우리나라의 대표적인 주거형태로 자리 잡은 공동주택은 다수의 가정이 한 건물 내에서 생활하는 방식으로 인해 각종 문제가 발생한다. 그 중 바닥충격음은 개인의 신체적, 정신적 건강에 피해를 끼칠 뿐만 아니라 이로 인해 범죄 또한 발생하게 되면서 사회적 이슈가 되고 있다. 이를 해결하기 위해 바닥슬래브의 두께 증가부터 천장면의 마감까지 많은 노력을 기울여 왔으나 완전한 해결까지는 이르지 못한 실정이다. 2020년 층간소음 이웃사이센터의 보고 자료에 의하면, 2020~2021년 동안 코로나로 인해 실내에서의 활동이 증가하면서 전년도 대비 약 62%가 증가한 층간소음 관련 민원이 발생하였다고 밝혔다. 특히 접수현황을 통해 소음의 원인을 살펴보면, 어린이의 뛰거나 발걸음 소리가 약 69.2%를 차지하는 실정이기 때문에 이를 대상으로 한 해결책이 필요한 것으로 판단된다. 현재 우리나라는 바닥충격음 차단성능 등급기준을 통해 중량 표준충격원을 통해 가진 시 50 dB(A) 이하를 확보하도록 하고 있으나, 이 기준을 통과한 공동주택이라고 하더라도 바닥충격음으로 인한 피해가 발생할 수 있다. 이렇게 발생한 피해에 대해서 정부에서는 층간소음 이웃사이센터를 통해 민원을 받아 상담을 통해 해결되지 않을 경우 24시간 실측을 하여 공동주택 층간소음 범위와 기준에 관한 규칙에 의거하여 평가를 하고 있다. 1분간 등가소음도() 43 dB와 최고소음도() 57 dB를 기준으로 하지만 다양한 충격음 발생 양상으로 인해 기준을 넘지 않은 경우가 많아, 민원 수 대비 해결되는 숫자가 많지 않은 것으로 나타났다. 따라서 다양한 패턴을 갖는 충격음에 대한 연구가 필요하다. 다양한 충격음에 대한 기존의 연구들은 순음이나 인공소음을 통해 진행되었는데 이를 실제 충격음에 적용가능한지에 대해서는 확인이 필요하다.
따라서, 본 연구에서는 청감실험을 통해 다양한 시간적 패턴의 연발성 충격음의 인간의 청감에 대한 영향과 함께 이를 토대로 적절한 평가지표를 조사하였다. 연발성 충격음에 있어 지속시간, 충격횟수, 충격음을 구성하는 충격음들의 레벨변화가 영향을 미치는 요소라고 판단하여 이를 토대로 음원을 제작하였다. 실험 전 실제 어린이들의 뛰는 행위에 대한 정보를 얻기 위해, 어린이집을 섭외하여 45명의 어린이를 대상으로 뜀 조사를 실시했다. 조사 결과 보편적인 공동주택의 거실의 대각선 길이를 기준으로 어린이가 뛰면 2초가 걸릴 것으로 나타났고, 왕복은 4초가 걸릴 것으로 판단하여 음원의 길이를 2초, 4초로 확정했다. 스펙트럼도 청감반응에 영향을 주기 때문에 실제 24시간 동안 5개의 공동주택에서 측정된 데이터를 통해 기준 스펙트럼을 정하고 음원을 제작하였다. 5개의 레벨( : 57~77 dB, 5 dB 간격)의 단발성 충격음을 비교음원으로 설정하고 8가지 시간적 패턴을 갖는 연발성 충격음(최대레벨 57 dB로 동일)을 제작하고 조합하여 정상 청력자 54명(남성: 26명, 여성: 28명)을 대상으로 청감실험을 실시하였다. 실험은 청감실험실에서 4.1채널 스피커를 통해 음원을 제시하여 실제 윗층에서 바닥충격음이 발생한 것처럼 들리도록 제시하였다. 제시 방식은 먼저 연발성 충격음을 들은 후 5개의 레벨 중 한 개의 단발성 충격음을 듣고 두 충격음 중 더 신경쓰인다고 느껴진 충격음을 고르도록 했다.
