소음측정에 관한 기본적인 지식, 실제 소음측정과 그 평가에 대해 간단히 설명한다.

    1. 음의 측정량

  (1) 음압과 음압레벨

  음은 공기의 진동이다. 그것은 또 공기압이 주기적으로 변화하는 현상이고 그 변화의 폭이 클수록 음도 크게 된다 이 공기압의 변화폭을 음압(단위 :Pa, 파스칼)이라 하고, 보통 그 실효치로 나타낸다(그림 Ⅲ-1). 또 다음 식에 나타난 SPL을 음압레벨이라 하고, 단위는 dB(decibel)로 표시 한다.

  음의 에너지는 음압의 2승에 비례하기 때문에 음압레벨이 3dB 증가하면 음의 에너지는 2배로 10dB 증가하면 10배가 된다.

  (2) 주 파 수

  음의 높이는 공기압이 주기적으로 변화하는 속도로 결정한다.
그 속도는 1초에 반복하는 회수로 나타내고, 그것을 주파수라 부르며, 단위 Hz를 사용한다. 순음은 단일주파수를 가진 음이지만, 일반적으로 소음은 대부분 다른 주파수의 음에 의해 구성되어 있다.

  (3) 소음레벨

  음은 그 음압레벨이 같더라도 주파수가 다르면 사람의 귀에는 다른 크기로 들린다. 그림 Ⅲ-2는 1000Hz의 음과 같은 크기로 들리는 다른 주파수 음의 음압레벨을 나타낸 것이다. 따라서 소음크기를 나타내기 위해서는 음압레벨 그대로는 적절하지 않고 사람의 감각에 맞추고 주파수에 의해 보충하고 바로잡을 필요가 있다.
  그렇게 보정된 음압레벨이 소음레벨로 불리워진지만, 보정방법의 차이에 따라 A특성, B특성, C특성, D특성의 4종류가 제안되고 있다(그림 Ⅲ-3).
  현재 A특성이 사람의 감각에 가장 잘 일치됨이 구제적으로도 인정받고 있으며, 일반적으로 소음레벨이라고 할 경우 A특성의 소음레벨을 가리키고 있다.
  소음레벨 단위는 dB을 사용하고 ( dB(A)를 사용할 때도 있다 ). 1000Hz음인 경우, 소음레벨은 음압레벨과 일치한다. 또, 소음레벨이 lOdB 커지면, 사람의 귀에는 약 2배 크기로 들린다.

  (4) 등가 소음레벨(Leq)

  작업장에서는 소음은 시간과 함께 변동되고 있다. 이렇게 변동하는 소음을 일정시간 측정하여 그 평균에너지에 필적하는 균일한 소음레벨로서 나타낸 값이 등가소음레벨이다. 단순히 에너지의 물리적 평균이 아니라 사람의 감각을 고려한 평균치이다. 따라서 시간적으로 전혀 변동이 없는 소음일 경우에는 소음레벨과 등가소음 레벨은 일치한다. 단위는 dB 또는 dB(A)이다.

  2. 음의 측정기

  (1) 소 음 계

  마이크폰에서 음을 받아, 음압레벨과 소음레벨로 변환하여 아나로그 또는 디지탈로 표시되는 측정기이다. 보통 소음계(사진 Ⅲ-1)와 정밀소음계가 있고, 각각 규정되어 있다.
  소음계주파수 보정특성에는 A특성, C특성, 평탄특성 등 3종류가 있다. 평탄특성이라는 것은 주파수에 의한 보정을 특별히 하지 않고 음압레벨이 그대로 표시된다. C특성은 평탄특성과 거의 같다고 생각해도 좋다. A특성에서는 귀의 감각 특성에 맞게 음을 주파수에 의해 보정 하고 소음레벨로 표시 한다.
  소음계의 지시계 동특성(動特性)에는「Fast」와「Slow」 2종류가 있다. Fast는 소음레벨의 변동에 빠르게 반응하여 사람의 귀감각에 비교적 가까운 것으로 되어 있다. Slow는 Fast보다 반응이 늦고, 변동하는 소음의 평탄적 값을 읽기 쉽게 하기 위한 것이다.
  그림 Ⅲ-4는 어느 제강공장의 소음레벨을 레코드로 기록한 예이다.

  (2) 적분평균형 소음계

  음압레벨과 소음레벨 이외에 등가소음레벨 등의 측정이 가능하다. 등가소음레벨 측정에서는 평균화하는 시간을 임의로 설정할수 있다. 따라서 예를 들면 8시간으로 설정하고 작업자의 귀부근에서 측정한다면, 전체 노동시간에 관해 에너지에 대한 평균 소음레벨을 측정할 수 있게 된다.

