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A Comparison of Estimation Method for Population Exposed to Noise Using Noise Map
A Comparison of Estimation Method for Population Exposed to Noise Using Noise Map
Transactions of the Korean Society for Noise and Vibration Engineering. 2014. Oct, 24(10): 802-808
Copyright © 2014, The Korean Society for Noise and Vibration Engineering
  • Received : August 18, 2014
  • Accepted : October 07, 2014
  • Published : October 20, 2014
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About the Authors
성 규 최
Member, Dept. of Green Bio Engineering, Korea National University of Transportation
병 찬 이
Corresponding Author ; Member, Dept. of Environmental Engineering, Korea National University of Transportation E-mail :bclee@ut.ac.krTel : +82-43-841-5358, Fax : +82-43-841-5350

Abstract
The purpose of this study is to suggest efficient methods for estimating population exposed to noises by analyzing differences of population exposed to noises estimated by each method through comparing exposed population estimated by utilizing existing methods and those estimated by using census output areas reflecting the actual population information of each address. For population exposed to noises, the error of exposed population estimated by using the per capita living space turned out to be the biggest, and other estimation methods had no significant difference. For population exposed to excess noises, as a result of analyzing population estimated by each method based on census output areas, the error of the method using a grid noise map turned out to be the biggest. For the method to estimate population exposed to noises by using a noise map, the estimation methods using census output areas and total ground area are considered to be more rational than the grid noise map estimation method or the method to estimate the living space per capita.
Keywords
1. 서 론
소음지도는 도시환경의 다양한 원인에 의하여 발생하는 소음의 크기와 분포를 알기 쉽게 표현하고 도시개발사업과 도로건설사업 등으로 인하여 야기될 수 있는 소음을 예측함으로써 소음이 주민들에게 미치는 영향이나 효과적인 소음 제어를 위한 정보를 제공할 수 있다 (1) . 그리고 소음현황파악과 소음저감 목표 설정 및 소음저감대책 수립 시 많이 사용되며, 소음·진동 관리법 제4조의2(소음지도의 작성)에 의거하여 일부 지자체를 중심으로 소음지도 작성계획을 수립·시행하고 있는 상황에서 향후 소음지도의 작성 및 활용도는 더욱 증대될 것으로 전망된다.
소음지도의 활용도 측면에서 소음저감대책 수립 후 기대효과 산정을 위한 지표로는 측정 및 평가 지표, 소음노출인구 및 건강과의 상관성 지표 등을 들수 있으며, 이 중 소음노출인구는 정책적 지표로 소음저감효과산정 시 활용되고 있는 상황이다 (2~4) .
소음노출인구 산정방법의 경우 크게 측정을 이용하는 방법과 예측을 이용하는 방법으로 구분할 수 있으며, 예측기술이 발달한 최근에는 소음지도 프로그램을 이용한 방법이 주를 이루고 있다 (5) . 소음지도 프로그램을 이용하여 소음노출인구를 산정하는 방법은 크게 세 가지로 구분되는데 첫 번째 평면소음지도(grid noise map)를 이용하여 산정하는 방법, 두 번째 국내 주거형태에 따른 1인당 주거면적을 이용한 방법, 세 번째 단위 건물 연면적당 거주인구를 추정한 후 이를 각각의 건물의 총면적을 곱하여 개별 건물의 인구수를 추정하는 방법이 있다 (4~10) .
소음노출인구 산정방법별로 소음도 구간별 노출인구를 분석할 경우 각각의 방법별로 노출인구는 다른 분포 양상을 나타낼 것이며, 산정한 총인구와 실제 거주인구와의 차이가 발생하게 된다.
따라서, 이 연구에서는 기존의 소음노출인구 산정방법을 이용하여 산출된 노출인구와 주소지별 실제 인구정보가 반영된 집계구 인구를 활용하여 산출된 소음노출인구의 비교를 통하여 소음노출인구 산정방법별로 산정한 소음노출인구의 차이점을 확인하고보다 효율적인 소음노출인구 산정방법을 검토하고자 한다.
2. 연구내용 및 방법
- 2.1 연구내용
연구대상지역은 Fig. 1 과 같이 ○○○시 ○○동 일원으로 구역 내 고층건물이 위치하고 있으며, 행정구역 면적은 약 7.25km 2 , 인구는 39,160명으로 인 구밀도는 5,401인/km 2 이다.
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Research object area
소음노출인구 분석을 위한 소음지도 제작프로그램은 Sound Plan(Ver 7.2)을 사용하였고 소음원은 도로교통소음으로 설정하였으며, 예측식은 RLS90을 이용하였다.
