인천국제공항제 2 여객터미널의음향설계 박찬재 / 충북대학교건축공학과 / cjpark@cbnu.ac.kr 한찬훈 / 충북대학교건축공학과 / chhaan@cbnu.ac.kr 초록 공항시설은여객및화물의이동외에도교통, 상업등을위한동선이밀집된공간이다. 특히최근의공항시설은단순히항공기탑승을지원하는시실외에도상업및휴게시설, 문화시설을갖춘대규모복합건축물로써자리매김하고있다. 그중에서도여객터미널은이용객의출입국이이루어지는공간으로써안내방송을통해항공기운항정보등을여객에게정확하게전달하는것이매우중요하므로명료한실내음환경조성이필수적이다. 현재인천국제공항은제1여객터미널및교통센터, 탑승동에이어제2여객터미널이시공중에있으며이에대한면밀한음향설계가반드시필요하다. 본논문은인천국제공항제2여객터미널의건축음향설계를사례를소개하기위해작성된것으로써, 제2여객터미널내 8개공간을선정한뒤건축및안내방송설비도면을분석하고다양한실내마감계획안을음향시뮬레이션을통해검토하여최적의설계안을제시하였다. 1. 서론 인천국제공항제2여객터미널은기존제1여객터미널및탑승동에집중되어있는이용객을분산하기위한목적으로신축되는추가적인터미널이다. 이곳은여객의도착과출발동선이교차되는곳이므로무엇보다음성정보의전달이무엇보다매우중요한곳이다. 또한공항을이용하는모든여행객에게체류시정보를제공하는데있어서높은명료도의음환경이필수적으로요구되는곳이다. 그러나공항이라는건축적특수성에의해발생하는큰체적과함께실내의모든마감재료가반사성이강한자재로구성되어있어잔향이길고음성전달에불리한환경을갖추고있다. 따라서건축설계초기단계부터면밀한공조작업을통해요구되는음향성능을만족시키는것이무엇보다중요하다. 본논문의목적은인천국제공항제2여객터미널주요실의사용목적및규모에맞는실형상및실내마감재를선정하여최적음음환경을구현하는과정에대해소개하는것이다. 이를위해현재설계중인도면분석을통해각실의 3차원모델을작성하였으며컴퓨터시뮬레이션을통해음향성능을예측하였다. 다음의그림1은인천국제공항의최종단계를포함한완공모습을보여주는조감도이다. 대한민국인천에위치한인천국제공항은동북아지역의중추적허브공항으로써의역할을하고있다. 인천국제공항은 1990년도에건설입지를확정하고신공항건설계획에돌입한뒤 1996년도에제1단계공사를진행하여 2001 년 3월현재의제1여객터미널을완공하였다. 이후 2단계공사를진행하여 2008년 6월탑승동이완공되었으며, 현재제 3단계공사로서제 2여객터미널이시공중에있다. 공항건축물은여객과화물의운송과이동이빈번한대형공간이다. 이곳에서는공간내에서전달되는음성정보와배경음악, 긴급구난방송등의관제정보들이 24시간동안공간을점유하는모든사람들에게전달되어야한다. 이러한이유로이곳에서는무엇보다깨끗하고명료한음환경조성이필수적이다. 그림 1. 인천국제공항제 2 여객터미널의조감도 -991-
2. 실내음향설계의개요 2.1 대상공간인천국제공항제2여객터미널의음향성능을사전에파악하고이를바탕으로최적의음환경을제공하기위하여음향시뮬레이션을수행하였다. 이에앞서건축도면을면밀히검토한뒤동선을분석하여여객이가장많이이용하는 8개공간을선정하였다. 여기에는여객의출발혹은도착과함께대기를위한공간이포함되어있으며, 이와함께공연및문화시설, 교통시설등도포함되어있다. 실내음향시뮬레이션수행을위해각각의공간을 3차 원모델로작성하여가상음장을구현하였으며, 부위별재료의흡음률을적용하였다. 또한안내방송설비도면을바탕으로 PA 스피커의위치및음원특성, 출력등을파악하여 3차원가상음장에입력하였다. 본연구에서설정한인천국제공항내대상공간의목록및건축제원은표 1에나타난바와같다. 