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흡음재
흡음재는 소리를 잘 흡수하는 재료이며, 잔구멍이 많아서 그 속으로 음파가 들어가 다시 되돌아 나오지 못하고 흡수된다.
목차
정의
흡음 재료라는 개념이 확립된 것은 1900년 경이며, 흡음재의 사용 목적은 강당 등의 실내 음향 조정 기능이 대부분을 차지하였다. 그런데 이런 종류의 건축물은 건축 전체로 볼 때, 특수 건축물이었기 때문에 그 당시의 흡음 재료는 각종 건축 재료 중에서 특수한 재료로서 위치를 차지하고 있었다. 이러한 상태에 있었던 흡음 재료가 일반 건축물에도 넓게 사용되고, 생산량도 비약적으로 증가한 것은 건축 기능의 하나로서 거주 환경의 조정이 중요시됨에 따라 건축물 내외에 존재하는 각종 소음원을 제어할 필요성이 증대하였기 때문이다. 현재는 대부분의 건축물에 흡음 재료가 사용되고 있으며, 내장재 뿐만 아니라 각종 설비의 소음 제어나 차음 구조의 구성 요소로 사용되는 비중이 증가하고 있다. 건축물에 사용되는 모든 재료는 종류나 구조에 따라 차이는 있으나 그 재료에 도달한 음 에너지의 일부를 흡수하거나 투과시킨 후, 나머지를 반사시키는 성질을 갖고 있다. 이 때 반사되지 않은 부분 즉, 음의 흡수 투과를 흡음이라 한다. 이론적으로는 재료에 입사한 음 에너지가 점성 저항이나 마찰 저항에 의해 열에너지로 변환되는 것을 말하며, 그 효과가 있는 재료를 흡음 재료라고 부른다. 이들 흡음 재료의 기능은 강당, 음악당, 방송 스튜디오 등에서 반사음 등을 제거하여 소리의 청취 조건이나 마이크로폰의 수음 조건을 개선하기 위한 실내 음향 조정 기능과 소음 발생원 주변에 흡음재를 배치하여 소음 레벨을 저하시키는 등의 거주 환경 조정을 위한 소음 제어 기능으로 나눌 수 있다. 이 때 소음 제어 기능으로서 소음 발생원과 피해 지점과의 거리가 가깝거나 소음의 직접 영향이 클 때에는 흡음에 의한 방음 효과가 크지 않음에 주의해야 한다.
흡음 재료나 흡음 구조의 흡음 성능은 흡음률로 표시되며, 흡음률=1-(재료에 입사한 음의 강도/재료로부터 반사된 음의 강도)로 정의된다. 그리고 흡음률은 재료의 종류나 사용 조건 외에 음의 입사 조건과 관계가 있는데, 실내에서의 흡음의 정도는 흡음력 또는 평균 흡음률로 표시된다. 흡음력은 재료의 흡음률에 그 재료의 사용 면적을 곱한 값이고, 평균 흡음률은 벽이나 천정 등에 사용된 재료의 차이에 따라 흡음률이 다를 경우, 각각의 흡음력을 더한 총흡 음력을 전체 면적으로 나눈 값이다. 일반적으로 실내에서는 이러한 평균 흡음률을 높이면 실내의 확산음을 줄여 소음 레벨을 저하시킬 수 있는데, 평균 흡음률을 2배로 높일 경우에는 3dB, 3배로 높일 경우에는 약 4.8dB정도의 소음 저하량을 얻을 수 있다. 그러나 특별하게 흡음재를 사용하지 않은 일반적인 실은 평균 흡음률이 0.1~0.2정도이고, 어느 정도 개선한다 해도 평균 흡음률은 0.5~0.6 정도밖에 안되기 때문에 소음 저하량을 높이는데 한계가 있음을 알아야 한다.
종류
다공질형 흡음재
소리가 흡음재속 수많은 기공들과 소리가 부딪혀 소음을 흡수하게 된다. 건축이나 인테리어 환경에서 가장 흔히 쓰여지는 재료이다. 취급하기도 그다지 어렵지 않고 값도 그다지 비싸지 않기 때문에 많은 업체들이 앞다투어 생산하고 있다. cnl급 정보 또한 그리 어렵지 않게 입수할 수 있어서 좋다. 보통은 재료 자체를 사용하기도 하지만 고급스러움을 더하기 위해서 천을 덧대서 사용하는 것이 일반적이다. 유리섬유 흡음재, 폴리에스터 흡음재, 폴리에스티렌 흡음재, 멜라민 흡음재 등 다양한 제품이 있고, 더 나아가서는 나무를 국수 가닥처럼 켜서 만든 목모 흡음재도 국내에서 널리 쓰여지고 있다. 이론에 의하면 흡음하려는 주파수의 길이에 1/4일의 두께가 되어야 흡음할 수 있는데. 음성의 기본 주파수가 250Hz 부터이므로, 이론적으로는 30cm가 넘어야 음성 주파수를 원할 이 다룰 수 있다는 것이다. 하지만 그것은 무향실이나 반무향실 개념이다.