주간 소음도를 기준으로 산정방법별로 노출인구 산정결과의 용이한 비교를 위하여 소음도 구간을 5 dB 간격으로 분류하였고, 지형자료 및 건물정보는 국토지리정보원에서 배급하는 1:5000 디지털 수치지도를 이용하여 표고점, 등고선, 도로 중심선 등의 레이어를 추출하였으며, 터널 정보, 건물 층수 등의 필요한 데이터 정보를 획득하였다.
대상지역 내 건물의 수는 총 1,607개로 비주거건물 975개, 주거건물은 632개이며, 5층 이상 주거건물의 수는 5~9층 32개, 10~14층 15개, 15~19층 58개, 20층 이상 67개 등으로 조사되었다.
교통량 자료는 주간시간대 실측한 현장조사결과인 Table 1 과 TMS(교통량 정보제공 서비스) 자료를 활용하였으며, 기타 적용사항은 소음지도의 작성방법(환경부 고시, 제2013-75호)을 참조하였다.
Results of vehicles per 1 hour and traffic speed(daytime)
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Results of vehicles per 1 hour and traffic speed(daytime)
- 2.2 연구방법
소음지도를 이용한 소음노출인구 산정방법 중 첫 번째 평면소음지도를 이용한 방법의 경우 소음도 구간별로 소음지도의 면적을 구한 후 해당구역의 인구밀도를 곱하여 산정한다. 이러한 산정방법은 2D 형태의 소음지도를 이용하여 노출인구를 산정하며, 실제로 사람이 거주하고 있는 주거건물이 위치한 지역과 위치하지 않은 지역을 모두 포함하여 노출인구를 산정하게 된다.
두 번째 주거형태에 따른 1인당 주거면적을 이용한 방법은 빌딩의 고유ID(i)와 거처의 종류(j)로 정리된 건물 바닥면적(BGA i,j )에 건물의 층수(NF i,j )를 곱한 건물의 전체면적을 해당건물의 국내 주거형태 에 따른 1인당 주거면적으로 나누어 계산한다 (5) .
세 번째 단위 행정구역의 총인구수를 해당 행정구역에 존재하는 주거건물의 총 연면적으로 나누어 단위 주거건물 연면적당 거주인구를 추정한 후 이를 각각의 주거건물의 총면적을 곱하여 개별 건물의 인구수를 추정하는 방법이다 (6) .
네 번째 통계청에서 제공하는 주소지별 실제 인구정보가 반영된 집계구 인구를 이용하여 대상지역의 소음노출인구를 산정하는 방법의 경우 집계구란 기존의 행정구역 보다 작은 규모(읍·면·동의 약 1/30 규모)로 통계지리정보서비스(SGIS)에서 통계자료를 제공하기 위하여 만든 최소 통계구역 단위로 인구자료는 텍스트 파일(.txt)형태로 제공되며, shp파일 형태의 집계구 경계와 연계하여 사용하였다 (7) .
소음노출인구 산정방법 중 평면소음지도를 이용한 산정방법을 제외한 나머지 산정방법은 외벽소음지도의 층별 소음도 결과를 이용하여 노출인구를 산정하는 방법으로 소음노출인구 산정방법별 소음노출인구항목 비교와 해당구역의 용도지역별 토지이용을 고려하여 제작한 Fig. 2 의 소음기준지도와 도로교통 소음지도인 Fig. 3 을 이용하여 분석한 초과소음노출인구 항목을 각각 비교하였다.
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Noise standard map
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Noise map for traffic noise level
3. 연구결과
- 3.1 예측소음도 검증
소음지도의 정확성을 검증하고자 실측 소음도와 예측 소음도를 비교한 결과는 Table 2 와 같으며, 실측 소음도의 경우 59.0 dB(A)~72.2 dB(A)의 범위로 측정되었으며, 예측 소음도는 56.2 dB(A)~70.2 dB(A)로 오차범위는 0.2 dB(A)~2.8 dB(A), 평균오차 1.4 dB(A)로 산정되어 인간이 소음의 크기변화를 감별할 수 있는 최소치 3 dB(A) 이내 (11,12) 로 분석되었다.
Comparison of measured and predicted data
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Comparison of measured and predicted data
- 3.2 소음노출인구
- (1) 소음도 구간별 비교
소음노출인구 산정방법별로 소음도 구간별 소음노출인구의 분석결과를 Table 3 Fig. 4 에 나타내었다.
Result of method to estimate the number of exposed population
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Result of method to estimate the number of exposed population
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Comparison of method to estimate the number of exposed population
평면소음지도를 이용한 소음노출인구 산정방법의 경우, 50~55 dB(A) 소음도 구간이 가장 많은 8,579명, 35 dB(A) 이하 구간이 가장 적은 258명으로 분석되었고 노출인구는 총 39,176명으로 산출되었다.