2.2 음향성능목표인천국제공항제2여객터미널과같은공항시설의경우음의명료한전달이매우중요한공간인데특히 PA speaker를통한안내방송이전달되어야한다. 따라서인천국제공항제2여객터미널각실의음향성능을평가하기위해서 STI와같은음의명료함을평가하기위한음향지 표 1. 인천국제공항제2여객터미널내대상공간의건축적제원및 3차원형상체크인지역출발콘코스 (Air Side) 실명 (Land Side) 노드지역출발복도앤틀러끝단부용도여객의탑승수속, 대기여객의이동및대기여객의이동및대기, 탑승여객의이동및대기, 탑승 위치 level 5 level 5 level 5 level 5 3 차원 형상 크기 약 400*85*22 m 약 135*130*25 m 약 605*65*12 m 약 125*75*25 m 체적 약 214,250 m3 약 440,000 m3 약 143,850 m3 약 50,400 m3 공간형태 기하학적평면, 곡면천장 기하학적평면, 돔형천장 직사각형평면 기하학적평면, 돔형천장 실명 그레이트홀 환영홀 도착복도 IAT 승강장 용도 공연, 휴식, 대기 환영객및입국여객대기외 입국및여객이동 기존시설과의연결 위치 level 2 level 3 level 4 level 2 3 차원 형상 크기약 30*45*35 m 약 285*45*9 m 약 330*40*4 m 약 60*20*3 m 체적약 68,080 m3약 93,150 m3약 25,500 m3약 2,600 m3 공간형태직사각형평면직사각형평면직사각형평면기하학적평면 -992-
표를사용하는것이바람직하다. 특히공항건축물과같은체적이매우큰대공간에서의잔향시간은큰의미가없으며이에대한기준도없는실정이다. 그러나잔향시간의경우공간의음향성능을대표하는음향지수이므로인천국제공항각실의음향성능에대한이해도를높이기위해사용되었다. 따라서본연구에서인천국제공항제2여객터미널의음향성능을평가하기위해사용된음향지표는 RT(T 30 ) 과음성전달지수 (speech transmission index, STI) 이다. 또한이상의음향성능을유지하기위하여각실의실내허용소음 (NC) 기준을설정하였다. 다음표 2는인천국제공항제2여객터미널각실의음향성능목표를나타낸것이다. 표 2. 인천국제공항제2여객터미널각실의음향성능목표음향인자목표성능잔향시간 (T 30) 3.5초이하음성전달지수 (STI) 0.45 이상실내허용소음최대 NC-55 이하 2.3 건축음향시뮬레이션인천국제공항제2여객터미널각실의실내의음장을분석하고잔향시간을비롯한음향인자들의예측및계산을위하여 ODEON 12.10 Combined를사용해시뮬레이션을수행하였다. 상기시뮬레이션프로그램은음선추적법 (ray-tracing method) 을바탕으로허상법 (image model) 을동시에사용하는소프트웨어로써설계상의도면을이용하여실내디자인변수와마감자재의변화에따라음원에서발생하는음이실제로실내에서어떻게이동하며음에너지가어떻게변화하는지를분석할수있다. 이를위해각실의 3차원모델을작성한뒤설계도면과마감자재를각부위별로시뮬레이션모델에적용하였다. 또한각자재의흡음성능을주파수별로입력하였다. 실내음향시뮬레이션의설정값은아래표 3과같다. 이상의건축음향시뮬레이션을활용해다양한실내마감계획안을검토하였으며 2.2장에서설정한음향성능목 표를만족하는계획안을도출할수있었다. 특히출발복도및그레이트홀, IAT 승강장등에서는 0.6에준하는높은음성전달지수가나타남으로써공간의사용목적에부합하는음향성능을보유하고있음을알수있었다. 