서 론
연구의 배경 및 필요성
연구의 목적 및 범위
이론적 배경
선행연구 고찰
소음전달 경로와 음향 취약부
연구방법 및 과정
연구 설계
연구 대상 선정 및 현황
취약부 기밀 보강 공사
사전/사후 성능 측정 방법
세대 기밀 성능 측정 방법
층간 소음 차단 성능 측정 방법
연구 결과
세대 기밀 성능 측정 결과
층간소음 차단성능 측정 결과
고 찰
결 론
연구결과 요약
연구의 한계 및 향후 과제
서 론
연구의 배경 및 필요성
공동주택 거주 비율이 높은 국내에서 층간 소음은 입주민 간의 갈등을 유발하는 심각한 사회 문제로 특히, 벽식구조 아파트에서 크게 대두되어 왔다. 이러한 층간소음에 취약한 공동주택은 전체 공동주택의 60%를 상회할 정도로 결코 무시할 만한 수준이 아니다(Han, 2017).
층간 소음은 구조체를 통해 전달되는 중량·경량 충격음뿐만 아니라, 세대 간 경계벽의 틈새나 수직으로 이어지는 Pipe Duct (P.D)로 연결된 배관 관통부 등을 통해 전달되는 공기전달음 또한 큰 비중을 차지한다. Kim et al. (2008)은 ‘공동주택 성능등급 표시제도’를 언급하며 “Air Duct를 통해 상하층간 전파”되는 소음 경로의 중요성을 지적한 바 있다.
기존의 많은 연구가 신축 건물의 구조체 차음 성능 확보에 집중되어 온 반면, 이미 지어진 기축 공동주택에서 틈새를 통해 전달되는 소음을 저감하기 위한 보수 공법의 실증적 효과에 대한 연구는 부족한 실정이다.
따라서 본 연구는 실제 거주자가 생활하는 ‘리빙랩’을 대상으로, P.D에 면한 화장실 배관부 및 외부전선 인입부 등 음향적으로 취약한 틈새에 ‘취약부 기밀 보강’을 적용하였다. 공사 전후의 세대 전체 기밀 성능과 층간 소음 차음 성능을 정량적으로 측정하여, ‘취약부 기밀 보강’의 실질적인 소음 저감 효과를 입증하고 두 성능 지표 간의 상관관계를 분석하고자 하였다.
연구의 목적 및 범위
본 연구의 주된 목적은 기축 공동주택의 ‘음향 취약부’에 ‘부분 기밀 보강’을 적용하여, 해당 공법이 세대 간 층간 소음 저감에 미치는 영향을 실증적으로 검증하는 것이다.
이를 위해, 리빙랩으로 선정된 단일 세대를 대상으로 공사 전후의 ‘세대 전체 기밀 성능(n50)’과 ‘층간 소음 차단 성능(D)’을 정량적으로 측정한다.
최종적으로는 이 두 성능 지표의 변화를 비교 분석함으로써, 취약부 기밀 보강이 실제 소음 저감에 기여하는 정도와 그 상관관계를 고찰하고자 한다. 본 연구의 범위는 주요 공기 전달음의 경로에 한정하며, 화장실 배관 관통부 및 전기 인입부를 핵심적인 음향 취약부로 설정하였다.
이론적 배경
선행연구 고찰
‘공동주택 소음’에 대한 선행연구는 크게 네 가지 방향으로 분류할 수 있는데 가장 큰 비중을 차지하는 연구 분야는 ‘법적·제도적 및 사회적 갈등 연구’로, 공동주택 소음을 공학적 문제 이전에 심각한 사회적 문제로 접근한다. 층간소음으로 인한 이웃 간 분쟁 사례, 법적 책임(하자담보)의 범위, 분쟁조정제도의 실효성 및 개선 방안, 그리고 갈등의 사회적 요인 분석에 대한 연구(Shin, 2014; Byun, 2015; Lee, 2015; Choi, 2018; Kim, 2023)가 주를 이룬다. 이는 층간소음 문제가 기술적 해결과 더불어 사회적·제도적 합의가 시급한 주제임을 보여준다.
