2023년 1월 1일부터 우리나라 항공기 소음 평가 단위가 바뀌었다. 기존에는 WECPNL(웨클) 단위를 사용했으나, 이제는 Lden(엘디이엔) 단위를 사용한다.
Lden은 정해진 시간(24시간)동안 측정한 변동소음의 총 에너지를 같은 시간대의 정상소음의 에너지로 등가 처리하여 소음노출레벨을 산출하는 방식이다. 소음노출레벨에 주간(day), 저녁(evening), 야간(night) 시간대별 가중치를 더한 후 평균소음도를 산출하면 Lden 이 된다. 단위는 dB(A) 로 나타낸다. Lden 방식임을 명확히 하기 위해서 단위를 Lden dB(A) 라고 표시하기도 한다.
이번 글에서는 WECPNL 과 Lden 에 대해서 공부한 내용을 정리해본다.
<목차>
1. 항공기 소음 평가 단위의 구분
2. WECPNL(웨클)은 무엇이 문제일까?
3. Lden(엘디이엔)은 어떤 장점이 있나?
4. Lden(엘디이엔)의 산출방법
5. WECPNL(웨클)과 Lden(엘디이엔)의 환산 및 비교
6. 참고문헌
1. 항공기 소음 평가 단위의 구분
항공기 소음 평가단위를 크게 구분하면, '등가소음도 방식의 Leq 계열'과 '감각소음도 방식의 WECPNL 계열'로 구분할 수 있다.
WECPNL은 1971년 ICAO에서 제안한 평가단위로, 항공기 소음의 특성을 반영하여 평가할 수 있도록 독자적인 발전을 거쳐 탄생했다. WECPNL은 항공기 소음에 노출되는 주민들의 반응을 이상적으로 잘 나타낼 수 있어서 공항 주변 소음평가에 적절하다는 인정을 받았었다. 일본에서는 WECPNL에 최고소음도 개념을 적용하여 WECPNLj 로 변형하여 사용하였으며, 우리나라는 94년부터 일본의 WECPNLj를 벤치마킹하여 WECPNLk 로 변형하여 사용했다. 우리나라의 WECPNL도 일본과 마찬가지로 최고소음도를 기준으로 했었다.
그런데 이제는 WECPNL을 사용하는 나라는 거의 없다. 대부분의 국가들은 등가소음도 방식의 Leq 계열의 평가방법을 채택하고 있다. 문헌에 따르면 2017년 기준으로 조사된 23개 국가 중 WECPNL을 사용하는 국가는 한국과 중국 뿐이었다. 일본은 등가소음도 방식의 Lden 을 이미 2013년부터 사용하기 시작했다. 2023년부터는 우리나라도 Lden 단위를 사용하기 때문에, 어쩌면 전세계에 WECPNL을 사용하는 국가는 중국만 남게 될 것 같다. (※ 2023년 현재 중국이 여전히 WECPNL을 사용하는지 여부는 잘 모르겠다.)
우리나라는 왜 WECPNL에서 Lden 으로 항공기 소음평가 단위를 변경하였을까? 여러 문헌에서 공통적으로 언급하는 내용들을 종합해보면, WECPNL은 장점에 비해 활용성 측면에서의 단점이 더 컸고, 반면 Lden은 주민들의 소음 체감도를 더 잘 반영하고, 타 분야에서 사용하는 소음 평가 단위와 쉽게 비교가능하다는 장점이 적용된 것으로 보인다. 이 부분을 조금 더 자세히 알아봤다.
2. WECPNL(웨클)은 무엇이 문제일까?
우선, WECPNL 은 항공기 소음의 특징을 잘 반영한 단위이고, 이론적으로는 항공기 소음에 대한 주민들의 반응을 객관적으로 잘 표현하는 단위인 것도 맞다.
그러나, WECPNL은 일반인들은 물론이거니와 소음 관련 행정에 종사하는 사람들도 그 근본적인 뜻을 이해하기가 쉽지 않다는 단점이 있다. dB(A)나 Leq 등의 단위는 비교적 단순한 개념이라서 대중적으로 널리 알려져있다. 이런 단위에 익숙해져있는 일반인들에게는 WECPNL 이라는 단위는 (항공기 소음 분야에서 아무리 오랫동안 사용해온 단위라 하더라도) 생소하고 복잡한 개념으로 다가올 수 밖에 없다.