우섬유 형태의 다공질 흡음재가 저역에 대응하는 흡음력은 제한적이라는 것과 반대로 고역에 흡음대응력이 강하다는 사실이다.이런 종류의 흡음재를 사용하려면 몇 가지 다음과 같은 깊은 생각이 필요하다. 우선 사용하려는 공간이 건축 음향적 미디어 공간인지 산업이나 작업 공간인지를 생각해야 한다. 미디어 공간(공연 음악 감상 녹음 강연 회의 등)은 고음역의 재생이 절실히 필요하고 저음역의 흡음처리가 중요하기 때문이다. 이것은 공간내부에서 느껴는 느낌에 관계되는 것이 기도하고 음향적 장애를 해결하는 문제이기 때문에 매우 중요하다. 산업 공간은 대화 소통과 소음이 건강에 미치는 유공 판 흡음재 문제만 해결하면 된다. 지속적으로 높은 소음에 오래 노출되면 산업재해인 난청과 기타 질병과 질환에 문제로 발전하기 때문이다. 결국 어느 곳에, 어느 부위에, 얼마만큼, 어떤 흡음재를 사용해야 하는지의 매우 전문적인 문제에 이르게 된다. 취급이 손쉬운 정보나 제품이 얼마나 손쉽게 우리들에게 오류를 가져다 줄지도 생각해야 한다.
얇은 판상 재질에 미세구멍을 조밀하게 뚫어서 벽체나 천정으로부터 일정 공간을 두고 시공하는 흡음 방법이다. 흡음 효과가 매우 크고 재료에 따라서는 마감이 수려하고 비용도 그다지 많이 들지 않는 것이 특징이다. 판 재료 면의 약30%정도로 구멍 면적이 될 경우에 재료와 벽 사이에 다공질 섬유를 삽입하여 더욱더 높은 흡음력을 얻을 수 있다. 흡음특성은 벽으로부터 약 30cm뛰어서 시공했을 때 전대역(Broad Band)에 걸쳐서 높은 흡음력을 발휘하지만, 10cm이내의 공간의 확보로서는 중고음 영역의 흡음특성을 나타내는 것이 일반적이다. 그렇다면 위에서 설명한 다공질 흡음재의 흡음특성에 가까워지고 또 그것 과같이 사용에 제한적인 입장이 있다는 것이다. 여기서 중요한 것은 구멍의 크기가 미세할수록(1mm정도 혹은 이하)저음특성이 좋아진다는 것이다. 하지만 구멍을 미세하게 뚫는다는 것은 매우 기술적인 문제임으로, 비용이나 재료의 한계를 만나게 된다. 유럽선진국기술이 그런 문제들을 해결하고 있지만 약간에 추가비용을 감수해야 한다.
ex) 계란판 흡음재, 폴리에스터 충진재, 마블스펀지
공명구조형 흡음재
공명구조형 흡음재란 병이나 항아리처럼 구멍을 가진 공간의 공명을 이용한 흡음재이다. 판과 벽의 간격이 넓어지면, 저 주파수를 흡수 구멍이 비어 있는 판 뒷면에 다공질 흡음재를 설치시 공명 주파수를 중심으로 상당히 넓은 범위에서 흡음률을 크게 할 수 있다.
빈 병이나 항아리를 생각해도 좋을 듯 싶다. 저음 울림이 심한 곳에 빈 병을 쌓아두면 울림이 쉽게 없어지는 것을 알 수 있다. 이것은 병 입구에서 격렬한 공기의 마찰이 일어남으로 병 내부를 돌아 나오는 길이에 맞는 주파수 대영역의 에너지가 열로 바뀌어 소멸되는 것을 말해준다. 전통적으론‘헬몰츠 공명기’로 많이 알려져 있다. 이것은 흡음 주파수 대역 특성이 매우 단조로운 것이 특징이다. 주로 70Hz~300Hz 대역에서 좁고 폭이 높은 흡음대역을 보여준다. 따라서 이런 종류의 흡음 구조를 사용하려면 대응 하고자 하는 주파수대역과 공명 흡음 기의 대역이 일치하는지를 먼저 생각해야 한다. 예컨대 작은 공간에서 쉽게 발생하는 정재파(Standing Wave)현상에 대응한다던가 하는 매우 좁은 주파수 특성의 문제점 해결에 탁월하다. 결론적으로 특정한 대역에 뛰어난 흡음력을 발휘하지만 광범위하게 쓰여지기는 어렵고 고급 기술자에 의해서 취급되어야 한다는 점이다.
