1. 머리말

화재가 발생한 경우 인명피해를 최소화하기 위해서는 화재 발생 사실을 해당 시설에 있는 거주자에서 신속하고 명확하게 전달하여 안전한 장소로 체계적인 피난을 하도록 하여야 한다. 이를 위해 다양한 경보설비와 비상방송설비가 설치 운영되고 있다. 경보 즉 Alarm은 사람이 가지고 있는 다양한 감각으로 위험 상황을 인지할 수 있도록 하여야 한다. 또한, 시각 장애인, 청각 장애인과 노령자도 경보를 쉽게 인지할 수 있도록 해야 할 것이다.

경보는 Alarm으로 주로 이야기하고 있으며, 이는 일반적으로 소리를 의미한다. 사람이 가지고 있는 5가지 감각 중에서 청각은 잠을 자고 있을 때도 계속 활성화되어 있어 우리가 아침에 알람 소리를 듣고 잠에서 깨어날 수 있다. 또한, 말로 화재 및 재난 상황을 전달하면 많은 정보를 보다 정확하게 전달할 수 있으며, 시각 장애인에게는 소리로 경보를 전달하여야 한다. 여러 가지 경보설비도 소리(경보음) 발생을 기본으로 하고 시각 경보, 피난 유도 표지 등을 함께 사용하도록 하고 있다.

경보 및 비상방송설비 관련 기준에는 경보장치의 소리 크기, 비상방송용 스피커의 출력과 설치 간격 등이 규정되어 있으나, 소음 발생이 많은 경우와 소리가 많이 울리는 경우와 같은 실제 환경의 특성을 반영하도록 개선하는 것이 필요하다.

공동주택의 경우 화재 경보음이 세대 안으로 충분히 크게 전달되지 않는 것으로 보고되었다1) - 2). 초고층 건물의 경우는 우선 경보 시스템을 적용하여 화재 발생 층과 바로 위층에만 경보음을 발생시켜 전체 건물의 재실자가 동시에 피난을 시작하여 발생하는 병목현상을 예방하고자 하였으나, 경보음 예측 결과 엘리베이터 샤프트와 피난 계단으로 경보 발생을 의도하지 않은 층까지 경보음이 전달되는 것으로 보고되었다3).

또한, 초고층 건물에 설치하여야 하는 피난안전구역을 대상으로 한 비상방송음 예측 결과 공간 안의 소리 울림이 심하거나 기계실 일부를 피난안전구역으로 설정하는 경우 기계소음으로 인해 명료한 음성 또는 음향 전달이 어려운 것으로 나타났다4).

가스계 소화설비의 경우도 소화가스 방출 전에 방호구역 안에 경보음을 발생시켜 작업자가 대피하도록 하고 있으나, 전산 서버실의 경우 각종 전산장비 등에서 발생하는 소음으로 인해 작업자가 경보음을 듣지 못할 수도 있는 것으로 예측되었다5).

이와 같은 경보음과 비상방송음 관련 문제를 개선하기 위해서는 전체 화재 방호공간에서 충분한 음량으로 경보음 또는 비상방송음이 명료하게 전달될 수 있도록 하는 기준 설정이 필요하다. 이에 본 고에서는 경보음 및 비상방송음의 음성명료도 관련 지표와 기준을 비교하고자 한다.

2. 음성명료도 평가 지표

음성명료도는 다양한 분야 및 환경에서 사용되고 있으며, 여러 국제표준에 음성 명료도 관련 평가 지표가 규정되어 있다. ISO 3382-1에는 실내 공간의 소리가 울리면 명확하게 들리지 않는 현상을 평가하기 위하여 명료도(C80), 선명도(D50)이 규정되어 있으며, 이는 명료하게 소리가 전달되는 실내 공간을 구현하기 위한 지표로 활용되고 있다. 조음지수(AI)는 음성이 청각학 분야 등에서 음성이 명료하게 전달되는 정도를 평가하기 위하여 사용되고 있다. 이와 함께 대화 간섭 레벨(SIL)은 해당 공간에서 발생되는 소음을 측정하여 소음에 의해 대화 또는 발생되는 소리와 음성이 방해되는 정도를 평가하는 지표로 활용되고 있다.

