다. 이들 난방설비는 실내로 지속적으로 유입되는 신선한 공기가 아니라 실내에서 돌아다니는 공기를 데워준다. 만일 겨울에 찬 외부 공기를 실내로 계속 받아들이면서 따뜻한 실내를 유지하려 한다면 난방설비의 규모는 대단히 커져야 한다.이러한 건축물과 달리 Passive Building은 육중한 라디에이터 같은 Active한 난방 설비를 설치하지 않고도 위의 조건, 즉 실내 공기가 신선하면서 따뜻한 상태를 만들어내는 건축물인데, 바로 여기서 Passive Building의 정확한 정의가 도출된다. Active한 냉난방설비를 설치하지 않고도 위의 조건을 충족시키려면 실내로 유입되는 신선한 공기를 조금 데워주거나 식혀준 다음 이것을 건물 안에서 퍼져나가게 하면 된다. 집안으로 유입되는 공기만을 데워줌으로써 쾌적한 실내를 만들어내는 것이다. 그러므로 Passive Building은 “실내에서 순환하는 공기를 계속 재사용하지 않고 외부에서 집안으로 공급되는 공기에 대한 후속난방(post-heating)이나 후속냉방(post-cooling)을 통해서만 실내의 쾌적성을 성취할 수 있는 건축물”로 정의된다.Passive Building을 건축하려 할 때 도입해야 하는 설계 요소들은 원칙적으로 이미 알려진 일반적인 건물설계에서 고려되는 것과 크게 다를 바 없다. Passive Building을 설계할 때 기본적으로 고려해야 하는 조건은 그 지역의 위도와 기후이다.광주의 위도는 이며, 온난하고 강수량이 많은 편이다. 또한 연평균기온은 13.5℃이며, 1월 평균기온은 0.5℃, 8월 평균기온은 26.1℃로 연교차(年較差)는 25.6℃이다. 강수량은 연평균 1,367.8mm로 3∼5월에 20%, 6∼9월에 64%의 비가 내리며, 연강수일수는 120일 정도이다. 바람은 북서풍과 서풍이 많으며, 여름철에는 남동쪽을 가로막고 있는 무등산지의 영향으로 남풍과 서풍이 많고, 계절풍은 다른 지역본 조건이다.④ Passive한 태양에너지 이용 (Passive 난방, 조명, 냉방 등)⑤ 에너지 효율이 높은 기기의 이용 (공조, 열회수, 냉난방 등의 경우)⑥ 그밖에 필요한 에너지(온수, 전기, 난방용)에 대한 재생가능 에너지 이용건물의 냉난방 부하를 최소화하고 실내외의 안락함을 높이기 위한 일반적인 설계 지침① 볕이 잘 들고 경사가 낮은 남향 지붕 . 햇볕이 잘 드는 겨울날 온도 대차가 플러스가 되어 태양에너지 시스템을 건축에 통합시킬 수 있게 된다.② 건물을 좋은 방향을 향해서 계획할 수 있는 부지. 태양에너지를 모을 수 있는 지붕의 모양·방향·경사 등을 조사한다.우선 대지부터 선정해보았습니다. SunLight 프로그램을 이용해서 광주광역시의 위도와 경도를 입력해보았습니다. 광주광역시의 위도는 35°10′00″, 경도는 126°53′00″이다. 이 값을 입력하고 대지는 직사각형으로 설정하였습니다. 설정한 결과는 아래 사진과 같습니다.가로 40M, 세로 20M 대지를 설정했습니다.사용법이 익숙하지 않아 어렵게나마 겨우 세울 수 있었습니다.한 건물만 만들어야 하는데 도저히 할 수 없어서 제가 중간에 만든 것을 캡처했습니다.하루 동안의 일사에 의한 그림자를 보여주고 있는 그림입니다.일사량은 남쪽면이 여름철에 가장 적고 동쪽면과 서쪽면이 가장 많으며 겨울철에는 반대가 된다..광주광역시 일사량 및 일조시간 조사건물의 향배치는 일사량과 직접관계가 있으므로 난방기간 중 가장 많은 수직면 일사량을 받는 남향이 유리하다. 또 남쪽에서 동쪽으로 약 22°기울어진 방위가 유리하다. 또한, 겨울철의 경우는 건물 보온의 관점에서 표면적이 작은 정방형이나 입방체형이 열손실이 적다.위에서 살펴본 바를 토대로 친환경건축물의 외피시스템 설계를 하도록 하겠습니다.■ 건물의 배치남쪽에서 동쪽으로 약 22°기울어진 건물의 배치를 보여주는 그림입니다.■ 건물의 전체적인 틀건물의 전체적인 틀은 벌집구조를 생각해보았습니다. 벌집구조의 외피는 ‘동일한 점을 둘러싼 공간을 빈틈없이 채울 수 있는 리 및 프레임)를 이용한 에너지 절감 공법을 이용할 것입니다. 