두 번째로 ‘바닥 충격음(고체 전달음) 저감 연구’는 공학적 접근의 주류를 이루는 분야로, 주로 신축 공동주택의 바닥 충격음 저감에 집중한다. 연구의 초점은 중량 및 경량 충격음을 완화하기 위한 뜬바닥 구조, 바닥 감쇠층, 천장 구조(천장틀) 등의 성능 향상과 신규 바닥 구조 공법(일체화, 복층구조) 개발에 맞추어져 있다(Nam et al., 2005; Moon et al., 2012; Kim and Kim, 2023).
이외 특정 소음원 제어 연구는 소음의 ‘전달 경로’가 아닌 ‘발생원’ 자체의 소음을 제어하려는 연구들이다. 여기에는 다음과 같은 세부 분야가 존재한다.
급배수(설비) 소음 : 화장실을 중심으로 수압, 배관 재질, 배관 구성 방식이 급배수 소음에 미치는 영향을 분석하거나(Kim et al., 1990; Jung et al., 1994), 소음 저감기 개발(Kim et al., 2008; Yeon et al., 2015)에 대한 연구가 포함된다.
기타 설비 소음 : 환기장치(Oh et al., 2006), 주방 후드(Park et al., 2007) 등 특정 설비 기기에서 발생하는 소음의 특성과 저감 방안을 다룬다. 또한, 거주자의 주관적 인식, 심리 평가에 따른 소음 현황을 파악하기 위한 실태 조사(Oh et al., 1990; Lee and Park, 2022; Jo et al., 2025)도 다수 수행되었다.
상기 선행연구 현황 분석을 통해, 본 연구는 ‘고체전달음’이 아닌 ‘공기전달음’에 집중하였다. 기존의 공학적 연구 대다수가 바닥충격음에 편중되어 있으나 재실자들이 실제로 호소하는 불만 중에는 윗집의 대화소리, TV소리 등 공기전달음도 상당부분 차지하고 있기 때문이다. 또한 ‘소음원 제어’가 아닌 ‘전달 경로 차단’에 집중하였다. 화장실 소음을 다룬 기존 연구는 배관의 물소리, 즉 소음원 자체를 제어하는데 그 초점이 맞추어졌으나, 본 연구에서는 슬래브 관통부의 틈새 즉 음향 취약부를 통해 아랫집으로 전달되는 현상에 주목하였으며, 취약부 기밀 보강이라는 방법으로 차단하는 새로운 접근을 시도하고자 하였다.
소음전달 경로와 음향 취약부
선행연구 고찰에서 밝혔듯이, 본 연구는 고체 전달음이 아닌 틈새를 통한 공기 전달음 경로에 주목한다. 공동주택에서 이러한 경로는 크게 건물 외피를 통한 경로와 세대 간 경계를 통한 경로로 구분할 수 있다.
공동주택에는 시공 단계에서부터 다양한 누기 및 소음 전달 경로가 잠재적으로 발생한다. 이를 분류하면 다음과 같다(Figure 1).
주요 구조체 및 개구부 : 건물 외피의 기밀 성능과 직결되는 부위로 창호와 현관문은 설치 과정에서 발생하는 시공 정밀도 차이로 인해 틈새가 발생하기 쉬우며, 이는 주로 외부 소음 유입에 영향을 미친다.
설비 관통부 : 세대 간 구획을 관통하는 설비 배관 및 덕트는 가장 대표적인 공기 전달음 경로이다. 화장실 배관, 주방 후드 배기구, 화장실 강제배기 팬을 위해 확보된 슬래브 및 벽체의 개구부가 이에 해당한다.
전기 인입부 : 설비 관통부와 마찬가지로 세대 간 경계를 관통하지만 간과하기 쉬운 경로이다. 분전반, 벽체 매립형 콘센트 및 스위치 박스, 조명 설치를 위해 벽체나 슬래브를 관통하는 전선관 주변 등이 모두 잠재적인 누기 경로가 된다.
