소음과 진동

[atom]

-여기에서는 소음과 진동의 발생 원인을 이해하고 소음과 진동을 줄이는 방법을 알아보고자 한다. 교통기관이 지금과 같이 발달하기 이젠에는 교통 기관에 의한 소음이라는 것은 문제가 될 수 없었다. 그러나 교통 기관의 발달로 인하여 도루 주변에서는 자동차나 기차 또는 전철의 소음 공해에 시달리게 되었다. 지상을 달리는 교통 기관뿐만 아니라 공항 주변의 주택이나 학교에서는 심각한 소음 공해를 받고 있다. 이러한 문제는 쉽게 해결하기 어렵다. 소음을 제거하는 방법을 알고 이에 대처하는 것이 현명한 방법일 것이다. 교통 기관의 발달은 소음뿐만 아니라 교통 기관 때문에 발생하는 진동도 매우 심각하다. 도로 주변의 주택에서는 안락한 잠을 이루기 어렵고, 건축 현장의 주변에서는 건설로 인하여 인근 건물에 영향을 주고 있어 여러 가지 문제들을 발생시키기도 한다.

(1) 소음

소음 :일반적으로 소음이란, 시끄러운 소리를 말한다. 그러나 소음 진동 규제법에서는 소음에 대한 정의를 '기계, 기구등에서 발생하는 강한 소리'에 한정하여 규제 범위를 정하고 있다. 우리 나라는 1970년대에 들어서면서 산업이 급격히 발전하였다. 공장의 증가는 공장 소음을 증가시켰다. 그리고 자동차의 증가는 우리생활에 편리함을 주지만, 도로를 달리는 차량은 시끄러운 소음을 발생시킨다. 또, 비행기를 이용하여 짧은 시간에 편리하게 여러 나라를 여행할 수 있다.그러나 공한 주변의 주민들은 항공기의 이,착륙시에 발생하는 소음에 시달리고 있다. 또한, 음향기기, 확성기를 이용한 상업 및 광고, 피아노와 같은 악기의 사용, 텔레비전의 시청도 소음 공해를 발생시키기도 한다.  우리 나라의 환경 공해 진정 중에 소음과 진동에 관한 것이 많은 것을 보면, 소음과 진동 공해는 우리 사회의 심각한 문제로 등장하고 있다.

소음의 영향 :소음은 청력, 대화, 수면, 작업 능률 및 인체에 생리적인 영향을 끼치며, 진동으로 인해 건물에 손상을 주기도 한다. 쾌적한 생활을 위해서, 우리들은 소음과 진동 문제를 슬기롭게 해결하도록 해야 할 것이다. 소음 속에서 오랜 시간 동안 생활을 하거나, 짧은 시간 동안이라도 소음이 심한 곳에 있으면, 어떤 형태로든지 우리에게 좋지 않은 영향을 준다. 소음은 세기, 높이, 지속 시간 등에 따라 작업, 생활 환경, 심신등에 아주 큰 영향을 줄 수 있다. 소음이 매우 심한 기차나 지하철을 오랜 시간 타고 있다가 내리면, 귀가 멍해지는 것을 느끼는 경우가 있다. 이런 경우는 청력이 떨어진 경우가 많다. 그러나 이는 일시적인 현상으로 조금 시간이 지나면 회복된다. 그러나 긴세월 동안 반복하여 소음 속에서 생활하게 되면, 영구적으로 쳥력이 떨어지는 경우도 있다. 주위가 매우 시끄러우면 대화를 할 수 없다든지, 전화나 텔레비전을 들을 수 없는 경우를 가끔 경험하게 된다. 이는 여러 소기가 듣고 싶은 소리를 들을 수 없도록 방해하기 때문이다. 또, 소음은 수면을 방해한다든지, 깊은 잠을 잘 수 없도록 하는 경우가 있다. 이는 소음이 뇌를 자극하기 때문이다. 겨울철보다도 여름철에는 문을 열어 놓고 생활하기 때문에, 거리의 소음이나 주변의 소음에 더 큰 영향을 받기 쉽다. 소음은 작업 능률을 떨어뜨리기도 한다. 단순한 반복 작업이나 육체적인 일만 할 때에는 그렇게 많은 영향을 주지 않지만, 복잡한 사고나 기억을 필요로 하는 일을 하고 있을 때에는 큰 영향을 끼친다. 학교 주변에서 소음이 많이 발생할 경우에는 수업에 많은 지장을 준다. 소음은 규칙적으로 날 때보다 불규칙적일 때 더 작업에 방해를 준다. 경우에 따라 소음은 혈압 상승, 식욕부진 등의 원인이 되기도 한다. 그러나 소음의 크기와 끼치는 영향의 관계에 대해서는 아직 불명확한 점이 많이 남아 있다. 공장이나 건설 작업장 및 각종 교통 기관에서 발생하는 소음들은 우리 생활에 좋지 않는 영향을 끼치고 있다. 그 밖에도 음식점의 영업에 따른 소음, 확성기를 사용하는 상업 선전 방송에 의한 소음도 우리 생활 주변에서 매우 많은 편이다. 비행기 소음과 같은 것을 제외하고는 소음의 전달 거리는 짧아, 음원에서 수백 미터를 넘는 경우는 매우 드물다. 또, 소음은 사람들의 심리 상태에 따라 그 영향이 각기 다르다. 따라서, 소음 문제를 해결하는 데에는 상당히 어려운 점이 많다.

