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민채 부
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1 화재발생시음향통보장치신호음의청감반응에관한실험적연구 전남대학교바이오하우징연구사업단 ( 접수 / 채택 ) An Experimental Study on the Psycho-acoustic Response to Alarming Sound in a Fire Hyuk Song Biohousing Research Institute, Chonnam National University (Received October 25, 2004 / Accepted May 30, 2005) Abstract : A fire is occurring increasingly every year and the damage is bigger in proportion to the number. Therefore a fire is classified as a serious calamity. It is important to evacuate and fight a fire by early perception. However, if the alarming sound is not perceived when a fire breaks out the damage could be expanded. From this point of view, this study aims to analyse the correlation between alarming sound sources and sound quality parameters through psycho-acoustic experiment using Korean vocabularies extracted by existing study. The sound sources more dangerous, tense and urgent were chosen. The results from this study are as follows: 1. airraid, klaxon2 and S.O.S got a point more than conventional alarming sound. 2. correlation coefficient between Loudness(L) and Unbiased Annoyance(UA) was highest with 0.63 and Sharpness(S) and Roughness(R) was and Fluctuation Strength(FL) and Tonality(T). Key Words : caution against fire, psycho experimental, sound quality 1. 서론 1) 화재는인적 물적자원의피해가크고복구에도많은노력이드는실정이다. 이에정부에서도화재예방과대응에대하여많은노력을하고있다. 특히 2004 년 6 월부터는소방방재청을신설하여교육및홍보를통한예방을실시하고있다. 최근 5 년간 ( 99~ 03) 간의소방방재청의통계를분석하여보면, 화재는년간평균 33,843 건이발생하였으며인명피해는매년평균 2,410 건으로, 재산피해액은평균적으로 1566 억원으로집계되었다. 화재의증가율은 0.7% 증가하였고일일화재평균건수는 92.7 건이었다. 또한 2004 년상반기의발생한화재 4,668 건의화재원인을분석한결과주택이 3,800 건아파트가 868 건이었다. 화재의원인도다양하여전기 1,346 건 (28.83%), 방화 503 건 (10.78%), capikki@hanmail.net 담배 449 건 (9.62%), 아궁이 322 건 (6.90%), 가스 242 건 (5.18%) 순으로나타났다 1). 이러한화재예방교육및홍보에도불구하고화재가계속증가하고있는원인은개인안전의식결여에서오는원인이가장큰요인중의하나이다. 화재발생시많은인적물적자원의피해를내는원인중의하나는초기에화재에대한인식및대피의식결여이다. 불은연료, 열, 산소가있어야발생하며, 발생된불은연쇄반응에의하여크게번진다. 화재발생시사람을사망하게하는주요한원인으로화상을들수있다. 그러나실제로화재발생시사망자중 1/4 정도만화상에의하여사망한다. 3/4 은유독성가스의호흡에의한사망또는연기나산소부족이다. 이러한이유에서초기에사람에게알리고대피하도록유도하는장치가필요하다. 이러한장치및기기를경보설비라한다 2). 그러나일상생활중에비상경보설비소리를듣지못하거나인식하지못한다면초기에진압또는 73