  (3) 소음폭로계(사진 Ⅲ-2)

  위에서 설명한 2가지 소음계는 주로 작업장의 정점에서의 소음을 측정하는 것에 사용된다. 이 소음계를 사용하여, 작업자가 실제로 받는 소음을 측정하기 위해서는 잔업자가 바른 위치에서 작업하고 있다면, 그 위치에서 소음을 측정하면 좋은 반면, 작업자가 빈번히 이동할 경우에는 측정자도 소음계를 가지고 추적해야만 한다.
  그러나 실제로는 완전한 추적은 곤란하다 이러한 경우에는 소형경량으로 작업자에게 부착이 가능한 소음폭로계가 유효하다. 소음폭로계는 일정시간(0.2초 등) 등의 소음레벨을 기억하여 기록이 가능하고 나중에 데이타 처리 장치로 등가소을레벨과 소음레벨의 빈도분포 등을 구할 수 있다.

  (4) 주파수 분석기

   음의 주파수성분을 분석하는 측정기이다. 주파수 범위의 분리방법에는 여러 가지 방식이 있지만, 현장의 소음측정에는 옥타브밴드의 지역 필터방식이 사용되고 있다.

  표 Ⅲ-1에 각 밴드의 중심주파수 및 상한, 하한주파수를 나타냈다. 각 밴드는 중심주파수로 표시되고, 예를 들면 500Hz밴드라고 하면 355~710Hz의 범위를 가리키고 있다. 상한 및 하한주파수와 중심주파수의 관계는 다음 식으로 나타낸다.

              상한주파수 = 중심주파수 x 1.414

              하한주파수 = 중심주파수 x 0.707

  주파수 분석기에서 측정하는 값은 각 밴드마다의 음압레벨이고, 밴드레벨이라 한다. 그림 Ⅲ-5는 어느 용해로의 소음주파수성분을 옥타브 밴드 분석한 결과이다. 2000~4000Hz부근의 음이 주성분임을 알수 있다. 옥타브 밴드보다 더 세밀하게 구분한 1/3옥타브 밴드가 사용되는 경우도 있다.

  기계 등에서 발생하는 소음주파수성분을 보다 정확히 할 필요가 있을 경우에는, 각 주파수마다 음압레벨과 파워레벨(소음원의 에너지)의 산출이 가능한 고속 푸리에 변환기가 사용된다.

  3. 실제 소음측정

  (1) 측정 목적

  소음측정의 목적은 여러 가지 있지만, 다음의 2가지로 구분해서 생각할 수 있다. 첫번째 목적은 현상태의 현장환경을 평가하는 것이다. 즉, 현재의 환경에서 청력장애 등의 건강에 영향을 받지 않는지, 또는 대화방해와 소음때문에 일에 지장은 없는지 등을 판단하기 위한 측정이다. 두번째 목적은 소음대책을 입안하기 위한 자료를 얻는 것이다. 즉 어떤 기계가 가장 큰 소음원인지, 그리고 그 기계의 어떤 부분에서 소음이 발생하고 있는지를 파악하는 것이 측정의 한 포인트이다 또, 작업장의 천장과 벽에서 음의 반사상황, 건물 자체와 덕트 등, 음의 전파경로의 파악도 필요하다

  (2) 측정항목과 측정점

  위에 설명한 2가지 목적에 의해 측정항목과 측정점의 선택방법도 다르다.

  (a) 직장의 소음환경을 평가할 경우    소음주파수 성분을 옥타브 밴드 분석, 또는 1/3옥타브 밴드 분석하는 것이 최선의 방법이지만, 소음레벨을 측정하는 것만으로도 소음 환경평가는 가능하다. 또 변동하는 소음을 에너지에 대해 평균한 소음레벨로서 알고 싶은 경우에는 등가소음레벨을 측정한다. 소음계의 동특성은 일반적으로 Fast를 사용한다.
 측정점으로서는 우선, 작업자 귀의 위치를 정해야 한다. 특히 소음의 발생원인 기계 옆에서 작업자가 일을 하고 있을 경우에는 그  위치는 반드시 측정점으로 선택해야 한다. 또 작업자가 이동하면서 작업을 하고 있을 경우에는 그 경로상의 대표적인 위치를 측정점으로 택한다. 작업장 전체의 소음환경을 알기 위해서는 작업장에 등간격의 평행선을 긋고 그 교점을 측정점으로 한다. 측정점의 높이는 작업자의 귀 높이에 맞추면 좋고, 1.2~l.5m 정도가 적당하다.
  또 소음폭로계를 작업자에게 부착시키고, 1일 등가소음레벨과 소음레벨의 빈도 분포, 혹은 작업내용과 소음폭로의 관계 등을 조사하면, 소음환경의 평가와 동시에 소음대책에 필요한 부분도 어느 정도 명확히 되고 매우 유용하다.