ex) 목재 라인형 흡음재, 목재 타공형 흡음재
판상 흡음재
합판, 하드보드 등의 딱딱한 판 같은 통기성이 없는 판이나 합성 수지의 막을 설치하면, 입사된 음은 판이나 막을 진동시키고, 그 내부 마찰에 의한 진동 에너지를 잃어 음이 흡수된다. 판상 재료는 저음역의 흡음 재료로 사용되며 흡음률은 30~50% 정도이다. 주위에서 흔히 볼 수 있는 재질들이다. 이런 재질들은 외부의 음에 자극 받으면 떨림을 갖게 되는데, 그때에 떨림에 자극을 준 주파수를 그 재료의 공명 주파수라고 하며 판상이 떨림으로 인해서 떨림을 유도 한 주파수가 에너지변환을 함으로 인해서 흡음되는 것이다. 흡음특성은 저역(Low Frequency) 대역특성만을 보여준다. 다시 말하면 저역만 흡음하는 하나의 음향기구 형태이며, 이는 배스 트랩이라 명명한다. 배스 트랩은 스튜디오 조정실, 리스닝룸, 홈시어터 등 작은 공간의 음향에서 특히 유용하다.
ex) 석고보드, 합판, 철판, 아크릴판
반사재
위에서 설명한 다양한 형태의 흡음재 혹은 구조나 기구들은 공통점이 있다면은 동시에 두 가지 이상의 음향적 역할을 하지 못 한다는 것이다. 다시 말하면 고음은 반사하고 중음 대역은 적당히 흡음하고 저음대역은 완전히 흡음하는 등 이런 역할이 하나의 흡음재로서는 불가능하다는 것이다. 어떤 흡음재를 선택했는데 중음 대역은 적절히 잘 흡수해서 좋은데, 고음대역을 너무 흡음해서 문제가 된다든가 하는 식이다. 반사재를 흔히 ‘디퓨저’라 명명하는데, 이것은 여러 가지 음향적 역할을 수행하는 것이 특징이다. 흡음, 반사, 난반사 등의 역할을 수행하는데, 미디어공간에서 특히 탁월한 음향적 능력을 발휘한다. 구조적으로 보면 격자모양의 들쭉날쭉 반복되는 구조를 이루고 있음으로 약간에 제작비에 대한 부담은 예상된다.
외관은 재질에 따라서는 수려하고 고급스럽게 얼마든지 표현이 가능하다. 고급스런 음향특성을 고려하는 건축미디어 공간에서는, 충분히 비용을 넘어서 고려해볼 수 있는 음향재료이다. 반사재의 종류로는 1면 반사, 2면 반사, 다면반사, 난 반사 등이 있다.
가장 많이 사용되는 흡음재
국내 뿐만 아니라 해외에서도 가장 많이 사용하는 흡음재는 계란 판 흡음재이다. 원 소재는 폴리우레탄이다. 사람이 느끼는 흡음의 성능이 18k 이상의 밀도로 사용되었을 때 흡음이 된다고 느껴지기 시작하기 때문에 흡음 자재로 사용하는 밀도는 18k 제품을 주로 사용하며, 고밀도 제품일수록 저주파의 성능이 상승하지만 그 차이가 크지 않기 때문에 18k 밀도의 제품을 사용하면 된다. 계란 판 흡음재가 가장 많이 사용되는 이유는 생긴 모양처럼 소리를 받아들이는 면적이 넓어져서 흡음에 유리한 것이 가장 큰 장점이기 때문이다. 다른 소재나 모양보다 흡음재의 성능이 월등히 뛰어나다는 의미는 아니며 동일 조건의 두께나 밀도, 가격에 비례해서 흡음 성능이 뛰어나기 때문에 가장 많이 사용되는 것이다. 계란 판 흡음재의 규격은 25, 50mm 두께 1미터 x 2미터이며, 후면에는 접착형 스티커 처리가 되어 있고, 부착 면에 따라 본드, 실리콘, 글루건 등을 사용해 고정하면 된다. 소방 관련 난연, 준 불연 제품도 생산되고 있으며, 계란 판 모양과 유사한 피라미드형, 타공형 또는 암수형의 제품도 있다.