본 연구는 외부 소음이 아닌, 윗집이나 옆집의 생활 소음과 같은 세대 간 소음 저감에 초점을 맞추고 있으므로 취약부위 중, 세대 간 경계를 관통하는 설비 관통부와 전기 인입부를 본 연구의 핵심 분석 대상으로 하였다.
연구방법 및 과정
연구 설계
본 연구는 실제 거주 환경에서 특정 취약부 기밀 보강의 효과를 검증하기 위해 ‘준실험설계(Quasi-Experimental Design)’를 적용하였다. 가장 이상적인 시험 방법은 A집단은 공사를 하고(실험군), B집단은 공사를 하지 않는(통제군) ‘실험설계(True Experimental Design)’가 적합하겠으나 무작위 배정이 불가능하고 완전한 통제가 불가능한 리빙랩의 특성을 고려하여, 단일 실험군을 대상으로 공사개입 전후의 성능을 비교하는 방식을 채택하였다.
연구 대상 선정 및 현황
본 연구의 대상은 고양시에 위치한 준공 후 15년차의 공동주택으로 해당 세대는 총 20층(지하 1층 포함) 건물의 7층에 위치하며 전용면적 167.95 ㎡이다. 평면은 하나의 엘리베이터 코어를 두 세대가 공유하는 구조이며, 한 세대는 방 4개, 화장실 2개로 구성되어 있다(Figure 2).
음향 취약부 선정을 위해 재실자를 대상으로 심층 인터뷰를 실시하였다. 재실자는 전반적인 소음 불편도에 대해 4점 척도(1점: 전혀 그렇지 않다 ~ 4점: 매우 그렇다) 중 2점(‘가끔 그렇다’)으로 응답하였다.
주요 불만 사항으로는 화장실 천장을 통한 상부 세대의 배관 소음이 전달되는 현상과, 인접 세대(상부 또는 측면)로부터 대화 소리, TV 소리, 피아노 소리와 같은 공기 전달음이 유입되는 점을 구체적으로 제기하였다.
이와 더불어, 발코니 확장부의 웃풍 및 외부 소음 유입 문제도 지적하였다. 이러한 인터뷰 결과를 바탕으로, 세대 간 틈새가 존재할 가능성이 높은 화장실 배관 관통부와 세대 간 경계벽을 주요 소음 취약부로 판단하였다.
이에 현장 예비조사를 실시하여 화장실 점검구를 개방한 결과, 배수 입상관 주변 슬래브 관통부의 마감이 부실하여 세대 간 틈새가 존재하는 것을 육안으로 확인하였다. 또한, 콘센트는 대부분 실내 벽에 위치하고 있으나 일부는 발코니측 벽면에 위치하여 외기의 유입이 우려되었으며, 상부 조명을 포함한 전기인입부는 별도의 기밀처리가 되어있지 않음을 확인하였다.
취약부 기밀 보강 공사
현장 예비조사 및 재실자 인터뷰 결과를 바탕으로, 소음 및 공기 누설의 주요 경로로 식별된 음향 취약부에 대한 부분 기밀 보강 공사를 시행하였다.
공사 범위는 화장실(안방, 작은방) 천장 내부의 배관 관통부와 세대 간 경계벽 및 외벽의 콘센트, 통신 단자함 등 전기 인입부로 설정하였다. 공사는 재실자의 거주 편의를 고려하여 화장실 별 1일로, 총 2일에 걸쳐 완료되었다.
화장실 배관부의 경우, 천장 점검구를 개방하여 화장실-P.D 간 슬래브 관통부의 주변부를 정리하고 프라이머 시공 후 고성능 접착용 변성계 씰란트를 도포하여 기밀층의 연속성을 확보하였다(Figure 3, 4). 추가로, 배관의 중량을 높여 진동소음을 저감하기 위해 배관을 부틸테이프로 감싸는 방법을 추가하였다(Figure 5, 6).