소음 방지 대책 : 음원을 덮어씌워 차단할 수 있음 음원은 비교적 두꺼운 금속 상자로 덮개로 만들어, 소음을 적게 하는 방법이 있다. 엔진이나 에어컨 등과 흡기와 배기를 사용하는 기계는 덮개롤 덮을 수가 없기 때문에, 일반적으로 흡.배기의 출입구 또는 공기 유통관에 소음 제거기를 설치한다. 자동차와 같은 것에는 머플러를 개량하여 배기소음을 줄인다. 소음은 발생원에서 멀리 떨어질수록 적어지지 때문에, 발생원과 주거지 사이의 간격을 넓히는 것이 확실한 대책이다. 음원은 같은 내에서도 될 수 있는 대로 민가로부터 멀리 떨어진 곳에 배치하는 것이 중요하다. 또, 소음을 차단하는 방법에는 소음의 전달 경로 사이에 장애물을 설치하는 방법도 있다. 도로변에서의 방음벽, 공장 또는 공사 현장에 설치되어 있는 방음벽 등이 그 좋은 예이다. 방음 효과를 높이기 위해서는 장애물 벽면에 다공질 재료나 흡음성이 좋은 재료를 붙여서 사용할 수 있다. 비행장, 철도와 같은 주변 가옥의 창을 이중으로 하는 등 방음 공사를 함으로 써 15-30폰 정도 소리를 줄일 수 있다. 소음 공해가 발생하는 큰 원인 중의 하나는 주거와 공장 등이 혼재해 있기 때문이다. 주거와 소음의 발생원을 분리하기 위해, 바다 가까운 곳이나 내륙부에 공장 단지를 정비하여, 인구 밀집 지역에 있는 공장을 이주시키는 것이 바람직이다. 소음 공해를 많이 일으키는 공장들은 대부분 중소 규모의 공장으로, 자금적인 면에서 이전이 곤란한 경우가 많은데, 공동 이용 건물의 건설 또는 공장 단지를 조성하도록 알선하는 것이 바람직하다. 소음을 줄이는 방법은 방출되는 소은 자체를 적게 하는 것이다. 예를들어, 자동차의 경 ?소리나 공장의 기계 소리는 가능한 삼가야 한다. 이 밖에도 음원을 밀폐시키는 방법, 환기를 시키는 방법 등을 들 수 있다. 개구부에 소음기를 부착하는 것 등이 대책이 될 수 있다.