방음과 흡음의 차이점
개념
간혹 흡음과 방음을 혼동해서 사용하는 경우가 있다. 이 둘은 개념이 많이 다르므로 정확하게 분간해서 사용해야 한다. 방음 또는 차음의 경우는 일정 공간에서 발생한 소리가 다른 공간으로 음량을 많이 줄여서 거의 들리지 않도록 하는 것에 목적을 둔 경우에 사용하는 개념이며, 방음문을 걸어닫으면 방 안에서 발생하는 소리가 방 밖에서는 들을 수 없게 되며, 반대로 방 밖에서 화재 경보기가 울려도 방 안에 있는 사람은 이를 인지하지 못하게 되도록 한다는 개념이 방음 또는 차음이다. 그에 비해서 흡음은 방 내부의 음향 조건을 방으로 인한 왜곡된 소리가 일어나지 않도록 조절해 주어 방 안에 있는 사람이 쾌적함을 느끼도록 컨트롤하는 데 목적이 있다. 가령 큰 공간이나 매끄러운 표면에서는 울리는 소리가 나는데 이런 공간에 흡음 처리가 불량하게 적용되었다면 울림으로 인해서 불쾌감을 주거나 집중을 하지 못하게 합니다. 회사 식당이나 공공 대합실에 흡음 처리가 안되면 와글거리는 대화소리로 정신이 혼란해진다거나 강의실에 흡음 처리가 안되면 강사의 말소리 전달에 방해를 받아 집중력을 잃을 수 있거나 토익 시험을 그런 곳에서 치뤄야 한다면 리스닝 부분에서 점수를 따는데 지장이 있을 수 있으며, 목욕탕에서도 소리가 많이 울려서 평상시와는 다르게 들리는 것을 알 수 있다. 또한 오디오 룸의 경우 적절한 위치에 적량의 흡음 처리가 되지 않으면 콤보 필터링 효과가 발생하여 결국 방에 의해 재생 음이 변조되어 들릴 수 있다.
원리
방음재 흡음재의 방음, 흡음원리 밀도가 높은 물체로 빈틈없이 막을때만 방음효과를 얻을수 있다. 방음에 적절한 재질로는 납판이나 고무판이 적절하다. 반면에 흡음은 표면이 다공성 구조를 가진 재질에서 일어나게 된다. 커튼이나 카펫같은 직물로도 흡음을 할 수 있으며, 침투 깊이가 깊어질수록 낮은 저역까지 흡음이 가능하다. 목표한 주파수 이상의 대역을 흡음하려면 그 주파수의 파장의 1/4에 해당하는 흡음재의 두께가 필요하다. 오디오 룸에서 사용하는데 적합한 흡음재는 가급적 넓은 대역에 걸쳐서 흡음률이 일정하게 유지되는 것이 유리하다. 만약에 특정 대역에서만 흡음률이 높고 나머지 대역에서는 흡음이 거의 안된다면 원하지 않는 재생음 변조를 겪게될것 같네요.
시공상의 차이
방음은 어렵고 돈이 많이 들어야 하지만 그에 비하면 흡음은 상대적으로 쉬운 편에 속한다. 방음은 방음재 시공 시 조그만 빈틈이라도 생기게 되면 그 틈을 통해서 소리가 새어나오게 된다. 방 전체를 두르는 방음시공을 해야만 방음 능력을 얻을 수 있다. 좀 더 방음을 확실하게 하고 싶으면 1차 방음재 위로 무른 재질로 된 판을 얹고 그 위에 다시 납판이나 고무판을 대면 된다. 하지만 흡음의 경우는 조금 다르다. 방안을 지나치게 흡음 처리하면 어색하게 느껴지게 될 수 있다. 그리고 졸음이 금방 오게 될 수 있다. 그러므로 필요한 부분만 살짝 처리해 주는 것이 흡음의 요령이다. 방의 모서리 쪽과 스피커 옆 벽면 쪽의 일부 부분 스피커 뒤쪽 면 벽의 일부 부분에 흡음 처리하면 좋다. 방음과 흡음은 재질부터가 완전히 다르다 보니 서로의 연관성이 낮다. 가령 방 밖에서는 소리를 들을 수 없을만큼 방음은 잘 되어 있을지 몰라도 소음이 발생하는 방 내부의 음향 상태는 나쁜 경우도 생길 수 있고, 반대로 방 내부의 음향 상태는 양호하지만 소음이 방 밖으로 새어나가는 일이 생길 수도 있다. 둘 다를 원한다면 따로 따로 접근해서 해결해야 한다.
각주
- ↑ atom,〈음향재료의 정의와 종류 〉,《건강한 일터와 산업보건》, 2013-09-23
- ↑ Lowlife247,〈흡음재의 종류에 대해 소개드리겠습니다~!〉,《Lowlife247 블로그》, 2020-07-31
- ↑ 인테이너 플래너,〈조용하게 살자. 흡음재 종류〉,《인테리어 플래너 블로그》, 2016-12-13
- ↑ shoyu,〈흡음재의 종류와 특성 〉,《백상현(까이버)》, 2010-06-05
- ↑ 레이커,〈방음과 흡음은 달라요〉,《레이커의 오디오라이프)》, 2006-12-22
참고자료
같이 보기