또한, 콘센트 및 단자함 박스를 탈거하여 Figure 7과 같이 전선 인입관 주변의 틈새를 확인하였으며, 이 부분은 ‘기밀 파운드’를 밀실하게 충진하여 마감하였다(Figure 8).
사전/사후 성능 측정 방법
본 연구의 취약부 기밀 보강 효과를 검증하기 위해, 세대 기밀 성능과 층간 소음 차단 성능을 주요 측정 변인으로 설정하였다. 이 변인들은 본 연구의 목적(기밀 보강이 소음 저감에 미치는 영향)을 정량적으로 입증하기 위한 핵심 지표이다.
취약부 기밀 보강 공사 시점을 기준으로 2주 전(사전 측정)과 2주 후(사후 측정)에 거주자 설문과 더불어 해당 지표의 성능을 측정하였다.
세대 기밀 성능 측정 방법
세대 기밀 성능은 건물의 내외부 압력 차가 50 Pa일 때의 시간당 공기 교환 횟수(n50, ACH)로 정의된다(KS L ISO 9972, 2021). 이는 블로어도어 테스트(Blower Door Test)를 통해 측정되며, 틈새를 통한 공기 누기량을 정량적으로 나타낸다. 이는 Figure 9와 같이 블로어도어 테스트(Blower Door Test)를 통해 측정되며, 틈새를 통한 누기량을 정량적으로 나타낸다. 또한, 이 시험과 더불어 포그머신을 사용하여 구조체의 틈새를 육안으로 확인하는 시험을 동시에 수행하기도 한다(Figure 10).
전통적으로 이 지표는 건물의 에너지 효율 및 단열 성능을 평가하는 기준으로 사용되어 왔으나, 본 연구에서는 공기 누설 경로가 공기 전달음의 경로와 일치한다는 가정하에 공사 전후의 기밀성 변화를 측정하는 변인으로 사용하였다. 감압 및 가압 시의 평균값을 사용하였으며, 공사 전후 동일한 조건에서 측정하였다.
층간 소음 차단 성능 측정 방법
층간 소음 차단 성능은 KS F ISO 16283-1 (2022)(건축 음향 - 건축 부재 및 부재 사이의 차음 성능 현장 측정 – 제1부 : 공기 전달음)에 제시된 지표 중 하나인 음압 레벨 차이(D, Sound Level Difference)로 평가하였다.
일반적으로 경계 구조체의 차음 성능 평가는 KS F ISO 16283-1에 의거하여 수음실의 잔향시간을 보정한 표준화 음압레벨 차이(DnT)를 사용하는 것이 원칙이다. 그러나 본 연구는 실제 거주 환경인 리빙랩에서 수행되었으므로, 구조체의 순수 성능보다는 가구 및 집기에 의한 흡음 영향이 포함된 실제 거주 상태의 차음 효과를 반영하기 위해 음압레벨 차이(D= L1 - L2)를 평가지표로 적용하였다.
윗집 세대 화장실(음원실)에 표준 음원 발생기(핑크 노이즈)를 설치하여 평균 음압 레벨(L1)을 측정하고, 동시에 아랫집(수음실)에서 투과된 평균 음압 레벨(L2)을 측정하였다(Figure 11, 12).
각 측정(L1, L2, L_B)은 약 3분간 5초 간격으로 총 36개의 등가소음도(Leq) 데이터를 수집하였으며, 이 36개 데이터의 산술 평균값을 해당 실의 최종 대표값으로 사용하였다.
최종 차음 성능(D)은 D = L1 - L2로 계산하였으며, 측정 데이터의 신뢰도 확보를 위해 수음실 배경소음(L_B)을 측정하여, L2 > L_B + 10 dB 기준을 만족하는지 확인하였다.
이 때, 안방화장실과 작은방화장실의 바닥면적은 각각 5.8 ㎡, 4.9 ㎡ , 체적은 각각 13.34 ㎥, 11.27 ㎥ 이다.