2 대피하지못하여피해가증가할것이다. 경보설비의비상벨소리와시계의알람소리가비슷하여화재를인식하지못하거나, 비상벨소리가화재발생시위험을알리는심리적인위험감이나긴장감을주지못한다면, 초기대피및초기진압에어려움이발생할것이다. 이에본연구에서는화재발생시화재경고음으로비상벨 ( 경종 ) 소리를포함한, 30 개의소리를들려주고화재발생시화재를알리는적합한소리를들려주는청감실험을실시하였다. 또한각소리에대한음질지수간의변화를살펴봄으로써, 화재를알리는소리로적합한소리를찾아보다빨리대피또는초기진압에기초적인자료를제공하고자한다. 2. 이론적고찰 2.1. 소방경보설비경보설비는소방법에따라화재등을통보하기위해건물등에설치하는감지 경보 통보설비의총칭으로한국의경우는소방법제 4 장 < 소방시설및소방용기계 기구등 > 에서특수장소등의소방시설 (29 조1 항 ) 및소방시설기준적용의특례 (29 조-2항 ), 소방법시행령의 < 소방시설의종류 > 에서경보설비 (13 조 ) 에대해정해놓았다. 동시행령에의하면경보설비란화재발생을통보하는기계 기구또는설비로자동화재탐지설비, 전기화재경보기, 자동화재속보설비, 비상경보설비 ( 비상벨 자동식사이렌 방송설비 ) 등이있다 (13 조 2항 ). 자동화재탐지설비는건물안에서발생한화재를자동적으로발견 통보하는것이며, 전기화재경보기는가스누출이나누전 ( 漏電 ) 등의발견및방지를위한시설이고, 자동화재속보설비와비상경보설비는건물안에있는사람들에게화재를알리거나소방서에통보하는시설이다 3) 청감반응실험의개요및음원선정음원의선정은상용화된음원중에일차적으로 200 개를선정하였고, 선정된음원중에신호음으로적합하다고판단되는음원을음향에종사하는전문가들 (7 명 ) 에게들려준후, 화재발생시경고음으로판단되는 30 개를선정하였으며, 그주파수특성은 Fig. 1 과같다. 선정된음원에대하여 세까지의정상적인청력을가진 40 명을대상으로청감에대한실험을실시하였다. 실험은일상생활 Fig. 2. Experimental setup Fig. 3. Configuration of sound sources 과같은조건을부여한다는취지에서일반강의실에서외부소음이들리는시간대를선정하였다. 또는외부소음레벨은 55~60 db(a) 을나타냈다. 음원의편집은 Cool Edit 2000에의해편집, 녹음되었으며, Amplifier(Digital Console) 및 5.1ch Speaker system에의해재생하였다. 선정음원에대한어휘평가는 화재발생시경고음으로적합한가? 에대한질문에대하여, 5단계평정척도 (5. 매우적합하다, 3. 보통, 1. 전혀적합하지않다 ) 로실험하였다 (Fig. 2). 청감실험은제시음원은 1회들려주어그반응을선택하도록하였으며 Fig. 3 에서와같이음의제시시간을 6초로하고다음음원을듣기까지 4초간의간격을두었다. 피험자는이음원을들으면서청감실험용 sheet에표시하도록하였고, 음원의종료를알리는두번의순음과음원의시작을알리는한번의순음을들려주었다 음질평가지수 음질 (sound quality) 이라는용어는단순히 음질 또는 음의품질 을나타내는의미로쓰여왔고, 1980 년대후반부터공업생산품 ( 가전제품, 기계생산품, 자동차 ) 등의발생소음에대한품질의논의와함께, 음질 (sound quality) 이라는용어가새로운개념으로대두되기시작하면서소음분야전반에확산되고있다. 초기음질 (sound quality) 에대한논의는, 공업생산제품에의해방출되는음향에너지의감소라는일차적인목표만을추구해왔던대신에한층더관련된특징즉, 소음의시간구조 (time structure) 나주 74 Journal of the KOSOS, Vol. 20, No. 2, 2005

3 화재발생시음향통보장치신호음의청감반응에관한실험적연구 Tabl e 1. Frequency characteristics of sound sources No sound name Frequency characteristics No Sound name Frequency characteristics No Sound name Frequency characteristics 1 fire alarm 11 car break 21 police siren 2 church bell 12 bridge up01 22 radar 3 boat horn(shor t) 13 bridge up02 23 sonar beep 4 human sound(aa agh) 14 ding (double) 24 string02 5 airraid 15 break a glass 25 train02 6 alarm2 16 car horn 26 buzzer 7 beep1a 17 knock02 27 emergen -cy02 8 beep2a 18 medibeep 28 klaxon2 9 beep1b 19 move02 29 S.O.S 10 beep2b 20 phone ring 30 whistle 파수구성등에대해주목하였다. 결국데시벨 (db (A)) 과같은척도는사용자가인지하는소리와는 실제로다르다는관점에서출발하였다. 이시기에음질이란개념이생기게되었다. 한국안전학회지, 제 20 권제 2 호, 2005 년 75