3. 실별실내음향계획안 인천국제공항제2여객터미널과같은공항시설의경우대규모여객을수용을위해쾌적한실내환경을조성하고이를유지 관리해야하는사용상의특성이있다. 따라서일반적으로바닥면적이넓고체적이매우크며실내에유리및석재와같은반사성재료로마감되는건축적특징을갖게된다. 그러나이러한경우, 큰체적과반사성의마감재에기인한낮은흡음력에의해잔향시간이길어지고음성전달성능이저하되는현상이나타난다. 또한인천국제공항제2여객터미널의경우대부분의공간에서 PA 스피커가높은천장주변부에설치되어있다. 이렇게음원이여객으로부터멀어짐으로인해음량이저하되는등안내방송의정확한전달에어려움이발생한다. 따라서실의용도및규모에부합하는부위별흡음계획이반드시이루어져야한다. 이를위해각실의사용목적및체적, 건축적형상, 사용상의특이사항등을감안한실내마감계획이진행되었다. 표 4는다양한계획안을건축음향시뮬레이션을통해검토한뒤최종적으로도출된인천국제공항제2여객터미널각실의주요실내마감재를정리한것이다. 그리고각각의건축음향설계안을적용한제2여객터미널각실의실내투시도를표 5에나타내었다. 3.1 체크인지역체크인지역은랜드사이드 (land side) 에위치한공간으로써여객이탑승및수하물수속등의절차를수행하는공간이다. 체크인지역의장변폭은약 400m이며단변폭이약 85m, 높이가최대 30m에이르는대공간으로서단일공간으로서는체적과면적면에서모두가장큰비중을차지하는공간이다. 이러한경우큰체적에의한과도하게긴잔향시간이예상되며, 높은배경소음및먼거 표 3. 인천국제공항제2여객터미널각실의음향시뮬레이션설정값 사용음선수 사용음선길이 음원의출력레벨 음원수 ( 개 ) 수음점수 배경소음 (db) ( 개 ) (ms) (db) [PA speaker] ( 개 ) 500Hz 1KHz 체크인지역 (Land Side) 14,439 5,000 99.5 16 11 45 39 출발 출발복도 38,376 5,000 90 / 99.5 20 6 58 54 콘코스 앤틀러끝단부 62,890 6,000 90 / 99.5 36 11 58 54 (Air Side) 노드지역 72,942 1,000 90 / 99.5 44 12 58 54 그레이트홀 300,951 6,000 90 5 10 45 39 환영홀 27,565 4,500 88 20 6 45 39 도착복도 25,169 5,000 99.5 30 6 45 39 IAT 승강장 13,716 2,500ms 88 18 5 45 39-993-
리에위치한음원으로인해음성전달지수가매우낮게조성될우려가있다. 따라서실내에흡음면적을최대한확보하고적절한위치에전기음향설비를배치하여이를해결해야만한다. 그러나인천국제공항제2여객터미널의체크인지역은대규모이동여객을수용하고편리한유지 관리를위해바닥면은모두화강암혹은목재마루를사용해야만한다. 또한대공간인체크인지역의실내에충분한채광을위해벽체는대부분유리커튼월로구성되어있다. 다만에어사이드 (air side) 지역과의경계벽은다양한항공기정보를제공하기위한대규모 LED 전광판및멀티비젼으로구성되어있는등실내대부분의면적이강한반사성의재료로마감해야하는상황이다. 이에본설계에서는천장면을주요흡음면으로선정하여바닥과 PA 스피커로부터발생한음에너지가천장에서모두흡음할수있는구조를설치하였다. 특히음에너지의접촉면적을극대화하기위해그림 2에나타난바와같이전체적인천장의형태를유선형으로계획하였으며, 여기에직선형의경사쳔장을균등하게삽입하였다. 