WECPNL 에 대해서는 아래 글에 설명하였으니, 참고하면 좋을 것 같다.
https://available-space.tistory.com/112
[소음] 과거 우리나라의 항공기 소음 평가 단위 (PNL, EPNL, ECPNL, WECPNL)
항공기 소음을 저감하기 위해서는 먼저 항공기 소음의 크기를 정량적으로 표현할 수 있어야 한다. 그래야만 소음 공해 여부를 정의할 수 있고, 어느 수준까지 소음을 저감시킬지 목표를 설정할
available-space.tistory.com
WECPNL 은 항공기 소음에 특화된 평가단위로서, 항공기 소음 외에는 사용되는 분야가 없다. 항공기 소음 외에 도로교통소음, 철도소음, 건설소음, 생활소음 등 분야에서는 dB(A) 단위를 사용하고 있다. 문제는, 대부분의 큰 공항들이 도로소음과 각종 생활소음들이 혼재하는 지역에 위치하고 있기 때문에 항공기 소음만 타 환경소음들과 분리하여 고려하는 것이 사실상 불가능하다는 것이다. 예를들어, 공항주변의 주거지역은 항공기소음, 도로교통소음, 생활소음 등을 복합적으로 고려해서 소음피해 수준을 평가해야할 것인데, 항공기소음만 평가단위가 WECPNL이고 나머지는 dB(A)이면 종합적인 평가가 어렵다.
이렇듯, WECPNL은 이론적인 장점에도 불구하고 현실적인 활용성 측면에서 어려움이 많기 때문에, 전 세계적으로 이 단위를 채택하는 나라가 거의 없는 것으로 보인다.
3. Lden(엘디이엔)은 어떤 장점이 있나?
Lden 방식은 dB(A) 단위를 사용하기 때문에, 항공기 소음을 다른 환경소음(도로교통소음, 공장소음, 철도소음, 생활소음 등...)과 동일한 차원에서 비교평가할 수 있다는 장점이 있다. 항공기 소음의 영향권 내에 있는 주민들 또한 소음 피해 정도를 Lden 방식의 dB(A)로 측정 및 산출하여 직관적으로 이해하기 쉽고, 다른 환경소음들과 직접 비교해볼 수도 있다. (※ WECPNL은 일반적으로 dB(A) 보다 약 13~15 dB(A) 정도 더 높게 측정되기 때문에, WECPNL 값을 가지고 타 환경소음 수준과 직관적으로 비교하기가 어려웠다.)
한편, 국토교통부 및 환경부의 보도자료에 따르면, 항공기의 주‧야간 최고소음도 및 횟수를 측정하여 산정하는 WECPNL(웨클) 단위보다, 주‧야간 시간대별 소음에너지의 평균을 측정하여 산정하는 Lden dB(A) 단위가 주민들의 체감도가 더 높았다고 한다.
WECPNL 단위는 항공기가 통과할 때 측정된 소음 중 최고소음도만 취득하고, 야간‧심야시간의 운항횟수 가중치(야간3배, 심야 10배)를 적용하여 하루 평균 최고소음도를 계산하는 방식이다. 그렇다보니, 소음이 지속되는 시간이 반영되지 않아, 실제로 발생하는 전체 소음 에너지와는 차이가 발생하고, 사람에게 미치는 체감적 영향을 제대로 반영하지 못한다는 평가를 받는다.
반면, Lden dB(A) 단위는 항공기 통과할 때 소음을 연속 측정하여 소음에너지의 합을 구하고, 야간‧심야시간의 소음도를 가중(야간+5dB, 심야+10dB)하여 하루 등가소음도를 계산하는 방식이다. 항공기 소음에 의해서 발생된 총에너지를 기준으로 사람에게 미치는 영향을 소음도로 표현 및 평가하다보니, WECPNL보다 Lden dB(A)가 항공기 소음의 체감적 영향을 더 잘 반영한다고 한다.
게다가 Lden dB(A)는 전 세계적으로 많이 사용하고 있는 방식이므로, 이제는 우리나라 항공기 소음 수준을 다른나라의 소음과 쉽게 비교할 수 있다는 장점이 있다.
4. Lden(엘디이엔)의 산출방법
서두에 한번 언급했던 바와 같이, Lden은 정해진 시간(24시간)동안 측정한 변동소음의 총 에너지를 같은 시간대의 정상소음의 에너지로 등가 처리하여 소음노출레벨을 산출하는 방식이다. 소음노출레벨에 주간(day), 저녁(evening), 야간(night) 시간대별 가중치를 더한 후 평균소음도를 산출하면 Lden 이 된다. 단위는 dB(A) 로 나타낸다. Lden 방식임을 명확히 하기 위해서 단위를 Lden dB(A) 라고 표시하기도 한다.
