소음, 음압 측정 단위 및 dB(데시벨) 종류

◎ dB (Decibel, 데시벨)

dB(데시벨)은 2가지 물리량을 비교하여 log(로그)로 환산한 값이다. 

dB(데시벨, Decibel)은 B(벨, Bell)의 "10분의 1" 이다.

 

B(Bell) = log (P1 / P0)

dB = 10 log (P1 / P0) = 20 log (E1/E0)

 

상기 수식에서

P는 Power, 전력이나 에너지, 소리의 세기 등의 양이며,

E는 전압이나 음압의 양을 표시하는 값이다.

 

아래의 표를 참조하면 dB(데시벨)에 대한 대략적인 감이 온다.

 

◎ dBSPL (Sound Pressure Level)

물리적인 소리의 크기(음압, Sound Pressre Level)를 나타내기 위해 사용되는 단위이다. 사람이 느낄 수 있는 1kHz의 주파수의 최소한의 크기를 0dBSPL로 설정한 것이다. 무향실에서 dBSPL을 측정하면 마이너스값이 나온다.

120dBSPL을 기준으로 Threshold of Pain이라 하며, 이를 넘어가면 고통이 시작된다 한다.

dBSPL을 기준으로 가중치 필터를 적용하여 dBA, dBB, dBC 및 dBD의 단위로 표현한다.

조용한 집안이나 사무실의 소음은 40dBSPL 정도이다.

대화나 음악을 듣기 편안한 음압은 65dBSPL 정도이다.

 

◎ dBA (A-Weighting filter)

dBSPL에 A 가중치 필터를 적용한 값의 단위로, dBA는 40Phon의 등청감곡선을 고려한 가중 값이다.

사람이 실제로 인지하는 음악 레벨과 비슷하게 나타낸다. 주로 소음 측정과 같은 곳에서 사용되며 dB뒤에 A를 생략하는 경우가 많다. 일상생활에서 측정된 음압 레벨에 대하여 논할 때 dB로만 사용한다면 대부분 dBA라고 본다 한다.

dBA는 사람의 귀와 거의 비슷한 특성을 가지고 있으나 낮은 주파수 대역을 일부 무시하는 특성이 있다. 실제 물리에서 적용하면 어느 수준의 오차가 포함하고 있기 때문에 이를 절대적인 값으로 봐서는 안된다.

 

◎ dBB (B-Weighting filter)

dBSPL에 B 가중치 필터를 적용한 값의 단위로, dBB는 70Phon의 등청감곡선을 고려한 가중 값이다.

 

◎ dBC (C-Weighting filter)

dBSPL에 C 가중치 필터를 적용한 값의 단위로, dBC는 100phon의 등청감곡선을 고려한 가중 값이다.

dBC는 표준마이크를 이용하여 주파수별 실제 음압을 측정하기 위해 사용되며, 주로 마이크나 스피커와 같은 음향 장비에서 사용한다. 예전에는 비교적 높은 음압에서의 소음 측정에 dBC를 사용하였고 근래에도 사용하고 있으나, dBC보다는 dBA가 주로 쓰이는 경향이 있다.

일반적인 소음측정기에서는 dBA 또는 dBC 둘 중 선택하도록 되어 있다. 사람의 귀는 300Hz이하의 저음과 4000Hz이상의 고음보다는 그 중간의 중음역대 주파수를 더 크게 느낀다 한다. 이러한 음압-주파수에 따른 소리 레벨의 차이를 보여주는 것이 아래 등청감곡선이다. 

등첨감곡선

dBA는 우리 귀가 듣는 소음 정도와 비슷하게 맞춘 것이며, dBC는 실제 마이크에 측정되는 음압을 나타낸 것이다. dBA와 dBC는 1kHz이상에서는 서로가 비슷하지만, 1kHz 이하에서는 많은 차이가 난다. 아래 그래프를 보면 100Hz에서 dBA(청색)와 dBC(적색)은 약 20dB의 차이가 생기는 것을 알 수 있다.

 

◎ dBD (D-Weighting filter)

dBSPL에 D 가중치 필터를 적용한 값의 단위로, dBD는 등청감곡선을 고려한 가중 값이 아니다.

1kHz이상 고주파 대역에서 매우 민감하여 항공기와 같은 매우 큰 음압에서 사용된다.

 

◎ dBFS (Full Scale)

소리의 기록이 디지털로 이루어지기 시작하여 생긴 단위이다. 디지털 상에서 기록할 수 있는 최대 음량을 0dBFS로 설정한 것이다. 따라서 디지털에서 표현할 수 있는 음량의 범위는 -∞ ~ 0[dBFS]이다.

 

◎ dBm

소리의 비교 단위

1mW 단위 전력을 dB Scale로 나타낸 것이다.

 

◎ dBu

0.775Vrms를 기준으로 1dB로 표시한다.

 

◎ dBv

1V를 기준으로 1dB로 표시한다.

 

◎ dBHL(Hearing Level)

등청감곡선에서 보여지는 것처럼 우리 귀의 주파수 특성은 주파수에 대해 청감상 평탄하지 않다. 따라서 청력검사를 할 경우에 등청감곡선을 이용하기 보다 dBHL로 환산한 평탄한 그래프를 이용한다.

환산 기준은 1kHz의 주파수를 가진 순음(Pure tone, Sinusoidal wave)을 40dB에서 같도록 기준을 잡고 평찬한 그래프가 되도록 환산한다.

즉, 청력도(Audiogram)는 등청감곡선을 기준으로 한 상대적인 청력이다.