연구대상지역의 주거형태에 따른 1인당 주거면적 조사결과를 토대로 산정한 노출인구를 이용하여 소음도 구간별 노출인구를 산정한 결과, 45~50 dB(A) 구간이 16,855명으로 가장 많은 노출인구를 나타냈으며, 65 dB(A) 초과 구간에서 가장 적은 129명으로 소음노출인구는 총 62,971명으로 분석되었다.
단위 주거건물 연면적당 거주인구를 이용하여 소음노출인구를 산정한 결과, 노출인구가 가장 많은 구간은 45~50 dB(A)로 10,475명이며, 가장 적은 구간은 65 dB(A) 초과구간으로 81명으로 분석되었으며, 총 노출인구는 39,157명으로 산출되었다.
집계구 인구를 이용하여 산정한 소음노출인구의 경우, 소음도 45~50 dB(A) 구간이 가장 많은 10,326명으로 분석되었으며, 가장 노출인구가 적은 구간은 65 dB(A) 초과 구간으로 소음노출인구는 총 39,158명으로 분석되었다.
1인당 주거면적을 이용하여 산정한 노출인구의 경우, 65 dB(A) 초과구간 129명을 제외한 나머지 소음도 구간에서 다른 방법에 의하여 산정된 노출인구 보다 많은 인구를 나타냈으며, 전체적으로 소음도가 높아질수록 노출인구도 증가하다 평면소음지도를 이용한 산정방법은 50~55 dB(A) 구간, 나머지 산정방법은 45~50 dB(A) 구간을 기점으로 노출인구가 점차 감소하는 경향을 나타내었다.
집계구 인구를 기준으로 소음도가 높은 구간에서의 소음노출인구를 비교하면 60~65 dB(A) 구간의 경우, 집계구 인구 2,132명을 기준으로 평면소음지도를 이용한 산정방법은 967명(45.4 %), 1인당 주거면적 산정방법은 1,039명(48.7 %) 더 많게 분석되었으며, 연면적 산정방법은 161명(7.6 %) 적게 분석되었다. 65 dB(A) 초과구간은 집계구 인구 70명 보다 평면소음지도 산정방법 3,154명(4,506 %), 1인당 주거면적 산정방법은 59명(84.3 %), 연면적 산정방법 11명(15.7 %) 더 많은 노출인구가 분포하는 것으로 분석되었다.
- (2) 총인구 비교
소음노출인구 산정방법별로 분석한 소음도 구간별 소음노출인구를 합한 총인구를 해당구역의 총인구 39,160명과 비교하여 인구차이를 검토한 결과를 Table 4 에 나타내었다.
Comparison of actual dwelling population
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Comparison of actual dwelling population
평면소음지도를 이용하여 산정한 소음노출인구는 총 39,176명으로 16명 많았으며, 1인당 주거면적을 이용하여 산정한 노출인구는 총 62,971명으로 23,811명 많게 산정되었다.
연면적을 이용하여 산정한 노출인구는 39,157명으로 3명 적었고 집계구 인구를 이용한 방법은 총 인구 39,158명으로 2명 적게 분석되었으며, 이와 같은 결과는 인구계산과정에서 소음도 구간별 노출인구 산정 시 소수점 차이에 의하여 발생한 것으로 사료된다.
1인당 주거면적을 이용하여 산정한 노출인구가 23,811명으로 가장 큰 차이를 나타내어 노출인구 산정 시 다른 산정방법을 이용하거나 별도의 인구 보정작업이 필요하다 판단되며, 연면적을 이용한 산정방법과 집계구 인구를 이용한 산정방법은 소음도 구간별 노출인구의 차이가 크지 않고 총 노출인구의 차이도 1 % 이내의 차이를 보였다.
- 3.3 초과소음노출인구
- (1) 소음도 구간별 비교
토지이용현황과 소음기준의 비교를 통하여 산정한 초과소음노출인구 항목에 대하여 초과소음도 구간별 노출인구를 분석한 결과는 Table 5 Fig. 5 와 같다.
Result of method to estimate of the populations of excessive noise exposure
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Result of method to estimate of the populations of excessive noise exposure
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Comparison of method to estimate of the populations of excessive noise exposure
평면소음지도를 이용하여 초과소음노출인구를 산정한 결과, 0~5 dB(A)구간 8,330명, 5~10 dB(A)구간 5,495명, 10~15 dB(A)구간 2,031명, 15~20 dB(A)구간 369명, 20 dB(A) 초과구간은 24명으로 초과소음노출인구는 총 16,249명인 것으로 분석되었다.
주거형태에 따른 1인당 주거면적 조사결과를 토대로 산정한 초과소음노출인구를 산정한 결과의 경우, 0~5 dB(A) 초과구간 2,573명, 5~10 dB(A) 구간 260명으로 총 초과소음노출인구는 2,833명으로 분석되었다.