연구 결과
취약부 기밀 보강 공사 전후로 세대 전체 기밀 성능과 층간 소음 차단 성능을 측정한 정량적 결과는 다음과 같다. 또한, 앞서 언급한 거주자 설문조사 결과, 재실자는 공사 후 소음 개선도가 ‘매우 크게 개선되었다’로 평가하였으며, 리빙랩 기술적용 공사에 대해 ‘5점(매우 만족)’으로 응답하였다.
세대 기밀 성능 측정 결과
공사 전후의 세대 전체 기밀 성능을 측정한 결과는 Table 1과 같다. 공사 전 평균 2.20 ACH로 측정된 n50 값은 공사 후 2.15 ACH로 측정되었다. 이는 0.05 ACH의 성능 향상으로, 개선율로는 약 2.3%에 해당한다.
Table 1.
Measurement results of airtightness performance before and after construction
| Phase | Depressurization | Pressurization | Average | Improvement |
| Pre-construction | 2.19 | 2.21 | 2.20 | + 2.3% |
| Post-construction | 2.00 | 2.31 | 2.15 |
층간소음 차단성능 측정 결과
공사 전후 음향 취약부(화장실 2개소)의 층간 소음 차단 성능(D)을 측정한 결과, 모든 측정은 층간소음 차단성능 측정 방법에서 제시한 신뢰도 기준(L2 > L_B + 10 dB)을 만족하였다.
Table 2는 안방 화장실(Bathroom 1)의 측정 결과를 보여준다. 공사 전 50.3 dB로 측정된 차음 성능은 공사 후 52.2 dB로 1.9 dB 향상되었다. 이는 음원실의 소음(L1)이 100.2 dB에서 100.1 dB로 거의 동일하게 유지된 상태에서, 수음실의 소음(L2)이 49.9 dB에서 47.9 dB로 2.0 dB 감소한 것에 기인한다.
Table 2.
Measurement results of inter-floor sound insulation performance in the bathroom 1
| Phase | Source Room (L1) | Receiving Room (L2) | Sound Insulation (D) | Improvement |
| Pre-construction | 100.2 dB | 49.9 dB | 50.3 dB | + 1.9 dB |
| Post-construction | 100.1 dB | 47.9 dB | 52.2 dB |
Table 3은 작은방 화장실(Bathroom 2)의 측정 결과이다. 공사 전 49.5 dB로 측정된 차음 성능은 공사 후 50.7 dB로 1.2 dB 향상되었다. 이는 수음실의 소음(L2)이 51.2 dB에서 49.9 dB로 1.3 dB 감소한 결과이다.
고 찰
본 연구의 가장 주목할 만한 지점은 세대 기밀 성능(n50)과 차음 성능(D) 개선 폭의 비대칭성이다. 세대 전체의 기밀 성능은 공사 전후 2.3%의 미미한 향상에 그쳤으나, 층간 소음 차단 성능은 안방(Bathroom 1) 1.9 dB, 작은방(Bathroom 2) 1.2 dB라는 향상을 보였으며 소폭이나마 실효적인 개선을 나타냈다.
이러한 차이는 n50으로 측정되는 ‘전체 기밀’이 창호나 현관문 등 외벽의 성능에 의해 크게 좌우되는 반면, 본 공사는 외벽이 아닌 세대 내부의 배관부라는 ‘국소적 틈새’에 집중했기 때문으로 해석된다. 즉, 건물 전체의 기밀성능 변화는 적었지만, 공기 전달음의 핵심 경로를 차단함으로써 차음 성능을 효과적으로 개선시킨 것으로 생각된다.
특히, 수치적 개선 폭이 일반적인 인지 한계에 미치지 못함에도 불구하고 거주자 설문에서 ‘매우 크게 개선됨’이라는 응답이 도출된 원인은 음의 질적 변화에서 찾을 수 있다. 기밀 보강은 틈새를 통해 유입되는 고주파 대역의 공기 전달음을 차단하여 소리의 명료도를 저하시키는 효과가 있다. 즉, 소리의 물리적 크기 감소보다 말소리나 TV 소리의 ‘내용이 식별되지 않는 수준’으로의 변화가 거주자의 심리적 불쾌감 및 프라이버시 침해 우려를 해소시켰으며, 이것이 주관적 만족도로 이어진 것으로 분석된다.
