차음 성능(질량법칙) 계산기

질량법칙 TL = 20log(면밀도 × 주파수) − 47로 구합니다. 면밀도는 벽 1m²의 무게(kg/m²)이고 주파수는 Hz입니다. 200mm 콘크리트벽(면밀도 460kg/m²)의 500Hz 투과손실은 약 60dB입니다. 상수 −47은 공기의 특성임피던스에서 나온 −42.4에 현장입사 보정 5dB를 뺀 값이며, 자료에 따라 −47.4나 −48로 적히기도 합니다.

두께를 두 배로 해도 6dB밖에 늘지 않습니다. 질량법칙에서 로그가 20배로 들어가기 때문입니다. 그래서 단일벽으로 차음을 크게 올리는 것은 매우 비효율적이며, 대신 이중벽을 씁니다. 두 판 사이의 공기층이 스프링 역할을 해 같은 무게로도 훨씬 큰 차음을 만들 수 있기 때문입니다.

질량법칙에서 주파수가 절반이 될 때마다 투과손실이 6dB씩 떨어지기 때문입니다. 63Hz에서의 차음은 1,000Hz에서보다 24dB나 낮습니다. 여기에 콘크리트처럼 두꺼운 벽은 임계주파수가 저음역에 놓여 그 부근에서 성능이 한 번 더 꺼집니다. 층간소음의 저주파가 유독 안 막히는 이유입니다.

판 안을 흐르는 굽힘파의 파장이 공기 중 음파의 파장과 맞아떨어져 소리가 그대로 통과하는 현상이고, 그 주파수가 임계주파수입니다. fc = c₀²/(1.814·cL·h)로 구하며 cL은 판 안에서의 종파 속도, h는 두께입니다. 100mm 콘크리트는 약 176Hz, 6mm 유리는 약 1,950Hz, 13mm 석고보드는 약 2,570Hz입니다. 이 부근에서는 차음이 10dB 넘게 꺼져 질량법칙이 크게 빗나갑니다.

실제로는 더 낮습니다. 이 계산은 틈 없는 이상적인 단일 판을 전제하는데, 실제 벽체는 틈새·배관 관통부·측면 전달로 성능이 크게 깎입니다. 특히 작은 틈 하나가 벽 전체 성능보다 큰 영향을 주기도 합니다. 인증에 쓰는 Rw나 STC는 시험실에서 측정한 값이며 이 계산으로 대체할 수 없습니다.

랜덤(현장)입사가 약 5dB 낮습니다. 수직입사는 소리가 벽에 정면으로 부딪히는 이상적인 조건이고, 실제 방에서는 소리가 사방에서 들어오는데 비스듬히 들어온 성분이 더 잘 통과하기 때문입니다. 현장 값을 보려면 랜덤입사를, 이론 비교에는 수직입사를 씁니다.