이때천장의재료는모두루버 (louver) 로이루어져있어서지붕의유리면을통해투과된자연광이실내에도달할수있도록하였다. 그중에서도직선형경사천장의경우 50mm * 200mm의각파이프형태의루버측면을타공해음에너지가내부로유입되어충진된펠트형식의다공질성자재에의해흡음될수있도록하였다. 3.2 출발콘코스인천국제공항제2여객터미널의전체적인형상은활과같이계획되어있으며, 그중에서도출발콘코스는에어사이드에해당하는지역으로써체크인지역및출국심사지역, 면세구역으로부터뻗어나온양단의날개에위치해있다. 출발콘코스는면세지역에면한삼각형의평면을 그림 2. 체크인지역의천장형태및구성재료가진노드지역으로부터길게이어진출발복도, 원형평면과돔형천장을가진엔틀러끝단부로길게이어져있다. 따라서출발콘코스를구성하는 3개공간은건축계획및사용목적등이전반적으로유사한특징을갖고있으며실내마감재또한통일성있게계획되어야한다. 출발콘코스의여객의이동및대기에사용되는공간으로써체크인지역과마찬가지로유지관리에편한마감재가주로사용되어야한다. 특히개인화물의이송을위해바닥은대부분화강암으로마감되어있으며일부지역에목재마루가설치되어있다. 또한외벽은모두유리커튼월로구성되어있고내부상업시설의벽은인조대리석혹은목재리브로마감되어있다. 또한실내채광을위해천장의일부지역에도유리가설치되어있어서매우긴잔향시간이예상되는공간이다. 그러나출발콘코스의경우항공기의출발및여객의탑승을위한안내방송이이루어지는공간으로써인천국제공항제2여객터미널의그어떤공간보다높은음명료도가요구되는공간이다. 표 4. 인천국제공항제 2 여객터미널각실의주요실내마감재목록표 바닥벽체천장기타 체크인지역 (Land Side) 화강암및목재마루 유리커튼월, 대리석, 목재리브 철재판넬, 유리 식재, 수공간 출발콘코스 (Air Side) 노드지역출발복도앤틀러끝단부 화강암및목재마루, 무빙워크 ( 철재, 유리 ) 화강암및목재마루, 무빙워크 ( 철재, 유리 ) 화강암및목재마루, 무빙워크 ( 철재, 유리 ) 외벽 : 유리커튼월내벽 : 인조대리석, 목재리브외벽 : 유리커튼월내벽 : 인조대리석, 목재리브외벽 : 유리커튼월내벽 : 인조대리석, 목재리브 알루미늄유공패널, 철재판넬, 유리알루미늄유공패널, 철재판넬, 유리알루미늄유공패널, 철재판넬, 유리 식재, 무빙워크무빙워크 그레이트홀 화강암및목재마루 알루미늄루버, 알루미늄루버 철재판넬, 유리 식재, 수공간 환영홀 화강암및목재마루 유리커튼월, 철재판넬 석고보드 식재 도착복도카펫, 무빙워크 ( 철재, 유리 ) 유리, 화강암, 알루미늄루버미네랄흡음텍스무빙워크 IAT 승강장 화강암및인조대리석 화강암, 철재판넬, 유리 ( 스크린도어 ) 알루미늄유공패널, 석고보드 무빙워크 * 모든재료는가장많이사용된순서대로나열되었음 ** Bold 및 italic 표시가된것은주요흡음재를나타냄 -994-
따라서천장의채광면을제외한모든부분에높은흡음성능을가진마감재를설치하여후기잔향음을제어하고자하였다. (1) 노드지역노드지역은입국심사대및면세점을통과한여객이출발복도에진입하기전에도달하게되는대규모대기공간이다. 노드지역은기하학적평면의중앙부에돔 (dome) 형태의매우높은천장을갖고있으며 PA 스피커또한천장에설치되어있다. 따라서곡면의천장에의한음향초점현상 (acoustical focusing) 과같은음향장애가발생할수있으며음성전달성능이매우낮아질수있는공간이다. 이를제어하기위해돔형천장의 85% 이상의면적에흡음재를설치하였으며, 반사재와흡음재를교차로설치하여효율을극대화하였다. 