프로세니움 홀의 스테이지하우스 음향설계에 따른 흡음요소 및 무대구조의 영향 검토

Abstract

프로세니움 홀은 프로세니움 아치를 가지는 공연장으로서 프로세니움을 경계로 오디토리움과 스테이지하우스로 나뉘어져 있다. 오페라하우스, 뮤지컬 극장, 드라마 극장, 다목적 홀 등이 이에 속하며, 그 특성상 플라이타워를 포함한 스테이지하우스를 반드시 가지게 된다. 최근 국내에는 인천의 송도뿐만 아니라 한강의 예술섬 등지에서 스테이지하우스를 포함한 프로세니움 홀이 건립 예정 중에 있으며 특성에 맞는 음향조건을 구비하기위해 설계되고 있다. 특히 스테이지하우스의 용적은 객석부보다 크며, 각 공연시 주무대의 무대구조 및 보조 설비장치들로 활용되고 있다. 따라서 오디토리움의 음향에 필연적인 영향을 미칠 것으로 예상됨에도 불구하고 기존의 공연장 음향 설계 관련 연구에서는 음향성능 및 가변 음향적 요소에 대한 연구는 이루어지고 있으나 스테이지하우스 및 내부 요소가 객석음향에 미치는 영향은 거의 연구되지 않고 있다. 본 연구에서는 프로세니움 홀에서 스테이지하우스의 음향적 특성을 검토하였으며, 무대의 음향적 특성이 오디토리움에 미치는 영향을 컴퓨터 시뮬레이션 및 축소모형을 활용하여 검토하였다. 스테이지하우스가 주무대의 잔향시간에 미치는 영향을 상부구조인 플라이타워 배튼의 흡음력 및 마감재의 유무에 의해 검토하였으며, 하부구조의 영향을 마감재의 설치에 따라 조사하였다. 그 결과 축소모형 및 시뮬레이션 상에서 플라이타워 내부의 총 0.105 m3의 용적중 배튼의 흡음력이 0.83 m2이상 적용되었을 때 흡음특성이 충분히 구현되는 것으로 밝혀졌다. 하부구조의 경우 마감재가 무대부의 잔향시간에 영향을 주는 것으로 나타났다. 스테이지하우스 주무대의 무대구조가 무대음향 및 객석음향에 미치는 영향을 마감재의 종류와 설치의 유무에 의해 검토하였다. 그 결과 스테이지하우스의 음장에서 무대구조가 설치되었을 때 잔향시간은 증가하였고, 마감재의 설치에 따라 감소하는 경향성을 보였으며, 음의 세기 또한 잔향시간에 따라 증감하고 있음을 알 수 있었다. 무대구조에 따른 오디토리움의 영향은 상대적으로 적은 것으로 나타났으며, 명료도의 차이는 거의 없는 것으로 나타났다. 그러나 잔향시간(RT) 및 음의 세기(G)의 변화에서 스테이지하우스에서의 음장 변화와 유사한 경향성을 보였으며, 무대구조의 종류와 마감재의 유무에 따라 오디토리움의 음향이 변화하고 있는 것을 알 수 있었다.

본 논문은 제 1 장의 서론, 제 2 장 ～ 제 4 장의 본론, 제 5 장의 결론으로 구성되어 있으며 각 장의 개요는 다음과 같다.

제 1 장에서는 연구의 배경 및 목적, 기존 연구의 고찰, 본 연구의 범위 및 방법에 대하여 기술하였다.

제 2 장에서는 본 연구의 이론적 배경으로서 본문에서 검토된 실내음향 지표들의 정의와 음향예측을 위한 방법으로 컴퓨터 시뮬레이션과 축소모형을 기존의 연구를 바탕으로 소개하였다. 또한 축소모형 측정 시 활용되는 음원과 수음원, 모형제작에 활용되는 재료의 흡음률을 상사의 법칙에 기반을 두어 기술하였으며, 축소모형 재료의 선정에 있어서 실제로 활용되는 재료와 본 연구에서 활용한 재료의 흡음률을 비교하여 축소모형 실험의 재현성에 대한 부분을 언급하였다.

