1. 진동레벨

진동이 인체 또는 건물에 미치는 영향은 진폭과 진동수에 의존하며 인체는 수직진동과 수평진동의 감응정도 가 다른데 진동계는 등감각 곡선을 역으로 한 등감각보정회로를 내장하여 진동가속도레벨을 주파수에 의한

인체의 진동감각으로 보정하여 진동레벨을 산정한다.

1) 진동가속도레벨 (VAL, Vibration Acceleration Level)

진동의 물리량을 dB 단위로 나타낸 것으로 소음의 dB와 비슷한 개념이다.

VAL = 20log(A/Ao).........................................(식 1)

여기서, A는 측정대상 진동의 가속도 실효치(rms) (m/sec2),

A₀은 기준진동의 가속도 실효치(10^-5m/sec²),

VAL은 진동주파수 범위 1-90HZ에서 평탄특성을 갖는다.

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2) 등감각 곡선(EQUAL PERCEIVED ACCELERATION CONTOUR)

소음에 대한 우리 귀의 청감이 주파수에 따라 다르듯이 인체의 진동에 대한 감각도 진동수에 따라 다르다. 이 관계를 곡선화한 것이 등감각곡선이다.

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그림 (1)에서 나타나 인체의 경우 수직진동에 대해서 4~8Hz에서 수평진동에 대해서 1~2Hz에서 가장 민 감함을 알 수 있다.

3) 진동레벨 (VL, Vibration Level)

인체는 수직진동과 수평진동에서는 감응정도가 다르며 수직진동에 더 민감하게 반응한다. 진동레벨(vibration level)은 인체로 느끼는 진동의 감각을 나타내는 양으로 공해진동의 크기를 나타내는데 쓰이는 것으로 1~90Hz 범위의 주파수 대역별 진동가속도레벨에 해당 대역의 상대응답 (보정치)을 보정한 값으로 다음의 식으로 정의 된다. dB(V or H)=VAL+Wn... 여기서, dB(V)는 인간의 수직진동특성에 대해 보정했을 경우, dB(H)는 인간의 수평진동특성에 대해 보정했 을 경우를 의미함.Wn(보정치) : 주파수에 따른 감각 보정값 Wn = -20 logta/105)으로 나타내며 주파수 및 진동성분에 따라 다음과 같이 계산된다.

①수평진동에 대한 보정값

1 ≤f ≤2: a = 10-5

2 <f ≤90: a = 0.5 ×10-5f

② 수직진동에 대한 보정값

1 ≤f (4: a = 2 ×10-5 / f 0.5 4 ≤f ≤8 : a = 10-5

8<f ≤90 : a = 0.125 ×10-5 f

수직 혹은 수평방향진동에 대한 상대응답으로 주파수 대역별로 그 양을 정리하면 다음과 같다.

진동레벨계는 감각보정회로가 내장되어 있으며, 진동감각보정회로는 진동픽업에 의해 변환된 전기신호

의 크기에 주파수에 따른 가중치를 주는 회로로, 이것에 의해 물리량에 대한 진동감각의 보정이 실시된다. 따라서 수직 및 수평 진동에 대한 2종류의 진동감각보정회로를 구비하고 또한 진동가속도레벨을 측정하기 위한 평탄특성회로를 구비하기도 한다.

측정주파수 범위는 1~90Hz이고 1Hz 이하 및 90Hz 이상은 감도를 급격하게 감쇠시키도록 권장하고 있으며 진동레벨계의 지시치는 진동파의 실효치가 dB로 나타난 값이고, 진동감각 보정회로를 이용하여 측정한 경우는 수직 및 수평진동레벨이라 하고 평탄특성회로를 이용하여 측정한 경우는 수직 및 수평 진동가속도레 벨이라 한다.

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2. 진동속도의 진동레벨 변환

법규상 발파진동 속도에 대한 규제기준이 설정되어 있지 않고 구조물이나 인체 등 피해대상이 명시되어 있지

않으므로 이를 소음·진동 관리법에 적용하는 비현실적인 문제점이 잠정적으로 남아 있다. 소음·진동 관리법은 평가기준이 대수척도인 dB(decibel)을 사용한 dB(V) 단위의 진동레벨(Vibration level)로 정하고 있고 건축물에 대한 발파진동의 패해평가 기준척도는 cm/sec 단위의 최대 입자 속도 (Peak particle velocity) | 이기 때문에 이는 피해대상이 인체와 구조물 응답의 주된 차이점으로 볼 수 있다. | 특성상 한시적이고 충격성 진동에 속하는 발파진동은 구조물을 평가대상으로 하고 있기 때문에 법규와 별도 의 규제기준이 설정되어야 한다. 통상 진동속도와 진동레벨을 같이 계측하고 그 상관관계로부터 변환식을 적용하여 진동속도를 진동레벨로 변환하기도 하는데 다음의 식들이 흔히 인용된다.

VL=20Log(V)+91............... (식 3)

VL=19.94Log(V)+80........... (식 4)

여기서, v는 진동속도 (cm/s), VL은 진동레벨이다. 식 (3)은 환경부에서 주로 사용하는 식으로 일명 Ejima식으로 불리며, 감쇠가 없는 단순조화진동, 진동주파

수가 8~90Hz의 연속진동에 적용되는 식으로 간헐적, 충격적이며 주파수특성이 다른 발파진동에 적용하는데 무리가 있으며 진동레벨이 과대평가 되는 경향이 있다. 식(4)는 진동레벨과 진동속도의 상관성 분석 등에 관한 연구(환경부 중앙환경분쟁조정위원회, 2010.10)에서 제안된 식으로 국내외 연구 결과, 현장에서의 계측과 실험을 통해 실제와 최대한 부합되도록 제안되었다. 진동레벨과 진동속도의 관계식은 발파현장의 암종, 암상태, 구조적특성, 지형 및 지질 등의 진동전파특성에 따라 달라지므로 동시 계측을 통해 변환식을 도출하는 것이 필요하며, 상기 두식에 의한 진동레벨과 진동속 도의 관계는 다음과 같다.