단위 주거건물 연면적당 거주인구를 이용하여 초과소음노출인구를 산정한 결과 0~5 dB(A) 초과구간 1,605명, 5~10 dB(A) 구간 162명으로 분석되었으며, 총 1,767명이 초과소음노출인구로 산출되었다.
집계구 인구를 이용하여 산정한 초과소음노출인구는 0~5 dB(A) 초과구간 1,862명, 5~10 dB(A) 구간 211명으로 초과소음노출인구는 총 2,073명으로 분석되었다.
집계구 인구를 기준으로 소음도 초과구간별 초과소음노출인구를 비교한 결과, 0~5 dB(A) 구간의 경우 집계구 인구 1,862명을 기준으로 평면소음지도를 이용한 산정방법 6,468명(347.4 %), 1인당 주거면적 산정방법이 711명(38.2 %) 더 많은 초과소음노출인구를 나타냈으며, 연면적 산정방법은 257명(13.8 %) 적게 분석되었다. 5~10 dB(A) 초과구간은 집계구인구 211명 보다 평면소음지도 산정방법은 5,284명(2,504%), 1인당 주거면적 산정방법이 49명(23.2%) 더 많았으나 연면적 산정방법은 49명(23.2 %) 더 적은 것으로 분석되었으며, 평면소음지도 산정방법은 10 dB(A) 초과구간에서도 초과소음노출인구가 발생하는 것으로 분석되었다.
초과소음도 구간별 노출인구 중 평면소음지도를 이용한 산정방법의 경우 다른 산정방법에 비하여 모든 소음도 구간에서 초과소음노출인구가 과다하게 산정되었으며, 이는 고층건물의 소음노출영향을 고려하지 못하는 2D 형태의 소음지도를 이용한 방법의 한계를 의미한다. 평면소음지도 산정방법을 제외하고 나머지 산정방법의 경우 0~10 dB(A) 초과구간에서만 노출인구가 분포하는 양상을 나타내었다.
- (2) 총인구 비교
가장 정확한 산정결과를 나타내는 집계구 인구를 이용하여 분석된 초과소음노출인구 2,073명을 기준으로 산정방법별 노출인구를 평가한 결과, Table 6 과 같이 평면소음지도를 이용한 산정방법의 초과소음노출인구는 집계구 산정방법 보다 14,176명(684%) 많았고 1인당 주거면적의 경우 760명(36.7 %) 많게 산정되었으며, 연면적의 경우 306명(14.8 %) 적게 분석되었다.
Comparison of output area population
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Comparison of output area population
대상지역의 총인구 39,160명을 기준으로 산정방법별 초과소음노출인구 비율을 산정한 결과, 평면소음지도를 이용한 초과소음노출인구는 41.5 %로 분석되었으며, 1인당 주거면적 산정방법의 경우 7.2 %로 산정되었다. 총 연면적 산정방법의 경우 4.5 %초과하였으며, 집계구 인구를 대상으로 산정한 초과소음노출인구 비율은 5.3 %로 분석되었다.
4. 결 론
소음관련 정책수립 시 기대효과 산정을 위한 평가지표 중의 하나인 소음노출인구 항목을 대상으로 소음지도를 이용하여 소음노출인구 산정방법별 노출인구를 비교·평가하였다.
소음노출인구 항목의 경우 1인당 주거면적을 이용하여 산정한 노출인구의 오차가 가장 크게 나타났으며, 그 외 산정방법은 큰 차이가 없는 것으로 분석되었다.
초과소음노출인구 항목의 경우 집계구 인구를 이용하여 산정한 인구를 기준으로 산정방법별 인구를 평가한 결과, 평면소음지도를 이용한 초과소음노출인구 산정방법이 가장 큰 오차를 나타내는 것으로 분석되었다.
따라서, 소음지도를 이용하여 소음노출인구를 산정하는 방법은 집계구 인구를 이용한 산정방법이 바람직하며, 노출인구 산정을 위한 여건이 여의치 않을 경우에는 ‘연면적을 이용한 산정방법’, 별도의 인구보정결과가 반영된 ‘1인당 주거면적을 이용한 산정방법’ 순으로 소음노출인구를 산정하도록 하고 평면소음지도를 이용한 산정방법은 바람직하지 못하였다.
BIO
Sung Kyu Choi received his B.S. and M.S. degrees in Environmental Engineering from Korea National University of Transportation, in 2006 and 2011. He is Ph.D. student in the Dept. of Green Bio Engineering at Korea National University of Transportation. His research interests are environmental noise and noise map.
Byung Chan Lee received B.S. degree from Seoul National University in 1985, M.S. and Ph.D. degrees from KAIST in 1987 and 1996. He worked LG Electronics Lab. Dr. Lee is currently a professor at the department of environmental engineering at Korea National University of Transportation in Chungju, Korea. His research interests are in the area of environmental noise and vibration.
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