4 Tabl e 2. Sound quality values and sound sources Spec L S FL T R UA 1. fire alarm church bell boat horn(short) human sound(aaagh) airraid alarm beep1a beep2a beep1b beep2b car break bridge up bridge up ding(double) break a glass car horn knock medi-beep move phone ring police siren radar sonar beep string rain buzzer emergen-cy klaxon S.O.S whistle Blauert 와 Bodden 에의해 특별한목표를가지는소리의적합성 으로음질을정의하면서음질의일반의정의에다음의 2 가지측면을더추가했다. 소리는최소한싫지않으면서유쾌해야하고, 알아들을수있어야한다. 또한음질의심리적인측면에있어서의 3 가지접근방식을제안했다. 적합성, 또는자극 - 반응양립성, 소리의유쾌한정도, 소리의판별성이다. 크기의평가에크기레벨 (loudness level : L.L) 의적용이강조되었고, 소음의 날카로움 의차원에대한척도로는 von Bismarch 가 1974 년에제안했던 sharpness( 날카로움 ) 가, 소리의순간적인특성에대해서는 Fastsl 1982 년에제안한 fluction strength( 변동강도 ) 가그리고 Terhard 가 1974 년에 Fig. 4. Distribution of sound quality values of sound sources 제안했던 roughness( 거칠기 ) 가적용되고있다. 또 1990 년 Zwicker 와 Fastl 은 sharpness, roughness, tonality 그리고감각적크기 (loudness) 로구성된 sensory pleasantness( 감각적유쾌감 ) 의모형을제안하여소음의심리평가에서비음향적인요인을포함하여단일지표로평가를시도하였다 4). 본연구에서사용한음질지수는 Loudness(L), Sharpness(S), Fluctuatuin strengh(fl), Tonality(T), Roughness(R), Unbiased Annoyance(UA) 이다. 위의 Table 2 는청감반응실험에사용될음원의음압레벨과음질지수값을나타낸것이다. Fig. 4 는음원별음질지수의분포를나타낸것이다. 음원의종류에관계없이다양한범위를나타내고있다 선정음원의시간별특성 Fig. 5 는음원의시간별특성을나타낸것으로, 음원은각각 6 초간재생되도록편집하였으며, 음원의종류에따라음악과같이시간에대한레벨이크게변동하는것이있으며, 일정한패턴의형식을취하고반복적으로나는소리가있음을알수있다. 짧은주기를나타내는음원이많아긴박감을고조시키는음원이주를이루었다. 3. 실험결과및분석 3.1. 청감반응실험결과설문의 5 단계단극척도로구성된각음원을들려준후선정음원에대한평가는 Table. 3 과같다. 그중 1. fire alarm 은의값은 3.88 을득하였고, 2. airraid 는 4.10, 28. klaxon2 은 4.38, 29. S.O.S 는 4.15 을얻음으로기준이되는음보다도높게나타났다. 기준음과비슷한반응을보이는음으로는 6. alarm2 76 Journal of the KOSOS, Vol. 20, No. 2, 2005

5 화재발생시 음향통보장치 신호음의 청감반응에 관한 실험적 연구 1. fire alarm 2. church bell 3. boat horn(short) 4. human sound(aaagh) 5. airraid 6. alarm2 7. beep1a 8. beep2a 9. beep1b 10. beep2b 11. car break 12. bridge up bridge up ding(double) 15. break a glass 16. car horn knock medi-beep 19. move phone ring 21. police siren 22. radar 23. sonar beep 24. string rain buzzer 27. emergency klaxon2 29. S.O.S 30. whistle Fig. 5. Time history of sound sources 는 3.65, 21. police siren은 3.75, 26. buzzer는 3.60 이다 청감반응실험 결과에 대한 음질지수 상 관관계 청감반응 실험의 결과는 주관반응과 물리적 지 수와의 상관성 분석을 통해 주관반응에 영향을 미 치는 음질지수를 분석하고자 하였다. 30개의 음원 에 대한 설문결과 청감실험 응답한 평균값과 db(a) 를 포함한 각 음원의 물리적 지수값을 사용하여 상 관관계 분석을 실시하였다. 