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예술의전당 오페라극장의 주관적 음향 성능평가

The Subjective Evaluation For Acoustic Performance For Opera

Theater Of Seoul Arts Center

한성규․최둘․김남돈․김재수1)

원광대학교 건축공학과

1. 서 론

1993년에 개관한 오페라극장은 규모나 형태면에서 예술의 전당의 중심공간의 역할을 하고 있다. 하

지만 공연 중의 화재로 인해 리모델링을 실시하였으며, 이에 따른 객석, 벽체, 프로세니움 아치 등의

인테리어적 요소 및 마감재료가 변경되어 오페라극장의 음향성능이 변화되었다. 이러한 관점에서 선

행연구에서 제시한 오페라극장의 음향성능평가 결과를 토대로 청감실험을 실시하여 오페라극장의 주관적 반응을 평가하고자 하였다. 이렇게 분석된 자료는 향후 유사한 오페라극장 건립 시 유용한 자료

로 사용될 것이라고 사료된다.

2. 실험방법 및 내용

청감실험은 오페라극장에서 무향실에서 녹음한 원음 (Dry Source)을 들려준 후, 객석의 수음점에서

음향의 상태를 직접 들어본 후, 주관적으로 평가를 실시하는 것이다. 기존의 경우 가청화

(Auralizition)를 이용하여 설계단계에서 음향성능 평가를 하였으나, 실제 개관 후 홀의 음향성능 평가

가 이루어지지 않았다. 따라서 본 연구에서는 실제 개관 전 홀에서 직접 청감실험을 실시함으로써, 오

페라극장이 요구하는 음향성능을 확보하고 있는지에 대한 주관적 반응을 평가하고자 하였다.

2.1 대상 오페라극장의 개요

대상 오페라극장은 대규모 오페라 전용 극장으로써 그 제원과 내부 전경은 Table 1. 및 Fig 1.과 같

다.

Table 1. 대상 오페라하우스의 제원

면 적 약 2,444㎡ 폭 70m

체 적 약 52,000㎥ 천정고 40m

길 이 79m 좌석수 2,305석

Fig 1. 대상 오페라극장의 내부 전경

선행연구에서 얻은 오페라극장의 음향 특성 비교는 Table 2.와 같으며, 해당 오페라극장에 맞는 최

적잔향시간(RT)은 약 1.95초를 유지하는 것이 적정하리라 사료된다. 오페라극장의 경우 최적잔향시간

인 1.95초와 거의 차이가 없는 2.04초로 나타나 적정잔향시간을 확보하고 있다.

Table 2. 오페라극장의 음향 특성 (500Hz)

RT(sec) SPL(dB) D50(%) C80(dB) RASTI(%)

2.04 63.48 43.01 1.1 54.11

1) 최둘, 김남돈, 김재수 : “예술의전당 오페라극장의 음향성능 평가”

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음원번호 음원종류

1 테너

2 바이올린

3 강의(여성)

4 피아노

5 소프라노

6 연주곡

2.2 청감평가를 위한 평가어휘 조사

실내음향 특성을 정확하게 평가하기 위해 Beranek, Barron 등에 의해 연구되어진 내용을 바탕으로 대

상 공간의 주관적인 효과를 대변할 수 있는 어휘들을 물리적인 파라메타들과 연관 지어 찾고자 하였다.

음향평가에 사용된 어휘와 물리적인 파라메타와의 관계를 분석한 것은 Table 3.과 같다.

Table 3. 대상 다목적 홀의 음향성능 구성요소

사용된 어휘 주관적 요소 물리적 요소

건조하다/충만하다 음의 울림 잔향시간(RT)

먼곳에서 연주하는 느낌이다/

가까운곳에서 연주하는 느낌이다음의 친밀감

초기지연시간

(ITDG)

작게 들린다/크게 들린다 음의 크기 음압레벨(SPL)

탁하다/명료하다 음의 명료성명료도(D50,C80)

둔하다/선명하다 음의 선명함

날카롭다/부드럽다 음의 포근함 저음비(BR)

음이 한쪽으로 치우친다/

음이 균형있다음의 균형 공간감

(IACC)한쪽으로 집중된다/넓게 확산된다 음의 확산감

이렇게 추출된 평가어휘를 바탕으로 미국의 심리학자 Osgood에 의해 제안된 의미분별법(SD; Method of

Semantic Differential)을 이용한 청취 실험에 사용되어질 설문지는 Table 4.와 같이 구성하였다.

Table 4. 주관적 반응을 평가하기 위한 평가시트

항 목 별

평 가

음의 울림(잔향감)

(Reverberance)

음의 친밀감

(Intimacy)

음의 크기

(Loudness)

음의 명료성

(Intelligibility)

음의 선명함

(Clarity)

음의 포근함

(Warmth)

음의 균형

(Balance)

음의 확산감

(Envelopment)

2.3 청감평가를 위한 음원의 구성

대상 다목적 홀의 청감실험에 사용될 평가 가청화 음원은 공연의 목적 외에도 음악의 사용과 더불어

오페라나 뮤지컬 등이 중요한 점을 고려하여 CD 및 Odeon Sample에서 추출하여 Table 5.와 같이

구성하였다.

Table 5. 청감평가 음원의 구성

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7 트럼펫

8 가야금

9 첼로

10 비올라

11 피리

(a) 1층 평면도 (b) 2층 평면도

이러한 청취실험 음원은 반드시 잔향음이 없는 무향실에서 녹음한 Dry Source를 사용해야 한다. 이

러한 이유는 음이 실내에 퍼지는 감등의 음향적 인상은 초기 반사음의 영향이 큰데 약간의 잔향음이

포함되어도 가청화시 음의 견본을 들음으로써 희망하는 음장을 정확히 결정하기 어렵기 때문이다. 본

연구에 사용된 Dry Source를 Cool Edit Pro 2.1로 분석한 음원형태는 Fig 2.와 같다.