   (b) 소음대책을 위한 자료를 얻을 경우     이 경우에는 보통 가동상태에서 소음을 측정하는 것이 아니고, 여러 가지 방법이 필요 하다.
  각 기계소음이 작업장 전체의 소음에 기여하고 있는 비율을 알기 위해서는 각 기계를 단독으로 가동시키고 기계주변과 작업자 위치에서 소음을 측정한다. 기계의 어느 부분이 어떤 장치에서 소음이 발생되고 있는가에 대해서는 단순히 소음측정만으로는 불충분하고, 기계의 각 부분과 고정대 등 여러 가지 부분에서의 진동도 측정할 필요가 있다. 또 작업장에서의 음의 반사상황과 전파경로를 알기 위해서는 작업장의 기계를 멈추고, 스피커 등의 표준음원을 설치하여, 일정 음을 발생시키고 그 음을 여러 위치에서 측정한다. 이 밖에도 목적에 맞게 여러 방법이 있지만, 다른 측정기와 복잡한 해석 이 필요하다.
  측정항목은 소음레벨만으로는 불충분하고, 옥타브 밴드 분석 등에 의해 주파수성분을 알 필요가 있다. 특히 기계에서의 소음발생의 장치를 알기에는 고속 푸리에 변환기 등을 사용하여 가능한 한 세밀하게 주파수성분을 분석 하는 것이 요망된다.

  (3) 측정값의 독해법

  일반적으로 소음레벨은 시간과 함께 변동하고 있다. 그렇기 때문에 소음을 정상소음, 변동소음, 간헐소음, 충격소음으로 구분, 각각에 대한 측정방법과 지시값의 독해법을 정하고 있다.

  (4) 측정할 때의 주의점

  (a) 마이크로폰의 방향    마이크로폰에는 지항성이 있으며 음원방향으로 향한 경우와 반사방향, 혹은 90도 방향으로 향한 경우에는 소음계의 지시값이 다르다. 예를 들면, 보통 소음계인 경우, 90도 방향에서 오는 음에 대해 1000Hz에서 3dB, 그보다 높은 음이면 5~14dB 정도의 오차를 만든다. 그렇기 때문에 직장의 소음측정 에서는 마이크로폰을 향하는 방향도 중요하다.

  (b) 바람의 영향    마이크로폰에 직접 바람이 닿으면 바람에 의해 잡음이 발생한다. 이 음은 측정자의 귀에는 들리지 않지만, 마이크로폰에 매우 가까운 위치에서 발생하기 때문에 소음계의 지시값에 크게 영향을 주는 경우가 있다. 그 때문에 풍속이 2~3m /초 이상인 경우에는 윈드스크린을 부착하여 측정한다. 또 풍속이 10 m /초를 넘을 때에는 측정 을 피한다.

  (c) 온도 및 습도의 영향     소음계의 사용온도번위는 일반적으로 -10~50°Ｃ이고, 냉동실 등에서는 정확한 측정이 불가능하다. 또 습도가 높고, 마이크로폰의 진동막에 결로가 생기는 경우에도 소음계는 사용할 수 없다.

  (d) 전자유도의 영향     다이나믹형의 마이크로폰에 붙은 소음계는 전자유도에 약하기 때문에 주의가 필요하다. 전해공장의 정류기실에서 측정한 결과, 실제 소음레벨은 87dB인데, 소음계의 지시값은 94dB로 나타났다고 하는 예가 있다. 최근 마이크로폰은 콘덴서형이 많기 때문에 전자유도의 영향은 거의 없지만, 마이크로폰에 연장 코드를 사용할 경우에는 그 영향을 생각할 수 있다.