방송설비와 비상용 사운드 시스템 관련 표준에서는 음성전달지수(STI)와 이를 기반으로 하는 평가지표를 규정하고 있다. 음성전달지수는 소리의 울림에 의해 음성이 명료하게 전달되지 못하는 현상과 함께 해당 공간에서 발생되는 소음에 의한 영향을 동시에 측정, 평가할 수 있는 지표이다. 이와 함게 사무공간의 음성명료도 또는 음성 방해 정도를 평가하기 위해 음성전달지수의 공간 분포 특성을 측정하여 평가하는 지표가 ISO 3382-3에 추가되어 있다. %ALcons는 음성 중에서 자음 명료도를 평가하기 위한 지표로 IEC 60847 표준에 규정되어 있다.

[표 1]은 위의 음성 명료도 평가 지표와 정의를 정리한 것이다. 이외에도 여러 음향 연구 결과에서 실내공간에서의 명료한 음성 및 소리 전달을 평가하기 위한 지표가 제안되었다. 실내공간에서 명료한 경보음 및 비상방송음이 전달되도록 하기 위해서는 배경소음보다 충분히 큰 음량으로 전달하는 것이 필요하며, 해당 공간에서 소리가 울리지 않도록 하는 것이 필요하다. 이와 같은 두가지 특성을 모두 평가할 수 있는 지표 중에서 국제표준으로 제안된 지표는 음성전달지수(STI)로 건축음향, 전기음향 및 비상용 사운드 시스템 등에 널리 사용되고 있다.

[표 1] 음성명료도 평가 지표

3. 음성명료도 평가 기준

비상방송음 및 경보음을 명료하게 전달하기 위해서는 적절한 지표를 선정하고 해당지표에 대한 기준을 설정하는 것이 필요하다. 조음지수(AI)의 성능별 대화정도에 대한 연구 결과[6]에서는 조음지수 성능별 음성대화 가능 환경을 구간별로 정리하였다. [표 2]에서와 같이 0.35이하의 AI에서는 음성 대화의 프라이버시가 확보되는 수준으로 주변에서 대화음을 잘 알아듣기 어려운 정도를 의미한다. 반대로 AI 0.35 이상 구간에서는 조음지수 값이 증가할수록 원활한 음성 대화가 가능함을 의미한다. 따라서 재실자에게 경보음이나 비상방송음을 명료하게 전달하기 위해서는조음지수 0.35 이상이 필요한 것으로 사료된다.

[표 2] 조음지수 성능 등급

[표 3]은 음성 명료도 평가 등급과 PB(Phonetically Balanced) 단어의 인지 비율을 비교하여 나타낸 것이다. 음성전달지수 값이 증가함에 따라 더욱 명료한 음성전달이 가능한 것을 의미하지만 실제 단어 및 문장 인지정도와는 일치하지 않기 때문에 PB 단어 인지 비율과 함께 비교한 것이다. 음성 전달지수의 경우 보통(“Fair”) 수준의 경우 0.45 이상의 STI 값이 확보되어야 하며, 이때 80 % 정도의 단어를 알아들을 수 있는 수준으로 제시하고 있다. 이와 같은 음성전달지수 평가 등급은 IEC 60286-16에 제시되어 있다.

이와 함께, 비상용 사운드 시스템을 규정하고 있는 표준인 EC 60849에서는 비상 상황에 옥내외 지역에서 현 거주자의 빠르고 적절한 이동에 효과를 주도록 사용할 비상용 사운드 시스템의 음향신호(tone) 사용 시스템과 비상용 음성신호 시스템을 규정하고 있다. 가청도(Audibility)를 STI를 이용하여 평가하고 있다. [표 4]와 같이 위험 상황을 4단계로 구분하여 정의하고 있어 비상방송음 또는 경보음을 화재 또는 재난 상황에 따라 단계적으로 적용하는 방안도 고려할 필요가 있다. 또한, 음성 명료성요 요구 사항으로 공통 명료성 스케일(CIS) 0.7 이상이 되도록 하고 있다(KS C IEC 60849 참조). 또한, 비상용 사운드 시스템의 유지관리와 수리에 대한 내용도 규정하고 있다.

