홍라이프 계산기A·C 특성 주파수 가중 계산기 쉽게 이해하기 — 개념과 원리
사람의 귀는 중간 주파수보다 낮은 주파수와 아주 높은 주파수에 훨씬 둔감합니다. 그래서 소음계는 주파수 가중을 적용해, 숫자 하나로 소리가 얼마나 크게 들리거나 해로운지를 더 잘 나타내도록 합니다. 이 계산기는 IEC 61672-1에 정의된 해석식으로 임의 주파수의 A특성·C특성 보정값(dB)을 구합니다.
계산 방법
f는 Hz, f² = f × f일 때
- R_A(f) = 12194² f⁴ / [(f² + 20.6²) × √((f² + 107.7²)(f² + 737.9²)) × (f² + 12194²)]
- A(f) = 20 log₁₀ R_A(f) + 2.00 dB
- R_C(f) = 12194² f² / [(f² + 20.6²)(f² + 12194²)]
- C(f) = 20 log₁₀ R_C(f) + 0.06 dB
+2.00과 +0.06은 두 곡선이 1 kHz에서 0 dB가 되도록 맞추는 상수입니다. 가중 음압레벨은 그 대역의 비가중 레벨에 보정값을 더해 구합니다.
원리
(f² + 20.6²) 같은 각 항은 20.6 Hz, 107.7 Hz, 737.9 Hz, 12,194 Hz에 꺾임점이 있는 1차 필터의 응답입니다. 이들을 합치면 저주파에서 가파르게, 약 10 kHz 위에서 완만하게 떨어지는 매끄러운 곡선이 됩니다. A특성은 원래 비교적 작은 소리(대략 40폰 등청감 곡선)에서의 청감을 본떠 저음을 크게 깎습니다. C특성은 약 31.5 Hz~8 kHz에서 거의 평탄하며, 귀의 응답이 평탄해지는 큰 소리를 위해 만들어졌습니다. 두 곡선은 주로 저주파에서 다르므로 C가중 레벨과 A가중 레벨의 차이를 보면 소음에 저주파 성분이 얼마나 많은지 알 수 있습니다.
예제 풀이
- 입력값: f = 100 Hz이므로 f² = 10,000입니다.
- R_A = 0.087650이고 20 log₁₀(0.087650) = −21.145 dB입니다.
- A = −21.145 + 2.00 = −19.14495429 dB입니다.
- R_C = 0.959227이고 20 log₁₀(0.959227) = −0.3616 dB입니다.
- C = −0.3616 + 0.06 = −0.3015721491 dB입니다.
비가중 70 dB인 100 Hz 순음은 약 50.9 dB(A), 약 69.7 dB(C)로 측정됩니다.
| 진동수 (Hz) | A 가중치 (dB) |
|---|---|
| 25 | -44.82049476 |
| 50 | -30.27497958 |
| 75 | -23.39561488 |
| 100 | -19.14495429 |
| 125 | -16.18965337 |
| 150 | -13.98321436 |
| 200 | -10.84705542 |
결과 해석
A특성의 대표값은 31.5 Hz에서 약 −39.5 dB, 50 Hz에서 −30.3 dB, 100 Hz에서 −19.1 dB, 1 kHz에서 0, 2.5 kHz 부근에서 약 +1.3 dB, 10 kHz에서 −2.5 dB입니다. C특성은 31.5 Hz~8 kHz에서 약 −3 dB 이내입니다. 작업장·환경 소음 기준은 대개 dB(A)로 정하고, 충격 소음의 최대 음압은 C특성으로 평가하는 경우가 많습니다.
흔한 실수
- 보정값을 더하지 않고 빼는 경우. 귀가 둔한 대역은 이미 음수로 나옵니다.
- 광대역 소음에 한 주파수의 보정값만 적용하는 경우. 대역마다 가중한 뒤 에너지로 합해야 합니다.
- dB(A)를 체감 크기 그 자체로 보는 경우. 표준화된 근사일 뿐입니다.
자주 묻는 질문
왜 1 kHz가 기준인가요?
음향 측정의 표준 기준 주파수이므로 모든 가중 곡선을 그 점에서 0 dB로 정의합니다.
Z특성은 무엇인가요?
가중을 주지 않는다는 뜻으로, 계측기의 규정 범위 안에서 평탄한 응답입니다.
출처: IEC 61672-1:2013, Electroacoustics — Sound level meters — Part 1: Specifications · ISO 226, Acoustics — Normal equal-loudness-level contours