분석은 통계 분석에 사 용하는 SPSS for Windows Release 10.0을 사용하였 한국안전학회지, 제20권 제2호, 2005년 으며, Pearson 상관계수를 산출하였다. 음질지수간 상관계수는 Loudness(L)와 Unbiased Annoyance(UA)의 값이 0.63으로 가장 높게 나타났 으며, 그 다음은 Sharpness(S)와 Roughness(R)의 관 계가 -0.40으로 나타났다. 주관반응에 대한 음질지 수는 Roughness(R)과 가장 높은 관계를 보이고 있 으며, 그 다음으로 Fluctuation Strength(FL) 및 Tonality(T)이며 음의 상관관계를 나타냈다(Table 4). 이 러한 분석은 심리적인 반응에 대한 음원의 특성을 반영하기 위한 분석으로써, 물리적 형태의 음원의 특성을 심리적 값에 반영하는 기초적 자료가 될 수 있다. 77

6 Tabl e 3. Result of psycho-acoustic experimental ID db(a) Average 1. fire alarm church bell boat horn(short) human sound(aaagh) airraid alarm beep1a beep2a beep1b beep2b car break bridge up bridge up ding(double) break a glass car horn knock medi-beep move phone ring police siren radar sonar beep string rain buzzer emergen-cy klaxon S.O.S whistle Tabl e 4. Correlation coefficient between sound quality indices db(a) L S FL T R UA Avg db(a) L S FL T R UA Avg 결론화재는매년증가추세에있으며, 그피해는날 로증가하고중대재해로분류되어있으나이에대한재해는줄어들지않고있는실정이다. 또한화재는초기인식에의한대피및초기진압이중요한요소라할수있다. 그러나일상생활중에화재경고설비의소음을구분하지못하면, 피해가급증하리라생각된다. 이러한문제점을해결하고자본연구에서는화재발생시비상벨소리에대한청감반응실험을통해기존의소리보다위험감, 긴장감, 급박한느낌을드는음원 30 개를선정하여 화재발생시경고음으로적합한가? 에대한청감반응과반응에따른음질지수간의상관관계를통하여얻은결론은아래와같다. 1) 단순히신호음을듣고화재발생시적합한경고음선정에관한청감반응에는기존경고음 ( 경종 ) 은화재경고음 (fire alarm) 은기준으로 3.88 을얻었고, 비행기비상음 (airraid) 는 4.10, 배크락숀 (klaxon2) 은 4.38, 구조신호 (S.O.S) 는 4.15 얻음으로기준이되는음보다도높은반응정도를나타내주었다. 화재발생시장소에따라경고음의선택에신중하여야할것으로판단된다. 2) 음질지수상호간의상관계수는 Loudness(L) 와 Unbiased Annoyance(UA) 의값이 0.63 으로가장높게나타났으며, 그다음은 Sharpness(S) 와 Roughness(R) 의관계가 으로나타났다. 주관반응에대한음질지수는 Roughness(R) 과가장높은관계를보이고있으며, 그다음으로 Fluctuation Strength(FL) 및 Tonality(T) 이며음의상관관계를나타냈다. 이는신호음의크기에가장관련이높다고판단되는바, 화재발생시경고음항상일정한신호음의크기즉, 90 phone 이상나타나도록점검하는조치가필요하다고판단된다. 참고문헌 1) 행정발간물등록번호 ( ). 2) 한석길, 소방원론, 도서출판구민, ) 소방기본법시행령. 4) 정광용, 한국어를이용한주거환경심리평가에관한연구, 전남대학교박사학위논문, ) 김선우외 3 인, 청감실험을통한창의차음특성에관한연구, 대한건축학회논문집, pp. 169~176, Journal of the KOSOS, Vol. 20, No. 2, 2005

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DBPIA-NURIMEDIA 한국소음진동공학회 2015추계학술대회논문집년 Study of Noise Pattern and Psycho-acoustics Characteristic of Household Refrigerator * * ** ** Kyung-Soo Kong, Dae-Sik Shin, Weui-Bong Jeong, Tae-Hoon Kim and Se-Jin Ahn Key Words