음향학 이야기: 코로나 바이러스(COVID-19)로 인한 도시 소음 변화

 

스쳐갈 줄 알았던 코로나 바이러스(COVID-19)는 결국 2020년이 끝나가는 지금까지도 사라질 기미가 보이지 않습니다.

 

2020년 11월 4일 기준 국내 누적 확진자가 26,925명이며, 매일 100명 이상 신규 확진자가 발생하고 있습니다.

 

국외 상황은 대부분 우리나라보다 더욱 심각합니다.

 

미국은 누적 확진자가 11월 4일 기준 9,108,353명에 도달하였으며, 사망자는 229,442명으로 가장 큰 피해를 받고 있습니다.

 

 

각국에서는 코로나 바이러스 확산을 최대한 막기 위해, 다양한 형태로 거리두기를 시행하고 있습니다.

 

거리두기는 확진자의 대량 발생을 최소화하여 의료 붕괴를 막고, 감염병 전파를 관리 수준으로 두기 위함으로써 필수적입니다.

 

우리나라의 경우 일일 확진자를 기준으로 거리두기를 5단계로 나누어 시행하고 있습니다(11월 4일 기준).

 

거리두기로 인해 학교 수업은 대부분 원격 수업으로 대체되었고 식당, 영화관 등등 일반관리시설들이 제재를 받고 있습니다.

 

제가 다니고 있는 연세대학교의 경우, 2020년 1학기부터 현재 2학기까지 모두 비대면 수업으로 진행하고 있습니다.

 

 

 

이러한 거리두기가 시행됨에 따라 사람들의 삶의 방식이 달라지고 있습니다.

 

사람들의 행동이 멈추고, 산업과 교통망 그리고 기업들이 멈추었습니다.

 

이에 따라 지구의 환경도 달라졌습니다.

 

뉴욕의 탄소 배출량은 작년과 비교하면 50% 가까이 줄어들었습니다.

 

중국의 6대 화력발전소 석탄 사용량이 2019년 4분기 이후 40% 줄어, 올해 초 중국의 이산화탄소 배출량은 25% 감소하였습니다.

 

 

그렇다면, 도시의 소음은 거리 두기로 인하여 어떻게 변했을까요?

 

이것이 이번 음향학 이야기 글에서 소개해 드릴 주제입니다.

 

최근 미국 음향학회 학술지(Journal of the Acoustical Society of America, JASA)에 코로나 바이러스로 인한 스페인 마드리드(Madrid)의 도시 소음 변화를 주제로 한 논문이 게재되었습니다.

 

논문의 내용을 간략히 정리하여, 코로나 바이러스로 인하여 스페인 마드리드의 소음이 어떻게 변화하였는지 알려드리겠습니다.

 

아래 그림에 논문 제목과 초록이 있으니, 제 글을 읽고 관심이 있으시면 다운로드하여 읽어보시기 바랍니다.

 

그럼 시작하겠습니다.

 

코로나 바이러스로 인한 도시 소음 변화 논문 초록(JASA)

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스페인 마드리드는 코로나 바이러스가 빠르고 강하게 온 도시 중 하나입니다.

 

스페인은 아래 표와 같이 2020년 3월부터 거리 두기(lockdown)을 시행하였습니다.

 

스페인의 거리두기는 우리나라와 같이 단계를 나누어 시행되었습니다.

 

시간이 지남에 따라, NC (No class), SH (Stay home), OE (Only essential) 순으로 거리두기가 점차 강화되었습니다.

 

OE 단계는 가장 엄격한 거리두기 단계로, 학교가 문을 닫고 모든 행사는 금지됩니다. 또한 야외에서 운동은 물론 필수적인 것을 제외하면 단순히 걷는 것도 금지됩니다.

 

4월 13일부터 OH 단계에서 SH 단계로 거리두기가 약화되었고, 그 후 D0 (De-escalation 0), D1(De-escalation 1) 순으로 거리두기가 지속적으로 약화되었습니다.

 

스페인 거리두기(lockdown) 단계 및 진행

마드리드에는 31개의 소음 모니터링 스테이션(noise monitoring station)이 설치되어 있습니다.

 

아래 그림은 실제 마드리드에 설치된 소음 모니터링 스테이션입니다.

