방송설비,확성(Public Address)설비 일반사항

확성(Public Address)설비 일반사항

가. 개요

소리로 정보전달을 하기 위한 장치를 말한다.

1. 음의 기본적 성질

음 : 공기 속을 진행하는 공기입자의 소밀한 진동파

음파 : 공기 중에서 소밀한 부분을 만들어 일정한 파가 되어 전달되는 소리
음압 : 소리전달 파의 압력변화를 나타내며, 단위는
(PA),(μbar), 1(PA)=10(μbar)

P(μbar) = Pm/√2

폰(Phon) : 음의 크기를 감각적 기준으로 나타낸 것. (국내의 소음기준 40폰 이하)
{청각의 범위 3~120(Phon)}
데시벨(decibel) : 음의 크기를 물리적 크기로 나타낸 것.
송화단의 전력과 수전단의 전력의 비의 상용대수를 10배한 것. 즉.
사람이 들을 수 있는 음의 세기 : 0~120(dB), 3~120(Phon)
사람이 들을 수 있는 주파수 : 16㎐ ~20㎑ 범위이며, 3~4㎑에서 사람의 귀의 감도가 가장 예민하다.
음속 :공기 중의 음의 전파속도를 말하며, 공기의 온도에 비례하여 약간 증가한다.
음속 = 333.5 + 0.61t(m/sec) - 15℃에서 약 340(m/sec)
소리의 3요소 : 소리의 세기, 높이, 음색
음압레벨(Sound Pressure Level)
대기압 2×10^-5(N/㎡) 에 대하여 측정하려는 점의 압력 값을 대수 값으로 나타낸 것.(대수 값으로 표시하는 것은 인간의 감각에 가깝기 때문이다)

Po : 대기압 2×10^-5(N/㎡)
P : 측정하려는 점의 음압 (N/㎡)
- 음압레벨은 소음측정 및 청각측정에 사용된다.

2. 음향설비의 출력

스피커에 몇W의 전력을 주는가(주위의 소음크기,들리게 하려는 범위) 음을 깨끗이 들으려면 잡음 레벨보다 10~20dB 이상의 큰 출력이 필요하다.
스피커로부터 나오는 소리의 세기는 거리의 제곱에 반비례 한다.(다이내믹형 1W 의 경우 50㎝거리에서 100dB 이며,2W의 경우에는 1W의 경우에 3dB 상승된다.)

3. 명료도와 잔향

명료도는 순음에 대한 청감도를 나타내며, 소음 잔향시간에 따라 달라지고 잔향시간은 반사음의 감쇠정도가 직접음보다 60dB 감쇠하는 시간을 나타낸다.
따라서 명료도를 좋게하기 위해서는 실의 사용목적(음악용,강연용 등)에 적합하도록 실의 흡음력을 조정하여 잔향시간을 적합하도록 하여야 한다.

나. 구성

주 증폭기, 마이크, 스피커, 튜너, 레코드 플레이어, 테이프 레코더, 턴테이블, CD플레이어, 챠임 등으로 구성된다.

건축설비에 적용되는 일반적인 방송설비의 구성임.

1. 증폭기

입력기기의 전기신호를 증폭하는 기기.

구분

내용

전력 증폭기

스피커나 안테나에 전력을 공급.

전압 증폭기

전치증폭기라고 하며, Head Amplifier와 Pre-amplifier로 구분.
- Head Amplifier
확성장치나 측정장치 등에서 신호 검출기와 증폭기를 분리할 필요가 있을 때 검출기에 붙여 신호를 증폭하는 장치
- Pre Amplifier
S/N비를 나쁘게 하지 않고 미약한 신호를 증폭하기 위해 신호원의 가까이에 두는 보조적인 증폭기로서 전력증폭기의 전단에 설치되며, 입력장치(마이크, 레코드 플레이어, 등)에 따라 달라진다.

특

성

증폭도

10 LOG (출력전압 / 입력전압)
10배에서 10dB, 100배에서 20dB

정격출력

증폭기의 전력증폭역량. 단위(W)

주파수

주파수에 따라 증폭도가 변화하는 비율
균일할수록 좋다.(P.A 설비에서는 2~3㎑에서 3~6dB상승하는 것이 명료도가 좋고 사용이 편리하다)

왜형율

역상정현파형 / 출력파형으로 구하며 왜형율이 적을수록 성능이 좋다.
P.A시스템에서는 각 주파수에서 3%이하가 좋다.