테너 바이올린 강의(여성) 피아노

소프라노 연주곡 트럼펫 가야금

첼로 비올라 피리

Fig 2. 청감평가 드라이 음원 형태

2.4 청감실험 음원 및 좌석위치

청감 실험은 무지향성 스피커를 이용해 실제 오페라극장에서 측정되었으며, 정확한 측정을 위해 위의

드라이음원 11가지를 사용하였다. 피험자로 선정한 20명중 남성은 18명, 여성은 2명이며, 정상적인 청력

을 가진 건강한 대학생 및 직장인을 대상으로 실시하였다. 청감평가 실시 전 음향에 대한 이해를 돕기

위해 평가시트를 통하여 드라이 음원을 들려준 뒤 실험에 참가하도록 하였다.

청감실험평가를 위한 좌석의 위치는 Fig 3.과 같으며 음원은 ISO에서 제안하는 무지향성 스피커(DO12

: Omni-Directional Speaker)를 무대의 정중앙에 1.5m 높이로 설치하여 순서대로 음원을 들려주고, 평

가를 하게 하였다. 이때 공평한 측정을 위해 한사람당 3번씩 자리를 옮겨가며 평가하였다. Fig 4.는 청감

평가 실시 장면이다.

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(c) 3층 평면도 (d) 4층 평면도Fig 3. 대상 오페라극장의 각 층 평면도 및 수음점의 위치

Fig 4. 청감실험 장면

3. 분석 및 고찰

3.1 각 어휘별 응답결과

대상 오페라극장의 주관적 평가에 대한 각 항목별 응답결과를 정리한 결과는 다음 Fig 5.와 같다.

테너 바이올린 강의(여성)

피아노 소프라노 연주곡

트럼펫 가야금

비올라 피리

Fig 5. 평균적 반응

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Fig 5.를 보면 평균 반응치가 “울림”은 4.9~5.6, “크기”는 5.3~5.7, “확산감”은 5.3~5.9로 높게 나

타났다. 또한 “명료성” 3.9~4.8, “친밀감”과 “균형”도 각각 3.9~5.3, 4.3~5.4로 비교적 높게 나타났으

며, “선명함”과 “포근함”도 주관적 반응을 평가하는 평가시트에서 4 이상으로 적절하게 평가되었다.

음원 중 “바이올린”과 “연주곡”, “트럼펫”과 “비올라”는 거의 변화가 없는 높은 값을 보여 악기연주

시 매우 좋은 반응을 보이고 있다.

3.2 정규분포곡선을 이용한 결과

아래의 Fig 6.은 청감실험 데이터를 토대로 하여 정규분포곡선으로 나타낸 것이다.

울림 친밀감 크기

명료성 선명함 포근함

균형 확산감

Fig 6. 정규분포곡선

위의 정규분포곡선을 비교해보면 주관적 평가와 비슷하게 “울림”과 “크기”, “확산감”은 높게 나타나

는 형태를 보였으며, “명료성”, “친밀감”도 비교적 높게 평가되었다. “선명함”과 “포근함”도 평균이상

의 형태를 보임으로써 오페라극장의 주관적 평가에 대한 각 항목별 응답결과와 마찬가지로 오페라극

장의 특성상 뮤지컬이나 오페라 등과 같은 공연의 목적에 적합한 음향특성을 갖추고 있는 것으로 사

료된다.

4. 결론

리모델링 후 인테리어적 요소들의 변화로 인한 음향성능의 변화가 있을 것으로 판단되는 오페라극장을

대상으로 청감실험을 실시한 결과는 다음과 같다.

“울림”, “크기” 및 “확산감”은 비교적 높게 나타나 음악 공연 시 풍부한 음량과 음색을 느낄 수 있

도록 나타났으며, “명료성”, “친밀감“과 “균형”의 경우 3.9~5.4로 음성전달이 필요한 공연에도 적합

할 것으로 사료된다. “선명함”과 “친밀감”도 3.8~5.3으로 대체적으로 적정하게 나타나 대상 오페라극

장의 경우 풍부한 음량과 동시에 음성전달이 필요한 오페라나, 뮤지컬 등의 공연 시 매우 적합한 것

을 알 수 있다. 이렇게 파악된 자료는 향후 이러한 오페라극장과 같은 공연장 건립 시 매우 유용한

자료로 활용 될 수 있을 것으로 사료된다.

5. 참고문헌1) 김재수 ; 건축음향설계(개정판), 세진사 (2004)2) 김재수, 양만우 ; 건축음향설계방법론, 도서출판 서우 (2001)

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3) 김재수, 김남돈, 최둘 ; 청감실험에 의한 가변형 시스템 다목적홀의 음향성능 평가 (2008)4) 주덕훈, 윤재현, 김재수 : “청감실험을 이용한 고소음사업장 소음의 등급화” 대한건축학회 학술발표대회 (2008)5) Vern O. Kundsen and Cyril M. Harris ; "Acoustical Designing in Architecture", JOHN WILEY &

SONS.INC (1955)6) M.David Egan ; "Concepts in Architectural Acoustics", Mcgraw-hill book company (1972)7) Heinrich Kuttruff, Room Acoustics, Elsevier Applied Science (1991)