또한여객의주요점유 이동동선상에 PA 스피커를집중배치함으로써높은명료도를확보하고자했다. (2) 출발복도출발복도는노드지역을통과한여객이각각의항공기탑승을위해이동하는공간으로써중앙에여객의이동을보조할무빙워크가계획되어있으며양옆으로탑승게이트및대합실이위치해있다. 출발복도는노드지역및엔틀러끝단부에비해천장의높이가낮으며 PA 스피커또한여객의가까운곳에설치하도록계획되어있어서출발콘코스의다른지역에비해상대적으로짧은잔향시간과높은음명료도가예상되는공간이다. 그러나화강암바닥및무빙워크, 반사성재질의내부상업시설의벽체로인해발생할수있는후기음을제어하기위해채광창을제외한천장대부분의면적에흡음재를설치하였다. (3) 엔틀러끝단부엔틀러끝단부는출발콘코스의말단에위치한공간으 로써탑승게이트및대합시설이밀집한공간이다. 엔틀러끝단부는원형평면및돔형천장으로이루어져있으며, 높은천장으로인해큰체적을갖고있다. 특히엔틀러끝단부의경우중앙부에복층형태의휴게시설이계획되어있어서다른지역에비해매우큰체적을갖고있다. 이러한원형평면및단면은음향포커싱현상외에도크립현상 (creep) 등의음향장애가발생하기쉬운구조이다. 이러한이유로복층의아래지역의벽체를모두확산이가능한목재리브로구성하였으며천장의 50% 이상의면적에흡음재를설치하였다. 또한여객의대합시설에 PA 스피커를집중배치함으로써여객의주요점유지역의높은명료도를제고하였다. 3.3 그레이트홀그레이트홀은체크인지역의중심부에위치한공간으로써이용객의휴식및공연활동이이루어지는다목적공간의성격을띄고있다. 특히그레이트홀은 level 2부터지붕까지연결되어있으며각층을연결하는각종승강기및계단과함께복도들이인접해있어서여객의동선이집중되는공간이다. 따라서그레이트홀내부뿐만아니라주변공간에서공연및감상에적합한음향계획이수반되어야한다. 이를위해객석이위치한그레이트홀중앙부의측면부및무대측벽부에는목재리브를설치하여실내에서발생된음에너지가흡음및투과되어실내에다시유입되지않도록계획하였다, 3.4 환영홀환영홀은도착여객이입국심사대및수하물수취지역, 세관구역을통과해외부로진입했을때처음진입하는공간으로써입국여객과환영인파가대기하는공간이다. 따라서항공기스케쥴의변동을포함한다양한음성정보를이용객에게전달해야하므로높은명료도가요 표 5. 건축음향설계안을적용한인천국제공항제 2 여객터미널각실의실내투시도 체크인지역 (Land Side) 출발콘코스 (Air Side) 노드지역출발복도앤틀러끝단부 그레이트홀환영홀도착복도 IAT 승강장 -995-
구된다. 특히환영홀의경우이용객의점유도가매우높은공간인만큼배경소음이높아음성전달지수 (STI) 의저하될우려가있다. 이를위해가장중요한것은짧은잔향시간의조성과높은음압레벨 (SPL) 의확보이다. 따라서천장및벽체에최대한의흡음면적을확보하여전주파수대역에서높은성능의흡음재를설치하였으며, 작은출력의 PA 스피커를이용객의동선가까이에균등하게배치함으로써목표성능을확보하였다. 3.5 도착복도도착복도는항공기를통해입국한여객이처음으로진입하는공항시설로써입국심사대또는환승통로로이어지는공간을말한다. 도착복도는긴복도형식평면형태를갖추고있으며중앙부에여객의이동을보조하는무빙워크가설치되어있다. 도착복도의층고는최대 4m로낮고안내방송설비 (PA 스피커 ) 또한여객에가까이위치해있어서높은명료도가예상되는공간이다. 다만천장과바닥, 양측벽에서로평행하게마주보고있고각각의거리가매우짧아반사성마감재를설치할경우회주공명현상 (fluttering echo) 등의음향장애가발생할수있다. 따라서도착복도에의바닥에는흡음이용이한카펫을설치하고천장에는미네랄흡음텍스를설치하고실내벽체에는주기적으로알루미늄루버를설치하여예상되는음향장애를미연에방지하고자하였다. 