제 3 장은 스테이지하우스 내부 구조에 대한 음향적 요인 및 특성의 차이를 규명하기 위해 스테이지하우스의 구조를 상부구조인 플라이타워와 하부구조인 무대구조로 구분하였다. 또한 각 부위별 마감재 및 상부의 배튼과 하부의 무대구조의 설치조건에 따른 음향을 검토하기 위해 측정과정과 조건에 대해 기술하였으며, 동일한 조건에서 컴퓨터 시뮬레이션 검토 결과를 기술하였다.

제 4 장에서는 각 공연시 적용되는 무대구조의 영향을 검토하였다. 무대구조는 문헌의 사례조사를 통해 3가지로 구분하였으며, 축소모형의 측정 결과와 컴퓨터 시뮬레이션 결과를 비교하여 기술하였다. 측정 시 고려된 조건은 1)무대세트의 종류, 2)흡음재의 설치유무, 3)공간결합의 영향이다.

제 5 장에서는 본 논문의 결론에 대하여 기술하였다.

본 연구에서 도출된 결론을 요약하면 다음과 같다.

1) 다목적홀의 스테이지하우스 내부의 음향 검토 결과 상부구조인 플라이타워는 내부 마감재의 영향에 비해 배튼의 설치 유무에 따른 영향이 큰 것으로 나타났으며, 배튼의 경우 플라이타워 내부의 총 0.105 m3의 용적중 약 0.83 m2이상의 흡음력을 가지게 될 때 그 흡음특성이 충분히 구현되는 것으로 나타났다.

2) 스테이지하우스 하부구조의 흡음 특성에 따른 음장의 변화는 스테이지하우스 하부구조에 흡음재가 설치되었을 때와 설치되지 않았을 때의 비교결과 시뮬레이션 상에서 잔향시간(RT)이 약 10.6초, 축소모형에서 6.0초의 차이를 보여 스테이지하우스 하부구조의 흡음특성에 따른 영향을 받고 있는 것으로 나타났다.

3) 플라이타워의 경우 배튼의 흡음력이 일정치 이상 적용되었을 때 흡음특성이 균일하게 나타나는 반면 무대하부구조의 경우 마감재의 흡음률에 따라 음향적 특성이 변화 가능할 것으로 사료되며, 실제적인 공연 및 운영 요구조건에 따른 플라이타워 및 하부무대구조의 흡음특성에 대한 검토가 필요한 것으로 판단된다.

4) 실제 공연 시 활용되는 무대구조의 영향을 검토하기 위해 무대구조를 문헌 검토를 통해 3가지로 구분하였으며, 마감재의 설치유무에 의해 흡음률의 변화를 주었다. 스테이지하우스의 음장에서 무대구조가 설치되었을 때 잔향시간은 증가하였고, 마감재의 설치에 따라 감소하는 경향성을 보였으며, 음의 세기 또한 잔향시간에 따라 증감하고 있음을 알 수 있었다. 명료도의 경우 무대구조의 형태 및 재질에 따라 잔향시간에 따른 명료함이 역수적 비례 관계에 있지 않은 결과를 가져올 수도 있는 것으로 밝혀졌다.