 

그림에 보이듯이, 1개의 소음계(sound level meter)가 국제 표준(ISO 1996)에 맞추어 스테이션 지붕에 설치되어 있습니다. (ISO: International Organization for Standardization)

 

31개의 소음 모니터링 스테이션은 설치된 위치에 따라 3가지로 분류됩니다.

 

• Traffic-dominated areas - 주요 도로 근처에 설치됨, 자동차에 의한 교통소음이 주요함
• Active areas - 도시 중심부에 설치됨, 상점 및 여행객 등 다양한 소음이 존재하며 자동차에 의한 교통소음도 포함됨
• Quiet areas - 공원과 같은 조용한 곳에 설치됨

 

 

소음 모니터링 스테이션(noise monitoring station) (Plaza del Carmen)

 

본 논문에서는 31개의 소음 모니터링 스테이션 중 적절히 5개를 선택하여 데이터를 분석하였습니다.

 

설치된 장소의 이름과 위치에 따른 분류는 아래와 같으며, 지도와 위성 사진을 함께 아래 그림에 나타내었습니다.

 

• Carlos V - Traffic - dominated areas
• Escuelas Aguirre - Traffic-dominated areas
• Plaza del Carmen - Active areas
• Casa de Campo - Quiet areas
• Sanchinarro - Quiet areas

 

Carlos V와 Esculas Aguirre는 큰 도로 옆에, Plaza del Carmen은 도심에, Casa de Campo는 공원에, Snchinarro는 조용한 주거 지역에 설치되어 있는 것을 볼 수 있습니다.

 

소음 모니터링 스테이션 설치 장소

 

소음을 나타내는 지표는 유럽에서 표준으로 사용하고 있는 Lden(낮-저녁-밤 평균 음향레벨, day-evening-night level)을 사용하였습니다.

 

Lden은 하루 24시간 동안의 음향 레벨을 평균화한 것으로 이해하시면 됩니다.

 

사실 더 복잡한 이론들이 있지만 본 글에서는 이 정도만 말씀드리고 다른 글에서 자세히 설명드리겠습니다.

 

 

아래 그림은 5개의 소음 모니터링 스테이션에서 거리두기 전부터 지속적으로 측정한 음향 레벨 Lden입니다.

 

거리두기가 시행되면서 사람들의 행동이 멈추고, 이에 따라 음향 레벨이 빠르게 감소하는 것을 볼 수 있습니다.

 

음향 레벨은 거리두기가 진행되고 강화됨에 따라 지속적으로 낮아지고, 가장 강한 단계인 OE 단계에서 가장 낮아집니다.

 

특히 도시 중심부에 설치된 Plaza del Carmen의 경우, 다른 곳보다 더 눈에 띄게 소음 레벨이 감소하였습니다.

 

공원 깊숙히 설치되어 있는 Casa de Campo는 거리두기 전부터 조용한 곳으로 거리두기로 인한 변화는 크지 않습니다.

 

그리고 OE 단계에서 거리두기가 SH, D0, D1 순서로 약화됨에 따라, 소음 레벨이 다시 조금씩 증가하는 것을 볼 수 있습니다.

 

5개 소음 모니터링 스테이션의 낮-저녁-밤 평균 음향레벨(Lden)

 

아래 표를 통해, 거리두기 시행 전후의 정량적인 소음 레벨 변화를 한눈에 알 수 있습니다.

 

거리두기로 인하여 소음 레벨이 평균적으로 5 dBA 감소하였습니다.

 

그리고 조용한 공원에 설치된 Casa de campo의 경우 2 dBA 감소하였습니다.

 

거리두기 전후 평균 소음레벨 비교

 

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코로나 바이러스로 인한 거리두기로 인하여 도시 소음이 감소하였다.

 

이것이 한 줄 요약입니다.

 

[참고 문헌]

1. Cesar Asensio, Ignacio Pavon, and Guillermo de Arcas "Changes in noise levels in the city of Madrid during COVID-19 lockdown in 2020" J. Acoust. Soc. Am. 148 (3), 1748-1755 (2020)

2. 김진연, 권휴상, 김봉기, 이준신, "음향학의 기초" 홍릉과학출판사 (2013)

3. Handbook on the Implementation of EU Environmental Legislation, chapter 9: Noise

4. www.bbc.com/korean/features-52430816

코로나 사태는 환경에 지속적인 영향을 미칠까? - BBC News 코리아

5. ncov.mohw.go.kr/

코로나바이러스감염증-19(COVID-19)