본 연구의 결과는 전면적인 리모델링이 아니더라도, 소음 전달의 핵심 경로가 되는 ‘음향 취약부’를 선별적으로 보강하는 것이 기축 공동주택의 공기 전달음 저감에 있어 비용 대비 효과적인 접근법임을 실증적으로 입증했다는 데 그 의의가 있다.
결 론
연구결과 요약
본 리빙랩 실증 연구는 기축 공동주택을 대상으로 음향 취약부에 대한 부분 기밀 보강 공사를 시행하고, 그 효과를 준실험설계를 통해 정량적으로 분석하였다.
연구 결과, 세대 전체 기밀 성능은 2.3%의 미미한 향상을 보인 반면, 층간 소음 차단 성능은 안방 화장실 1.9 dB, 작은방 화장실 1.2 dB로 소폭이나마 실효적인 향상을 나타냈다.
본 연구의 결과는 세대 전체의 기밀도 향상이 미미하더라도, 소음 전달의 핵심 경로가 되는 ‘음향 취약부’를 선별적으로 보강하는 것이 세대 간 공기 전달음 저감에 실효성 높은 접근일 수 있음을 시사한다. 이는 기축 공동주택의 소음 문제 해결에 있어, 전면적인 리모델링이 아닌 부분적 보수 공법의 유효성을 실증적으로 입증했다는 데 그 학술적 의의가 있다.
연구의 한계 및 향후 과제
본 연구는 다음과 같은 한계를 가지며, 이는 향후 연구를 통해 보완될 필요가 있다.
첫째, 본 연구는 특정 평면과 구조를 가진 단일 세대에서 수행된 사례 연구로서, 연구 결과를 모든 공동주택에 일반화하기에는 한계가 있다. 특히 개별 세대의 구조 형식, 슬래브 두께, 그리고 배관 배치 방식(층상/층하 배관) 등의 물리적 특성에 따라 공기 전달음의 경로와 보강 공사의 개선 폭이 달라질 수 있다. 따라서 향후 다양한 구조적 특성을 가진 대상을 확보하여 후속 검증 연구가 수행되어야 한다
둘째, 차음 성능 측정을 위해 약 100 dB 수준의 핑크 노이즈를 표준 음원으로 사용하였다. 이는 실험의 객관성과 재현성을 확보하기 위한 표준화된 방법이었으나, 실제 거주 환경에서 일상적으로 발생하는 생활 소음(대화, TV 소리 등)의 음압 레벨과는 큰 차이가 있다.
셋째, 일반적으로 구조체의 차음성능 평가는 수음실의 잔향 시간을 보정한 표준화 음압레벨 차이를 사용하는 것이 원칙이나 본 연구는 리빙랩의 특성상 가구 및 집기에 의한 흡음 영향이 포함된 실제 거주 상태의 차음효과를 반영하기 위해 음압레벨 차이를 평가지표로 적용한 점을 감안하여야 한다.
넷째, 본 연구의 차음 성능은 전체 음압 레벨을 기준으로 분석되었다. 이로 인해 1.2~1.9 dB라는 청각적으로 유의미한 소음 저감 효과를 확인하였으나, 이 개선 효과가 고주파수 대역에서 주로 발생했는지, 혹은 저주파수 대역에서도 동일하게 발생했는지는 규명하지 못했다.
실제 생활 소음은 음원의 종류(대화 소리, 피아노 소리 등)에 따라 매우 상이한 주파수(Hz) 특성을 가지므로, 주파수 대역별 분석이 수반되어야 한다.
따라서 향후 과제로는, 더 많은 샘플을 대상으로 옥타브 밴드 분석 등을 통해 취약부 기밀 보강 공법이 주파수 대역별 공기 전달음 차단 성능에 어떠한 변화를 미치는지 심층적으로 분석할 필요가 있다.