(2) 진동
 
진동 :흔들려 움직이는 것을 진동이라고 하며, 물체의 위치, 전류의 세기, 전기장, 자기장, 기체의 밀도 등이 어떤 일정한 값 부근에서 주기적으로 변하는 것을 말한다. 일반적으로 기계, 기구의 사용으로 긴하여 발생하는 강한 흔들림, 건설 현장에서 기계의 움직임이나 폭파에 의하여 땅이 흔들리는 것도 진동의 일종이다. 주택과 공장이 혼재되어 진동 문제가 발생하고, 기계 시설의 대형화가 진동 문제를 점점 심각하게 하고 있다. 또한, 많은 도로 건설, 시설물의 건축, 지하철 등의 건설로 진동에 의한 피해가 증가하고 있다. 공장에서의 활동, 건설 작업, 교통 기관의 운행 등과 같은 인위적으로 발생하는 지반 진동이 건물을 진동시켜 우리들의 일생  생활에 영향을 준다. 이러한 공해 진동의 전달 거리는 특별한 경우를 제외하고는 진동원에서 100m 이내이며, 많은 경우 대개 10-20m 정도로 그 진동의 크기를 지진과 비교하면 아주 미약하다. 지면 진동의 발생원으로는 공장, 건설 현장, 도로, 철도 등이 있으며, 공장 진동의 발생 설비에는 프레스, 절단기, 압축기, 파쇄기, 직기 등이 있다. 건설 진동이 발생하는 것으로는 디젤 파일 해머, 드롭 해머, 파쇄기 등이 있다. 우리는 생활 주변에 발생하는 이러한 소음과 진동 문제를 적극적으로 해결하는 태도를 기르고, 우리 자신도 다른 사람들에게 소음 피해를 주지 않아야 한다.

진동의 영향  :진동 공해의 종류로는 교통진동, 공장 진동, 건설 진동으로 나눌 수 있다. 진동은 지반을 통하여 건축물에 전파되며, 건물 내에 있는 사람에게 전달된다. 폭발이나 타격 등에 의한 충격 진동, 작업장 등의 기계에서 지속적으로 발생하는 진동이 있는데, 때로는 이것들이 복합적으로 발생하는 경우도 있다. 진동은 건물의 균열, 붕괴 등을 일으켜 재산상의 피해를 주기도 한다. 지반 진동을 받았을 때, 그 지반 진동의 주파수, 가옥의 구조 등에 의하여 그 가옥의 진동이 증폭되거나 감쇄된다. 그 결과, 문짝이 쏠리거나 벽에 균열이 생기고, 기와가 떨어지는 등 물적 피해가 발생하는 경우가 있다. 진동수가 3Hz 이하이면 몸이 같이 움직이고, 동요감을 느낀다. 진동수가 4-12Hz로 증가하면 압박감을 느낀다. 20-30Hz에서는 시력 및 청력 장애를 일으킨다. 동물 실험에서 진폭이 큰 진동을 단시간에 전신에 가하면, 심장, 폐, 뇌 및 복부 장기에 기계적인 손상이 나타난다. 또, 진동이 오랫동안 가해지면 만성 장애가 생긴다. 또, 진동 공구를 사용하면 근로자들은 손가락의 혈액 순환이 장애를 받아 통증을 느낀다. 심한 진동을 받으면 뼈, 관절 및 신경 근육, 혈관에 이상이 생긴다. 무거운 저속 연장이나 가벼운 고속 연장에 의해서도 장애가 생긴다. 우리들은 진동을 느끼지 시작하는 것은 개인차가 있지만, 대체로 60dB 부터이다. 잠을 잘 때에는 60dB에서는 거의 영향이 없는 것으로 느껴진다. 그러나 65-69dB부터는 수면에 영향을 준다. 공장과 같은 곳에서 8시간 노동을 하는 경우 80dB의 진동에 신경이 쓰여 불쾌감이 일어난다고 한다. 진동이 90dB이상 되면, 혈압 등 사람의 생리 기능에 영향이 일어난다고 한다. 그러나 자연계에서는 항상 40dB 정도의 미진동은 있다.

