음향학 이야기: A-가중 음향 레벨(A-weighted sound level), dB와 dBA 차이점

 

여러분 음압 레벨(Sound Pressure Level, SPL)의 단위, dB와 dBA의 차이점을 아시나요?

 

음향학을 잘 모르는 연구실 혹은 기업과 함께 연구를 진행해보면, dB와 dBA를 구분 없이 사용하는 것을 종종 보게 됩니다.

 

dB와 dBA가 비슷하게 생겨, 크게 상관없다고 생각하시는 것 같습니다.

 

하지만, 둘은 다릅니다!

 

이번 글에서 dBA에 대해 자세히 말씀드릴테니, 꼭 구분하여 사용하시기 바랍니다.

 

그럼 시작합니다.

 

A-가중 음향 레벨(A-weighted sound level) (dBA)

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음압 레벨(SPL)과 그 단위인 dB에 대해서는 물리 음향학 글에서 다룬 바가 있습니다.

 

아래 글을 통해, 소음을 측정한다는 것의 의미와 그 단위인 dB에 대해 자세히 알 수 있습니다.

물리 음향학: Sound Pressure Level (SPL) (음압 레벨) (dB)

dB는 알았으니, dBA만 알면 이 둘의 차이점을 알 수 있습니다.

 

dBA는 측정값의 각 주파수 성분에 A-가중치를 부여한 것입니다.

 

A-가중치를 부여한 음압 레벨을 A-가중 음향 레벨(A-weighted sound level)이라고 부르며, 그 단위가 dBA입니다.

 

오, 그렇다면 A-가중치는 무엇일까요? 왜 A-가중치를 부여하는 것일까요?

 

A-가중치를 부여하는 이유는 측정값에 인간의 귀를 반영한다고 이해하시면 됩니다.

 

인간의 귀는 주파수별로 민감도가 다릅니다.

 

예를 들어, 우리의 귀는 같은 크기임에도 1000 Hz의 소리를 100 Hz보다 훨씬 더 잘 들을 수 있습니다.

 

이와 같이 주파수에 따른 귀의 민감도를 정리한 것이 등청감곡선(equal loudness contours)라고 합니다.

 

등청감곡선 대한 것은 주제를 벗어나니 살짝쿵 넘어가겠습니다.

 

일단은 우리의 귀는 주파수에 따라 민감도가 다르다는 것만 알고 계시면 됩니다.

 

그리고 "A-가중치는 귀의 민감도를 반영한 것이다." 이것만 아시면 됩니다.

(엄밀하게 A-가중치는 40 phon 등청감곡선을 바탕으로 설계되었습니다. 등청감곡선을 뒤집으면 A-가중치가 나오는 것으로 알고 있습니다만, 잊어주세요)

 

주파수 (frequency) (Hz)	보정값 (correction) (dB)
31.5	-39.4
63	-26.2
125	-16.1
250	-8.6
500	-3.2
1000	0
2000	+1.2
4000	+1.0
8000	-1.1

 

A-가중치에 대해 알게 되었으니, 음압 레벨에 어떻게 적용하는지 살펴보겠습니다.

 

단순합니다.

 

측정값에 주파수별로 더하기(+) 혹은 빼기(-)를 해주시면 됩니다.

 

위에 표는 A-가중 레벨로 변환하기 위한 보정값입니다.

 

귀의 민감도가 높은 1000, 2000, 4000 Hz는 측정값에서 더해주어야 합니다.

 

귀의 민감도가 낮은 500 Hz 이하는 측정값에서 빼주어야 합니다.

 

참 쉽죠?

 

A-가중 음향 레벨(A-weighted sound level) (dBA)

모든 주파수에 대해 나타내면, 위와 같은 그래프가 그려집니다.

 

위 글을 읽고 그래프를 보시면, 느낌이 조금 오실겁니다.

 

 

그리고 dB와 dBA를 구분 없이 사용했을 때, 어떤 사고가 발생할지도 알게 될 것입니다.

 

예를 들어, 누군가 A-가중치가 자동으로 적용되는 측정기로 200 Hz의 소음을 측정했다고 해봅시다.

 

이때, 측정기에서 표기되는 단위는 무엇인가요? dBA입니다.

 

그럼에도 측정자가 구분 없이 100 dBA로 나온 결과를 100 dB로 적으면 어떻게 되나요?

 

200 Hz의 A-가중치 보정값은 약 -10 dB이므로, 10 dB만큼의 오류가 발생하게 됩니다.

 

10 dB는 약 3배 차이입니다. 3배만큼의 오류가 발생하게 됩니다. 엄청나죠?

 

A-가중 음향 레벨(A-weighted sound level) 보정값 식

위 식은 A-가중치 식입니다.

 

이를 이용하면 위 그래프를 그릴 수 있습니다.

 

혹여, A-가중치를 사용하실 일이 있으실까 드립니다. 구글에 치면 다 나오긴 합니다.

 

 

가중 음향 레벨은 A뿐 아니라 C-가중치도 많이 사용됩니다.

 

그럼에도 측정비용이 낮고 대부분의 사람들이 활용하기 쉬워서 대표적으로 사용되고 있습니다.

 

또한, 정확도도 높아 대부분의 환경 소음 평가방법가 상당히 일치한다고 합니다.

 

 

이번 글은 여기까지 입니다.

 

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서두에도 말씀드렸지만, dB와 dBA를 구분 없이 사용하는 분이 많습니다.

 

안됩니다.

 

정말루요.

 

[참고 문헌]

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

2. en.wikipedia.org/wiki/A-weighting

A-weighting - Wikipedia

3, en.wikipedia.org/wiki/Equal-loudness_contour

Equal-loudness contour - Wikipedia