  (e) 암소음의 영향     어떤 특정 소음원이 발생하는 음을 측정 하려고 할 경우, 그 이외의 음을 암소음이라 한다. 직장의 소음 환경평가에서는 모든 음이 소음이므로 암소음을 특별히 생각할 필요는 없지만, 특정 소음원 전체로의 기여도와 소음대책의 효과 등을 조사할 경우에는 암소음이 문제가 된다.
  이와 같은 경우에는 다른 기계를 정지하고, 암소음을 낮게 하여, 대상이 되는 소음을 측정하는 것이 필요하다. 정지할 수 없는 경우에도 암소음이 대상으로 되어 있는 소음보다도 lOdB 이상 낮게 한다면, 그 영향을 무시할 수 있다. 만약 그 차가 3~10dB인 경우에 는 표Ⅲ-2에 따라서 보정을 한다.

  4. 측정결과에 대한 평가

  (1) 소음성 난청의 예방을 위한 허용기준

  소음성 난청의 예방을 위한 허용기준 이하라면 1일 8시간 이내의 폭로가 상습적으로 10년 이상 계속된 경우에도 청력손실을 1000Hz 이하의 주파수에서 10dB 이하, 2000Hz에서 15dB 이하, 3000Hz 이상의 주파수에서 20dB 이하에 멈추는 것이 기대되고 있다.

  (a) 보통 소음(충격소음 이외)의 경우     평가순서는 ①대상소음을 옥타브 밴드 분석 또는 1/3의 옥타브 밴드 분석한다. ②그림 Ⅲ-6에 나타난 1일 소음폭로시간마다 허용기준의 곡선과 비교한다. 각 밴드레벨이 이것을 넘으면 안된다(왼쪽의 종축에는 옥타브밴드레벨, 오른쪽의 종축에는 1/3옥타브 밴드레벨의 눈금이 그려져 있다)
  이상과 같이 소음주파수 분석을 하는 것이 기본이지만, 소음레벨(A특성)을 측정한 경우의 허용기준도 나타내고 있다(표 Ⅲ-3).

  (b) 충격소음의 경우     충격소음의 허용기준에는 오실로스코프를 이용하여 측정한 피크 음압레벨과 지속시간을 이용하는 방법이 정해져 있지만, 이러한 측정은 쉽지 않기 때문에 보다 간편화한 기준이 병행하여 정해져 있다.
  평가순서는 ①소음계를 이용하여 충격소음을 측정하고(동특성 : Fast, 주파수보정특성 : A특성), 지시값의 최대값을 간파한다. ②1일노동의 충격소음의 총폭로 횟수가 100회 이하인 경우는 120dB을 허용기준으로 하고, 측정한 최대값과 비교한다. 총폭로 횟수가 100회를 넘을 경우는 그림 Ⅲ-7에 나타난 폭로횟수에 대응하는 보정치를 120dB에 가산한 값을 허용기준으로 하여 최대값과 비교 한다.

  (2) 대화방해레벨 (SIL)

  실내 소음에 의한 대화방해에 관한 평가법이고, 국제 표준화기구(ISO)가 제창한 것이다. 대화 방해레벨은 500, 1000, 2000,4000Hz를 중심주파수로 하는 4가지 옥타브 밴드레벨의 평균값이다.
  평가 순서는 ①대상 소음을 옥타브 밴드 분석하고, 대화방해레벨을 산출한다. ②표 Ⅲ-4에서 대화 가능한 최대거리를 구한다.

  (3) PNC (Preferred Noise Criteria)

  사무실 소음의 실태조사와 작업자의 앙케이트조사 와 청감실험을 근거로 정리한 것으로, 실내의 정상소음에 대한 추정허용치를 나타내고 있다.
  평가순서는 ①대 상 소음을 옥타브 밴드분석 하고, 밴드레벨을 구한다. ②각 밴드레벨을 그림 Ⅲ-8에 기입하고, 각 밴드의 PNC값 중 최대값을 대상 소음의 PNC값으로 한다. 곡선에서의 초과는 1밴드만, 2dB까지 허용하고, 그 근접밴드에 대해서는 1dB까지 허용한다. ③얻어진 PNC값을 표 Ⅲ-5에 의해 평가한다.

  이상 3가지의 평가법을 설명했지만, 목적에 맞게 적절하게 사용하는 것이 필요하다. 이 평가법은 사람을 대상으로 한 실험과 현장조사를 토대로 해서 작성된 것이고, 그런 의미에서 매우 유용한 것이 되고 있다. 그러나 사람에게는 개인차가 있기 때문에 현장환경이 이들 기준을 만족시키더라도 작업자가 어떠한 증상을 호소할 경우가 있다. 이러한 경우에는 작업자의 호소에 귀를 기울이는 것이 중요하다. 그렇게 함으로써 작업환경의 문제점이 명확하게 되고, 적절한 대책이 가능하다.