진동 방지 대책 :진동 공해를 줄이기 위해서는 진동원에서 발생하는 진동을 작게 하는 것이 제일 좋다. 진동이 전달되지 않도록 장애물을 설치하는 것도 하나의 방법이다. 기계에 의한 진동의 발생을 방지하기 위해서는 근본적으로 기계에서 발생하는 진동을 작게 하지 않으면 안 된다. 예를 들어, 압축기의 경우에도 종래와 같은 왕복식 대신에 스크루를 이용하면 소음은 20폰, 진동은 30dB 이상의 감소 효과가 있다고 한다. 건설 현장에서 떨어뜨려 기둥을 박는 드롭 해머(drop hammer)를 이용하는 작업을 할 때에도 미리 굴삭기롤 가운데를 뚫은 다음에 기둥을 박음으로써 작업 시간을 대폭 단축시킴으로써 진동 시간을 줄일 수 있다. 또, 진동원에서 발생하는 진동을 될 수 있으면 전달되지 않도록 하기 위해, 진동원과 기초 사이에 용수철이나 고무를 삽입하거나 기초의 면적을 넓게 하거나 무겁게 하는 방법이 있다.

소음의 단위

데시벨(dB) :소음의 크기를 나타내는 데에는 데시벨(dB)을 사용한다. 소리는 표준 상태에서 331 m/s 의 속도로 전파되며, 세기는 수직한 평면 1㎡에 1초 동안에 통과하는 에너지의 양으로 나타낸다. 소리의 세기는 I₀ =10¹² W/㎡를 기준으로 음의 세기 레벨을 10 log(I/I₀ )로 나타내며, 단위는 데시벨(dB)을 사용한다. 사무실이나 작업장에서 대화의 적당성을 판단하기 위하여 SIL(speech interference level)를 사용한다.

  소리의 세기가 1, 10, 100, ...배의 순서로 켜지면, 0 dB, 10 dB, 20 dB, ...와 같이 매번 10 dB 씩 커진다.

  음압으로 표시하면, 음압레벨(sound pressure lever, SPL)= 20 log(P/P₀ )로 나타내고, P₀=2×10^-5 N/㎡  이며, 단위는 역시 dB을 사용한다. 소리의 세기가 2배로 되어도 사람은 2배로 느끼지 못하고, 10배가 되면 2배 정도로 느끼게 된다. 이 dB의 값은 대수값이므로 직접 덧셈을 할 수 없다.
폰(phon) : 폰은 감각적인 음의 크기를 나타내는 양이다. 1000Hz 단일음의 크기와 평균적으로 같은 크기로 느끼는 크기를 의미한다. 즉, 1000Hz, 60 dB 의 소리는 60폰이다. 그러나 100Hz, 60dB인 소리는 약 40폰이 된다. 100Hz의 소리보다 1000Hz의 소리가 더 우리 귀에 크게 들린다. 같은 세기의 소리라도 진동수에 따라 다르게 느껴진다. 즉 같은 dB 의 소리도 주파수에 따라 다르다.

  이 점을 고려하여 같은 크기의 소리로 들리는 주파수별 음압 수준을 실험적으로 조사하여 표시한 곡선을 등감 곡선 (loudness level contours)이라고 하고, 이 음의 크기인 수준을 '폰(phon ; loudness level)' 이라고 정한다.

소리의 대해 인간이 느끼는 정도는 소리의 세기, 주파수 등에 따라 다르다. 소음의 크기는 물리적으로 측정한 소음의 세기에 주파수 별로 청감 보정을 하여 폰으로 나타낸다. 실제로는 소음계의 A특성(청감 보정)으로 측정한 값을 소음 수준으로서, 폰 또는 dB(A)로 나타낸다. 소음계에는 A,B,C특성이 있지만, 일반적으로 A특성을 사용한다.