[표 3] 음성전달지수 평가 등급

[표 4] 위험 상황 단계와 정의

음성 대화 평가 방법에 대하여 규정하고 있는 인간공학 분야의 ISO 9921 표준에서도 음성전달지수를 활용하여 음성 대화 정도를 평가하고 있다. 여러 상황별 음성전달지수 기준을 제시하고 있으며, 비상상황과 방송시스템에 대한 기준도 다음과 같이 제시하고 있다.

일반적으로 화재 및 재난이 발생된 상황에서 재실자의 패닉 위험을 최소화하면서 안전한 대피 또는 피난을 위한 지침을 제공하기 위해 경보 및 경고 상황에 대해 명확하게 발음 된 짧은 메시지가 필요하다. 이와 같은 비상 상황에서는 소음이 크게 발생되는 최악의 상황을 고려하여 대화자 또는 스피커에서 간단한 문장을 올바르게 청취자가 이해할 수 있도록 하여야 한다고 규정하고 있다. 이를 위해 음성전달지수 기준을 제시하고 있다.

경보(Alert)와 경고(Warning) 상황에서는 "Poor" 등급이 적합한 것으로 제시하였지만, 이 기준은 정상적인 청력을 가진 청취자의 평균값을 의미한다. 인구의 96 %가 경보 및 경고 신호를 청취할 수 있도록 하기 위해서는 신호 대 잡음 비를 3dB 증가시켜 제시하도록 하고 있으며, 이때 기준으로는 "Poor"이상을 권장하고 있다.

PA(Public Address) 시스템을 사용하는 경우는 소음이 크고 소리가 울리는 등의 음향적으로 좋지 않은 상황에서 불공정하고 “Fair” 수준의 음성전달지수를 확보하도록 권장하고 있다. PA 시스템의 경우 저음 통과 제한, 비선형 왜곡, 소음, 잔향 및 에코 와 같은 환경적 요인과 전기 음향 자체 시스템의 왜곡이 음성 명료도에 영향을 미칠 수 있어 보다 우수한 성능의 신호 대 잡음 비를 확보하도록 한다. 또한 전체 명료도 등급에 대한 모든 왜곡 및 환경 조건의 영향을 포함하려면 실제 현장 조건에서 시스템 성능을 평가하도록 하고 있다.

4. 비상방송의 음성명료도

우리나라의 비상방송설비 기준(NFSC 202)에서는 비상방송용 스피커의 출력과 설치 간격 등의 내용이 규정되어 있다. 그러나 실제 화재 및 재난 발생 시 해당 공간에 있는 사람들에게 충분히 큰 음향의 명료한 소리로 경보음 또는 비상방송음을 전달할 수 있을지는 의문이다. 이를 개선하기 위해서는 위에서 정리한 바와 같이 실제 비상방송설비 기준을 성능기준으로 수립하는 것이 적절한 것으로 판단된다. 여러 국제표준과 기존 연구의 검토결과와 같이 평가지표로는 음성전달지수(STI, Speech Transmission Index)를 사용하고 최소 성능 기준으로 “Fair” 수준 이상을 확보하도록 하는 것이 필요하다.

음성전달지수는 건축음향 및 전기음향 시뮬레이션을 통해 설계단계에서 예측이 가능하다. 설계단계 음성전달지수 예측을 통해 공간의 형태뿐만 아니라 소리를 흡수하여 명료한 음성 전달을 가능하게 하는 무기질계 흡음재료 사용 등을 검토할 수 있다. 특히, 불특정 다수의 사람이 사용하는 다중이용시설 및 대규모, 초고층 건축물의 경우 성능위주설계로 비상방송설비의 실제적인 성능을 향상시킬 수 있을 것이다. 성능기준으로 전환하는 경우 주기적인 비상방송설비 점검, 유지보수 기준으로도 활용할 수도 있다.

비상방송설비뿐만 아니라 다양한 소방, 방재 설비에 음향경보 및 신호를 사용하도록 규정하고 있지만 실제적인 성능 기준은 아직 수립되지 않고 있다. 각각의 경보음에 대한 성능기준 수립이 필요하며, 이와 함께 여러 가지 경보음과 음향신호를 체계적으로 종합하여 재실자가 화재 및 위험 단계를 직관적으로 인식할 수 있도록 하는 것이 필요하다.

참고문헌