5) 무대구조에 따른 오디토리움의 영향은 상대적으로 적은 것으로 나타났으며, 명료도의 차이는 없는 것으로 나타났다. 그러나 잔향시간(RT) 및 음의 세기(G)의 변화에서 스테이지하우스에서의 음장 변화와 유사한 경향성을 보였으며, 무대구조의 종류와 마감재의 유무에 따라 오디토리움의 음향이 변화하고 있는 것을 알 수 있었다.; By definition, a proscenium hall has a proscenium arch, which serves as a boundary of an auditorium and a stage house. Several types of halls, including opera houses, musical theaters, drama theaters, and multi-purpose halls, are categorized as proscenium halls and they inevitably have a structure of stage house as one of their major characteristics. Recently, several major projects of proscenium halls, such as IFEZ halls and Artistic land of Han river, are under constructions with careful acoustical considerations to optimize acoustical conditions within the halls. Especially, a stage house has a larger volume than the auditorium, and there auxiliary equipments are used in case of performances. Despite of the fact that a stage house might significantly affect the acoustical condition in the auditorium, there have been few researches on the effect of a stage house. In this study, acoustical characteristics of a stage house of a proscenium hall were investigated through computer simulations and scale models. The influence of a stage house on reverberation time was examined through the variability of absorption coefficient and materials of a batten, installed in the upper part of the proscenium, fly tower. The effect of lower part of a stage house was controlled by the installation of covering materials. As a result, the acoustical conditions of a proscenium hall with a volume of 0.105 m3 were optimized when more than 0.83 m2 absorptive battens were applied. In case of the lower part of the hall, it is turned out that the variability of covering materials were significantly influential on reverberation time. As a result of the measurement, reverberation time increased as a stage set was installed in the sound field of a stage house while it was decreased as covering materials were installed. Sound pressure level also increased as reverberation time increased. Intelligibility of sound was found to be not necessarily inversely-proportional to reverberation time. The influence of the auditorium according to the stage set was relatively low, making ignorable differences in intelligibility. However, the change of reverberation time and sound pressure level had a similar tendency to the change of sound field, and the acoustical conditions of the auditorium was turned out to be highly dependent on the type of stage set and covering materials.

This paper consists of five chapters, and topics of each chapter were described as below:

The first chapter introduces background information, the purpose of the research, case studies, and methodology of the study.

In chapter 2, definitions of acoustical parameters and methodologies on computer simulations and scale modeling were introduced as a theoretical background. In terms of scale modeling, explanations on sources, receivers, materials, and basic law involving absorption also offered. In addition, in choosing materials of scale modeling, reproducibility of scale modeling was addressed with comparisons of absorption coefficient of used materials.

Chapter 3 was divided into two parts by topics: The fly tower as an upper part and the stage structure as a lower part of the hall. Differences between acoustical characteristics in the stage house were investigated according to the difference between two parts. In addition, procedures and conditions of measurement were stated to inspect acoustical differences according to the condition of the installation of covering materials and battens in various parts of the hall.

Chapter 4 deals with the influence of stage equipment in case of performances. Case studies were conducted into three parts and measurement result of scale modeling was compared with that of computer simulation. Conditions such as the type of stage set, existence of absorptive materials, the effect of coupling were considered.

Conclusion was addressed in chapter 5.

Summary of results is described as below.

1) An acoustical investigation on the inside of multi-purpose halls indicated that the existence of batten had far greater influence than variability of covering materials. the acoustical conditions of a proscenium hall with a volume of 0.105 m3 were optimized when more than 0.83 m2 absorptive battens were applied.

2) Reverberation time difference of 10.6 seconds was derived by the installation of absorptive materials in the lower part of the stage house (6.0 seconds in scale modeling). It was found that the change of sound field was influenced by the absorptive characteristics of the lower part of the stage house.

3) In case of fly tower, uniform absorptive characteristics were observed when a certain degree of batten was applied. On the other hand, significant variability of acoustical characteristics was confirmed in case of lower part of the hall. Absorptive characteristics of fly tower and lower stage should be considered according to the acoustical requirement of actual performances.

4) Stage equipments were categorized into 3 types based on references and absorption coefficient was varied to investigate effect of stage set in actual performances. Reverberation time increased as a stage set was installed in the sound field of a stage house while it was decreased as covering materials were installed. Sound pressure level also increased as reverberation time increased. Intelligibility of sound was turned out to be not necessarily inversely-proportional to reverberation time.

5) The influence of the auditorium according to the stage set was relatively low, making ignorable differences in intelligibility. However, the change of reverberation time and sound pressure level had a similar tendency to the change of sound field, and the acoustical conditions of the auditorium was turned out to be highly dependent on the type of stage set and covering materials.