2024년 서울시 연구사 환경공학 18번

환경공학 연구사 시험 대비: 음장 개념 정리 및 오답 분석

환경공학 연구사 시험에서 음장은 소음 및 진동 관련 문제의 핵심 주제입니다. 아래는 음장의 핵심 이론과 주어진 선택지 분석을 시험 대비용으로 정리한 내용입니다. 수식은 티스토리 호환성을 위해 간단히 표현하였습니다.

음장 개념 핵심 이론

1. 음장의 정의

음장은 소리가 전파되는 공간에서 음압, 입자속도, 음파의 위상이 분포하는 상태입니다. 환경공학에서는 소음 제어, 실내 음향 설계, 음향 측정에 활용됩니다.

2. 음장의 주요 유형

• 자유음장 (Free Field): 반사음이 없는 환경에서 음파가 방사형으로 퍼지는 음장. 음압은 역 제곱법칙(I ∝ 1/r^2)을 따르며, 거리가 2배일 때 음압 레벨(SPL)은 6dB 감소(SPL = SPL_0 - 20*log10(r)). 예: 무향실.
• 잔향음장 (Reverberant Field): 직접음과 반사음이 중첩되는 음장. 음압이 균일하며, 역 제곱법칙 적용되지 않음. 잔향시간: T_60 = 0.161*V/A (V: 부피, A: 흡음량). 예: 콘서트홀.
• 근음장 (Near Field): 음원 근처(r < λ/(2*π))에서 음파가 복잡한 음장. 입자속도와 전파방향의 상관성 약함. 예: 스피커 앞.
• 원음장 (Source Sound Field): 음원의 소리가 지배적인 영역. 자유음장과 잔향음장 포함.

3. 시험 대비 핵심 공식

• 역 제곱법칙: I ∝ 1/r^2, SPL = SPL_0 - 20*log10(r).
• 잔향시간: T_60 = 0.161*V/A.
• 근음장 범위: r < λ/(2*π).
• 음압 레벨: SPL = 20*log10(P/P_ref) (P_ref = 20μPa).

4. 시험 출제 경향

• 음장 종류별 특성 비교.
• 역 제곱법칙 음압 계산.
• 잔향시간 계산 및 흡음재 효과 분석.
• 근음장의 특성과 응용.

시험 팁: 공식 암기, 음장 특성 구분, 계산 문제 연습 필수. 자유음장과 잔향음장의 차이를 명확히 이해하세요.

선택지 분석

• 1. 원음장은 자유음장과 잔향음장으로 구분된다.
  원음장은 음원의 소리가 지배적인 영역으로, 자유음장과 잔향음장으로 나뉩니다. 정확한 설명입니다.
  
  시험 팁: 원음장은 포괄적 개념임을 기억하세요.
• 2. 잔향음장은 음원의 직접음과 벽에 의한 반사음이 중첩되는 구역이다.
  잔향음장은 직접음과 반사음이 섞여 음압이 균일한 음장입니다. 정의와 일치합니다.
  
  시험 팁: 잔향시간 공식(T_60 = 0.161*V/A) 대비.
• 3. 잔향음장은 원음장 중 역 제곱법칙이 만족되는 구역이다.
  잔향음장은 반사음의 중첩으로 음압이 균일하며, 역 제곱법칙(I ∝ 1/r^2)은 자유음장에 적용됩니다. 잘못된 설명입니다.
  
  시험 팁: 역 제곱법칙은 자유음장 전용. 잔향음장과의 혼동 주의.
• 4. 근음장에서 입자속도는 음의 전파방향과 개연성이 거의 없다.
  근음장(r < λ/(2*π))에서는 음파의 위상이 복잡하여 입자속도와 전파방향의 상관성이 약합니다. 정확한 설명입니다.
  
  시험 팁: 근음장 범위와 특성 암기.

최종 답변

가장 옳지 않은 설명은 3번: "잔향음장은 원음장 중 역 제곱법칙이 만족되는 구역이다." 잔향음장은 반사음의 중첩으로 음압이 균일하며, 역 제곱법칙은 자유음장에 적용됩니다.

시험 대비 요점
- 자유음장: I ∝ 1/r^2, 직접음.
- 잔향음장: 직접음+반사음, T_60 = 0.161*V/A.
- 근음장: r < λ/(2*π), 입자속도 상관성 약함.
- 원음장: 자유음장+잔향음장.

* 참고: 음향학 기본 이론(Fundamentals of Acoustics) 및 환경공학 관련 문헌 기반.