실험의 결과 먼저 충격음의 지속시간은 청감반응에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 지속시간이 긴 충격음일수록 단발성 충격음과 비교하여 더 높은 신경쓰임을 보였다. 2초와 4초 연발성 충격음을 비교하면 4초의 연발성 충격음이 대체로 더 신경쓰이는 것으로 나타났다. 지속시간 2배의 증가는 단발성 충격음 기준 5 dB 증가의 효과와 같았다. 단, 지속시간 내에 과도한 충격횟수로 충격음이 들릴 경우, 충격횟수의 영향 또한 고려해야 함이 나타났다. 다음으로 충격횟수 또한 청감반응에 영향을 미치는 요소로 나타났다. 충격횟수가 증가하면 한 번의 충격음을 갖는 단발성 충격음보다 더 신경쓰이는 것으로 나타났다. 연발성 음원간의 비교에서도 충격횟수가 2배인 음원에 비해 4배인 음원이 더 신경쓰이는 경향을 보였다. 수치적으로 충격횟수 4배 증가는 단발성 충격음 5 dB 증가와 같은 효과인 것으로 나타났다. 단, 충격횟수가 같더라도 지속시간이 증가하면 더 신경쓰이는 것으로 나타나 지속시간도 함께 영향을 미치는 요인인 것으로 분석된다. 마지막으로 충격음을 구성하는 레벨변화 또한 영향을 미쳤다. 레벨변화가 없는 음원과 감소하는 음원, 증가 후 감소하는 음원을 비교한 결과 레벨변화가 없는 음원이 가장 높은 신경쓰임을 보였고 증가 후 감소하는 음원, 감소하는 음원 순으로 신경쓰임을 보였다. 이를 통해 충격음을 구성하는 충격음 간의 레벨변화 또한 영향을 미치는 요인인 것으로 나타났다. 지속시간, 충격횟수, 레벨변화로 인한 청감반응 영향은 충격음의 전체 에너지가 증가하는데 영향을 미치는 인자이기 때문에 이러한 결과가 나타난 것으로 분석되었다. 따라서 연발성 충격음은 시간과 음에너지를 반영할 수 있어야 하는 것으로 나타났다.
이러한 결과를 토대로 주관적 등가점(PSE)을 분석하였다. 분석 결과를 토대로 연발성 충격음의 평가지표로 사용할 수 있는 , , 에 대해 상관성 분석을 수행했다. 수행 결과는 의 경우, 연발성 충격음의 가 57 dB라 할지라도, 시간적 패턴에 따라 61.9 dB~70.8 dB 범위로 느껴지는 것으로 나타났다. 와 의 결과는 선형적인 결과를 보였고, 각각 상관계수는 0.72, 0.73으로 높은 상관성을 보였다. 이는 와 는 시간과 에너지를 모두 반영하는 지표이기 때문에 이러한 결과가 나타난 것으로 분석된다.
따라서 연속적으로 발생하는 연발성 충격음은 지속시간, 충격횟수, 레벨변화가 모두 청감반응에 영향을 미치는 것으로 나타났다. 이는 기존 순음과 인공소음을 통한 청감실험과 비교할 때 약간의 차이는 있지만 그 결과들과 유사한 연구결과였다. 연발성 충격음의 평가지표는 음에너지와 시간을 모두 반영하는 와 가 적절하다고 판단된다. 실제 어린이의 뜀과 차이가 있을 수 있고, 다양한 어린이의 행위를 나타낼 수 있는 다양한 종류의 패턴에 대해서 전부 반영하지 못했기 때문에 추가적인 연구가 필요하지만, 본 연구의 결과는 추후 연발성 바닥충격음의 평가에 있어 합리적 지표산정을 위한 기초자료로 활용 가능할 것으로 사료된다.

The apartment was a representative housing type in Korea and, problems were generated because of living many families in one structure. The floor impact sound, which was the one of many noises generated in apartments, was also a society issue due to causing social crime as well as was harm to physical and mental health. There were many trials to solve this problem such as increasing slab thickness and finished ceiling structure, but those were fail to solve it. The report was reported by floor impact sound neighbors center in 2020 was shown that civil complaints increased 62 percent when compared previous year because of indoor activities increasing by COVID-19. In particular, when looking at the causes of noise through the reception status, it is judged that a solution for this is necessary because the sound of children running or footsteps accounts for about 69.2%. Currently, in Korea, heavy impact sound was regulated to be equipped less than 50 dB(A) through the floor impact sound performance rating standards, but apartments which passed this regulation could generate damage from floor impact sound. The government has operated floor impact noise neighboring center to solve civil complaints by the damage from floor impact sound and the center was conduct to measure apartments where generated civil complaints during 24 hours if it was not solved by counseling. The standard consist of two categories; 1. Less than 43 dB based on during 1 minute, 2. Less than 57 dB based on . However, there were many generating types of floor impact sounds, which were noisy but not over the standards, so many civil complaints were remained not to be solved. Therefore, it was necessary to research on various pattern impact sounds. Previous studies on various pattern impact sound were conducted to use pure tone or artificial noise for listening test, it was necessary to verify that the results of those could be applied to real impact sounds.