Lden 은 다음과 같은 방법으로 산출한다. 참고로, 이 내용은 국립환경과학원고시 제2022-79호 「소음·진동 공정시험기준」 의 부속서 중 「항공기소음관리기준 측정방법」(ES 03304.4a, 2022) 에서 발췌하였다.
먼저, 1일 단위로 매 항공기 통과 시에 측정·기록한 기록지상의 소음노출레벨(L_AE)를 판독·기록하거나, 1초 단위의 등가소음도 (L_Aeq, 1s)를 판독·기록하여 다음 식으로 소음노출레벨을 구한다.
그리고, 1일 단위의 Lden 을 다음 식으로 계산하여 구한다.
여기서,
※ T : 항공기 소음 측정시간 ( = 86,400초)
※ T0 : 기준 시간 (= 1초)
※ L_AE,di : 낮(day) 시간대 i번째 측정 또는 계산된 소음노출레벨
※ L_AE,ej : 저녁(evening) 시간대 j번째 측정 또는 계산된 소음노출레벨
※ L_AE,nk : 야간(night) 시간대 k번째 측정 또는 계산된 소음노출레벨
만약, m일간의 Lden 평균값인 Lden_bar 가 필요하다면, 다음 식으로 계산한다.
여기서,
※ m : 항공기 소음 측정일 수
※ L_den,i : i 일째의 L_den 값
5. WECPNL(웨클)과 Lden(엘디이엔)의 환산 및 비교
과거, 공항소음방지법 시행령 제2조(소음대책지역의 지정 고시)에서는 공항주변 소음대책지역을 WECPNL 95, 90, 75 값을 기준으로 구역을 나눴었다. Lden dB(A)로는 각각 얼마에 해당할까? 아래 표에 정리했다.
| 구역 구분 | WECPNL | Lden dB(A) |
| 제 1종 구역 | 95 이상 | 79 이상 |
| 제 2종 구역 | 90 이상 95 미만 | 75 이상 79 미만 |
| 제 3종 구역 | 75 이상 90 미만 | 61 이상 75 미만 |
지금까지 약 30여년간 WECPNL을 써왔기 때문에, WECPNL 값으로 정의했던 여러가지 수치들을 Lden dB(A)로 환산해야하는 경우가 많이 발생한다. 이를 위해, 환경부에서는 WECPNL → Lden dB(A) 환산식과 환산표를 제공하고 있다.
(1) 환산식
※ 예시 : 제1종 구역 기준인 95 WECPNL은 환산식에 따라 0.89 × 95 - 5.91 = 78.64 ≒ 79 Lden dB(A) 로 표시할 수 있다.
(2) 구간별 환산표
| WECPNL | Lden dB(A) | WECPNL | Lden dB(A) |
| 51.0 ~ 54.9 | -11 | 91.0 ~ 99.9 | -16 |
| 55.0 ~ 63.9 | -12 | 100.0 ~ 108.9 | -17 |
| 64.0 ~ 72.9 | -13 | 109.0 ~ 117.9 | -18 |
| 73.0 ~ 81.9 | -14 | 118.0 ~ 126.9 | -19 |
| 82.0 ~ 90.9 | -15 | 127.0 ~ 130.0 | -20 |
※ 예시 : 제1종 구역 기준인 95 WECPNL은 환산표에 따라 -16 적용하여 79 Lden dB(A)로 표시할 수 있다.
6. 참고문헌
[1] 경기도 주요공항 주변지역 항공기 소음피해 대책 연구 (2017, 경기연구원)
[2] 국내 항공기 소음 평가방법에 관한 실험적 연구 (2007, 이태강)
[3] 항공기 소음 단위 현실에 맞게 바뀐다 (2017, 환경부)
[4] 항공기 소음 단위, 웨클 → 데시벨(dB)로 변경 (2021, 국토교통부)
[5] 소음단위 변경(웨클→엘디이엔데시벨)에 따라 소음대책지역 변경 (2022, 국토교통부)
[6] 항공기 소음단위의 변경에 따른 피해범위의 변화 (2020, 공항소음브리프 통권 16호)
끝.
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