3.6 IAT 승강장제2여객터미널은현재완공되어사용중인제1여객터미널및탑승동의이용객을분산하기위해계획되었다. 이러한이유로각시설은상호유기적으로연결되어인천국제공항을사용하는여객으로하여금불편함이없도록서비스를제공하여야한다. 이를위해인천국제공항에서는각시설을순환적으로이동하는무인여객수송열차 (IAT, Intra Airport Transit) 를운행하고있다. 따라서 IAT 승강장은제2여객터미널을제1여객터미널및탑승동과연결하는교통시설로써여객, 화물등의운송을돕기위해각시설을무인여객수송열차의터미널을의미한다. 일반적으로 IAT 승강장에서는무인여객수송열차의운행정보를 LED 멀티비전으로제공하지만, 긴급상황시구난정보를전달하기위해안내방송설비를설치하고있다. IAT 승강장은입국여객이진입하는중앙의코어시설을중심으로출국여객이진입하는양단의계단시설로이루어져있다. IAT 승강장은도착복도와같이층고가매우낮아짧은잔향시간이예상되지만반사성마감재및마주보는벽체간의길이가짧아회주공명현상이예상되는공간이다. 따라서 IAT 승강장천장면적의 80% 이상에알루미늄유공패널을설치하고배우공기층에다공질성흡음재를충진하여짧은잔향시간조성및음향장애를제어하고자하였다. 이밖에도안내방송설비는여객의동선에맞추어균등하게설치함으로써여객이이동중에도균일한음성정보를전달받을수있도록계획하였다. 4. 맺음말 본논문에서소개된인천국제공항제2여객터미널은향후아시아의허브공항으로서대규모의여객과환승객을수용할수있는중심시설이될것이다. 따라서제2여객터미널의실내공간은그규모와기능을고려할때음성정보전달을위한실내음향조건이매우중요하다고하겠다. 이러한음향적요구조건을만족하기위해제2여객터미널각실의음향목표치를설정하고 3차원컴퓨터시뮬레이션을통해실별실내마감자재의적정성과전기음향설비의효용성을검토하고다양한대안을비교분석하여공간의음향설계목표를만족하는최종안을도출하였다. 또한음향설계단계에서인천공항공사의터미널계획팀과안내방송설비계획팀과의협업을통하여제2여객터미널내각공간의특징과기능을고려한설계안을제안하였다. 이로써기본설계단계에서제시된건축설계안의근간을수용하고실내마감재료의변경을최소화하는범위에서작업이수행되었으며공사비를경감할수있는방향을모색하였고, 주어진조건에서최상의실내음향성능을제공할수있는건축적방안을제시할수있었다. 현재인천국제공항제2여객터미널은막바지시공중에있으며금년도 7월경완공을앞두고있다. 이에본연구진은완공후현장실험을통해본논문에서소개된각실의실제음향성능을검증할것이다. 참고문헌 1. 한찬훈. 2015. 인천국제공항 3단계제2여객터미널기본및실시설계용역실시설계음향시뮬레이션보고서. 충북대학교산학협력단. 2. 한찬훈. 2016. 안내방송설비전기음향시뮬레이션결과보고서. 충북대학교산학협력단. 3. 류다정. 박찬재. 한찬훈. 2013. 인천국제공항터미널실내공간의음향분석. 한국음향학회추계학술대회발표논문집, 제32권 2(s) 호, pp.95-100. 4. C.J.Park. C.H.Haan. 2015. Acoustic Design of New Passenger Terminal at Incheon International Airport Using Computer Modeling. Inter-Noise 2015, pp.200 5. 박찬재. 한찬훈. 2016. 인천국제공항제2여객터미널출발홀의음향설계. 한국음향학회추계학술대회발표논문집, 제35권 2(s) 호, pp.70. -996-