So, this study was investigated the effect of various temporal patterns on multi-impact sound and the evaluation index for multi-impact sound based on the result of the effect of those. It was judged that duration, the number of impacts, and level variation consist of multi-impact sound were influenced factors to cause acoustical effects and sound sources were edited based on those factors. Before the listening test, it was conducted to investigate on children who have gone to daycare center for acquiring their running information. The investigation result was shown that it spent 2 second running living room of apartments, and it was 4 seconds if they went to travel back and forth. The duration of Sound source for listening test was selected 2 and 4 seconds based on children''s running investigation. Since the spectrum of sound also affects human''s acoustical responses, standard spectrum was investigated by measurement data in 5 apartments during 24 hours and that was reflected on sound sources. The single impact sound for being used comparison sound source was edited to 5 level(57~77 dB, 5 dB interval) and the multi-impact sound was edited to eight temporal patterns. After that, single impact sounds and multi-impact sounds were combined one each. 54 subjects who have normal hearing ability (men: 26, women: 28) were participated in listening test. The sound source was presented by 4.1 channel speakers to represent real situation like being generated floor impact sound upper floor. The listening test was conducted as follows. First, Subjects were heard a multi-impact sound. And then, they were heard a single impact sound. On finishing the single impact sound, they compared multi-impact sound to single impact sound and selected which sound was more annoyed.
As one of results in this test, first, it was shown that duration was effected on acoustical responses. If it were compared multi-impact sound to single impact sound, the multi-impact sound was more annoyed than single impact sound. And multi-impact sounds had 4 seconds duration were more annoyed than those of 2 seconds duration. Furthermore, double increase of duration was a similar result of increase 5 dB to single impact sound. In case of subjects being heard the sound which was consisted of excessive impact number during duration, however, it was shown that the number of impacts were also considered evaluating multi-impact sound. Second, the result on number of impacts was represented the factor to effect on acoustical responses. If the number of impacts were increased, it was shown more annoyed than single impact sound which had one impact sound. As the comparison among multi-impact sounds, impact sounds had 4 times impact number were tended to be more annoyed than those had 2 times impact number. In numerical terms, four times increase of impact number was shown a similar result of 5 dB increase in case of single impact sound. But, if the duration were increased, it was shown more annoyance even if the number of impacts were the same, and it should be needed to consider both the duration and impact number for evaluating multi-impact sound. Finally, the level variation which consist of impact sound was affected to acoustical responses. The result of comparison three multi-impact sound (1. No level variance type, 2. Continuous decrease type, 3. Decrease after increase type) was shown that the highest annoyed sound was no level variance type sound, and the second annoyed sound was decrease after increase type sound. Continuous decrease type sound was the least annoyed. For these facts, level variation was also shown influence factor on acoustical responses. Through further analysis, the cause of this result was analyzed that level variation could be devoted to the increase of the amount of entire sound energy which could influence on human hearing sensitivity. So, it should be necessary to be considered time and sound energy for evaluating multi-impact sound. Based on these results, PSE(Point of Subjective Equality) was found. The correlation analysis on evaluation index such as , , and was conducted through the result of PSE. In case of , multi-impact sounds which had same as 57 dB were felt ranged 61.9~70.8 dB. Results of and were shown linear graph, and correlation coefficient was high as 0.72, 0.73 respectively. It is analysed that these results appeared because and were indices that could reflect both time and energy.
Therefore, it was found that the duration, the number of impacts, and the level variation that occurred continuously all could be affected in acoustical response. Although there was a slight difference, These facts were shown similar result when compared previous studies using pure tone and artificial noise for listening test. It was judged that and were appropriate for the evaluation index of multi-impact sound. Further research was needed because impact sounds used in this study might be different from actual children''s running and could not reflect all the various types of patterns that represent various children''s behaviors, but the results of this study are expected to be used as basic data for deciding appropriate index in the future.