유리는 반사유리를 사용할 것입니다.그러나 커튼월 건물은 다음과 같은 문제점을 가지고 있습니다.① 건물 표면에 과도한 유리사용으로 인해 단열성능이 낮아지고,② 유리표면의 뜨거운 열이 작은 환기창을 통해 유입되면서 내부온도가 상승하며,③ 타워형 고층의 경우 기계장치에 의존한 환기 시스템이 불가피하고,④ 햇빛을 차단하기 위한 유리 실내의 커튼이 실내 조도를 낮춰 한낮에도 인공조명 사용할 수밖에 없다.이와 같은 문제점을 극복하기 위해 저는 커튼월 건물을 통한 에너지 절약 건물을 알아보았습니다.위 사진은 대전에 있는 ‘3리터 하우스’의 커튼월과 외단열의 모습인데 실제 모니터한 결과, 난방소비량은 일반주택의 7분의 1수준으로 나타났습니다.이 공동주택은 3중유리와 고기밀 창호, 외단열 벽체를 이용하였는데, 3중유리를 사이의 2개의 중공층을 통해 전도에 의한 열전달을 최소화 하였습니다. 그리고 중공층에 일사에 자동적으로 반응하는 블라인드를 설치함으로써 복사열에 대한 Passive Control을 생각해보았습니다. 또한 외단열을 적용시켜 보았는데, 외단열을 사용할 경우 구조체를 열용량이 큰 축열체로 이용하기 때문에 열공급량이 변하거나 한낮의 직달일사를 받아도 실온 변동이 적다는 장점이 있습니다.완벽한 건물 외피 전체의 완전한 단열과 열교(heat bridge)의 방지(또는 최소화)를 구축할 것입니다.외부에 단열에 있으면 손상되기 쉬우므로 외부의 충격에도 저항성이 강한 단열 재료를 사용하여 극복할 것입니다. 그리고 투습성이 있으면서도 충분한 내풍, 내기후 특성을 지닌 것을 사용할 것입니다. 외단열을 사용할 시 또한 문제점이 될 수 있는 것이 외단열 적용으로 벽체두께가 증가하면 건물면적이 줄어들게 될 수 있는데, 이와 같은 문제는 위에서 언급한 벌집구조의 외피를 통해 해결할 수 있습니다. 벌집구조의 외피를 사용함으로써 건물 외피면적-부피 비의 최적화를 시킬 수 있을뿐더러 구조체의 강도가 높아 기둥을 최소화 또는 생략을을 녹색으로 나타내고 있습니다.)광선반을 통해 내부 깊숙한 곳까지 빛을 보내 자연채광을 최대한 활용하여 Passive한 태양에너지를 사용, 인공조명의 사용을 통한 과도한 전기 낭비를 줄이려고 합니다.광선반을 이용한 전기절감효과는 살펴보면 만약 32W 형광등을 8시간 20일 정도 킨다고 하면 한 달의 형광등 하나의 소비전력은 5120w 즉, 5.1 kwh 가 된다. 강의실 하나에 형광등이 32개 형광등이 있다고 할 때 광선반을 달았을 경우, 벽 끝에 있는 형광등 8개만 킨다고 가정한다. 그럼 24개의 형광등이 절약이 된다. 5.1 kwh * 24 = 122.4 kwh 이다.■ 이중외피오른쪽 밑의 그림을 보면 3중 유리와 가장 바깥쪽과 그다음 유리 사이에는 자동으로 조절되는 블라인드가 설치되어 있으며, 가운데 유리와 안쪽 유리 사이는 이중외피로 되어 있습니다. 삼중외피로 이루어진 것으로 보이는데 바깥유리와 가운데 유리는 하나로 보고 이중외피 시스템을 적용하였습니다.이중외피의 특징으로「자연환기 우수」- 이중 외피에 의해 외부 자연환경의 영향으로부터 보호되어 창문개폐가 자유로워 자연환기가 가능해 상시 신선한 공기를 제공 받을 수 있음- 밀폐된 공간의 오염된 공기로 인한 불쾌적함을 감소시킬 수 있다.- 초고층건물에서 풍압의 감소로 인해 창문 개폐가 가능「에너지 절약」- 겨울철 열적 버퍼를 형성하여 난방부하 절감- 여름철 중공층 내의 데워진 공기를 환기하여 냉방부하 감소- 낮 동안 축열된 열을 밤 동안 자연환기로 배출되어 아침의 냉방부하 감소「건축 입면 등 재료 보호」- 이중외피가 외기로부터 보호함으로 건축자재의 내구연한을 증대시킨다.- 중공층 내에 블라인드를 설치할 경우 기능과 유지보수 면에서 장점이 있다.「차양역할」- 일정한 너비의 중공층에 의해 하절기 태양의 직접적인 일사를 감소시킨다.「공사비 및 유지관리비 관련」- 이중외피로 인한 건축공사비 증가- 냉난방 부하 감소로 인해 공조설비 비용의 축소가 가능하고 유지보수비 절감「건물의 가치 증대」- 이중외피의 주재료를 철.
건축 실내 음향설계사례 및 문제점
