흡음의 원리와 방음과 방진의 원리, 음향학

방음부스 이미지

 

안녕하세요. 이번 포스팅으로 '실내 음향' 파트를 마무리 할까 합니다. 다음 파트는 '스튜디오의 오디오 시스템'에 대해서 다룰 예정입니다. 이번 마지막 실내 파트에서는 소리를 흡수하고 줄이는 흡음의 기초 원리와 소리를 차단하는 방음과 방진에 대해 다루겠습니다. 우선 또 개인적으로 느낀 것이지만, 음향학을 공부하고 있는 저로서는 당연히 방음은 음향에 중요하게 작용하는 건 당연히 사실이라고 생각합니다. 하지만 '방음'은 음악이나 물리를 공부하는 사람들에게만 중요한게 아닌, 현대 한국사회의 일반인들에게도 정말 중요한 개념이지 않나라고 생각합니다. 인구밀도가 높은 한국에서는 특히 요즘엔 '방음부스'의 중요성이 점점 더 높아지는 것 같습니다.

 

1. 흡음 (Absorption)

'흡음'이란 심한 반사음의 정도를 줄이는 것입니다. 여기서 알아두어야 하는점은, 저음과 중음, 고음의 처리 방법을 다르게 해야한다는 것입니다. 먼저 지금까지 '흡읍'과 '방진'을 위해서 여러가지 시스템이 만들어졌지만, 이번 시간에서는 대표적으로 세 가지를 다루어 보겠습니다. 먼저 '퍼레스 흡음기(Porous Absorber)'라는 '흡음기'가 있습니다. 퍼레스 흡음기는 고음을 흡수합니다. 커튼이나 카펫과 유리섬유처럼 말랑말랑한 재질을 가진 것들이 이 부류에 속합니다. 이것의 놀라운 점은, 단 몇 cm 정도의 두깨만으로도 1000Hz 이상의 반사음을 줄일 수 있습니다. 하지만 이 방법은 '스피치'에서는 효과를 많이 볼 수 있지만, 악기, 보컬에서는 생동감을 저해시킬 수 있기 때문에 상황에 맞춰 적절히 사용해야 합니다. 다음으로 '헬몰츠 공진기(Helmholtz Resonator)'라는 공진기가 있습니다. 헬몰츠 공진기는 우리가 진공청소기로 쓰레기들을 빨아들이듯이, 조정실의 지역적인 공진음을 빨아들입니다. 헬몰츠 공진기를 만드는 방법은 매우 간단합니다, 먼저 큰 고무 물통 안에 천과 같은 퍼레스 흡음재를 조금 채운 다음, 뚜껑에 구멍을 뚫습니다, 그리고 그 구멍과 직경이 같은 파이프를 뚜껑의 안쪽으로 붙이면 공진기가 완성됩니다. 헬몰츠 공진기는 '정재파'로 인한 공진을 주로 흡음합니다. 250Hz~2000Hz 사이의 중음역에서 더 두드러집니다. 마지막으로 '격막 흡음기(Membrane Absorber)'가 있습니다. 격막 흡음기는 얇은 베니어 패널의 진동을 이용하고, 저음 흡음용입니다. 흡음기에 부딪친 소리 중에서 패널의 공진 주파수와 같은 주파수들은 '위상 상쇄'로 인해서 감소하게 됩니다. 격막 흡음기는 '베이스 트랩(Bass Trap)'이라고도 합니다.

 

2. 방음과 방진

우리가 작업하는 '실내 공간'의 흐름만 이해하고 중요하게 작용하는게 아니라는 것은 모두들 아실거라고 생각합니다. 외부에서 들어오는 음을 차단하는 일 또는 외부로 흘러나가는 음들을 통제하는 것 또한 정말 중요하게 작용합니다. 이번 포스팅에서는 하나의 방을 각각 어떻게 방음, 방진하는지에 대해서 다루겠습니다. 먼저 '벽'입니다. 우리가 사는 아파트나 빌라같은 '일반 벽'들은 음의 노출이 매우 심합니다. 1차 개선 방법은, 벽면에 석고보드(5/8인치)를 붙임으로써 전체 무게를 증가시킨다면 5dB 정도가 개선됩니다. 제일 좋은 방법은 기존 벽면에 긴 각목을 16인치 간격으로 배치하고 각목들의 사이의 공간을 '유리섬유'로 채운뒤 그 위를 석고보드로 피니쉬 처리를 하는 것입니다. 다음은 '천장'입니다. 우리 일상의 천장에는 보통 조명, 스피커 등이 설치되어 있습니다. 하지만 그러한 조명과 스피커을 천장의 바깥 부분으로 케이블들이 빠져나가는 구조라면, 소리 또한 그런 통로로 같이 빠져나가게 됩니다. 해결방법은 천장의 모든 틈새들을 '코킹 컴파운드'로 밀봉한다면 몇 dB 정도는 개선할 수 있씁니다. 더 좋은 방법은, 천장 표면에 이중 석고판을 붙히고 빈 공간을 유리섬유로 채운다면 10~20dB 정도의 효과를 얻을 수 있습니다. 다음은 '바닥'입니다. 아쉽지만 바닥을 방음하는 일은 정말 힘듭니다. 드럼 소리, 피아노, 스피커, 심지어는 목소리까지도 그대로 통과되어 버립니다. 우리가 석고판을 붙고 다른 방법을 써도 아마 여러분들이 원하는 만큼의 효과는 나오기 힘들겁니다. 그래서 비용 또한 굉장히 많이 든다고 합니다. '문'은 일반 가정집의 문들은 속이 비어있는 경우, 틈이 있는 경우가 많기 때문에 문을 닫는다면 17dB 정도의 방음 효과를 얻을 수 있습니다. 문의 틈새를 고무나 천으로 밀폐를 하면 2~3dB의 개선효과를 얻을 수 있습니다. 가장 좋은 방법은 역시 '방음 문'을 사용하는 것입니다. 마지막으로 '창문'입니다. 가정용 창문의 차음 효과는 굉장히 떨어집니다. 1/4인치 정도의 창문은 20dB에도 못 미칩니다. 창문 주변을 고무로 감싼다면 25dB 정도의 효과를 얻을 수 있지만 저음에는 역부족입니다. 창문을 완전히 밀폐시킨다면 30~35dB의 효과를 얻으실 수 있지만 햇볕도 같이 차단되므로 이 역시 좋지 못합니다. 대표적인 해결 방법은 '이중 창문'을 도입하는 것입니다.