입출력

특성

임피던스

Low임피던스
입력 : 마이크 코드 길이가 10m 이상으로 음질이 중요한 곳.
출력 : 증폭기와 스피커의 거리가 가까운 곳.
High 임피던스
마이크 코드 길이가 10m 미만으로 음질이 중요하지 않은 P.A용.
출력 : 증폭기와 스피커의 거리가 먼 경우

S/N비

정격출력전압 / 잡음전압을 절대치로 표시한 것.
S/N(dB) = 10 log Ps/Pn
클수록 성능이 좋다.

2. 마이크로폰

음의 에너지를 전기에너지로 변환하여 증폭기로 보내는 장치

2-1. 종류 및 원리

종류

원리

특징

동전형

(다이 나믹형)

영구자석의 자계 중에서 음압으로 진동판을 진동하여 전자유도 작용으로 전압출력.
출력전압은 진동판의 속도에 비례

특성이 우수하고 저가로 가장 널리 사용.

리본형

영구자석의 자계 중에서 음압으로 진동판을 진동하여 전자유도 작용으로 전압출력.
출력전압은 진동판의 속도에 비례
진동판이 금속의 리본이므로 감도가 좋다.
감도 -75dB

구조가 섬세하여 취급에 주의를 요한다
쌍 지향성
방송용으로 사용.

정전형

두 개의 전극으로 콘덴서를 형성하고 한쪽 전극(진동판)을 음압에 의하여 진동시켜 정전용량(출력전압)을 변화시킨다.
출력전압(정전용량의 변화)이 진동판 변위에 비례한다.

특성이 우수하다.
고가.
우수한 성능을 요하는 음향설비용으로 사용.

압전형

구조간단
감도가 높다.(-45~-65dB)
고온,고습도에 약하다.
코드를 길 게 할 수 없기 때문에 사용되지 않음.

2-2. 마이크로폰의 특성

구분	내용
음압 감도	1000㎐ 1μbar를 가했을 때 출력되는 전압의 크기를 dB로 표시. 1V를 출력했을 때를 0dB로 한다.
주파수 특성	마이크로폰에 일정레벨의 저주파수에서 고주파수를 가했을 때의 전압변화를 dB로 표시. 균일할수록 좋다.(P.A 설비에서는 2~3㎑에서 3~6dB상승하는 것이 명료도가 좋고 사용이 편리하다)
지향성	마이크로폰 방향으로의 감도차이를 표시. 단일 지향성 : 목적하는 음만 수음하고 다른 음의 감도를 떨어뜨려 S/N비를 개선할 수 있다. ◎하울링 방지 때문에 P.A시스템에서 사용. 무 지향성(하트형) : 모든 방향의 음에 대해 균등한 감도. ◎하울링 발생. 쌍 지향성(8자형) : 전후 방향의 음에 대해 민감하고 측면 음에 대해 감도저하되는 특성.

출력 임피던스	Low임피던스 마이크 코드 길이가 10m 이상으로 음질이 중요한 곳. High 임피던스 마이크 코드 길이가 10m 미만으로 음질이 중요하지 않은 P.A용.
배선방식

2-3. 사용장소에 따른 마이크로폰의 선정

종류	특징	기타
동전형 (무범코일형) (다이나믹형)	취급간단, 견고 동작만점 온,습도영향 없음 옥외사용가능 무 지향(지향성도 개발)	설치장소 주의 (먼지, 쇳가루) 바람있는 장소에서 방풍스크린 설치 요함.
리본형 (벨로시리형)	지향성 특성이 우수하다 감도가 떨어지므로 잡음이 적은 증폭기 사용 너무 접근하면 저음 강조	옥외의 바람이 있는 곳에서는 사용 못함. 진동 및 충격 피할 것. 도통테스트 금지(파손)
정전형 (콘덴서형)	특성이 매우 우수하다. 전원필요 스튜디오, 음향설비용 고가	고온다습지역 잡음발생우려 유명메이커를 선정하는 것이 신뢰성이 높다.

3. 스피커

증폭기에서 보내는 전기에너지를 음의 에너지로 변환하는 장치.

3-1. 스피커의 종류 및 특징

종류

특징

콘(Cone) 스피커

진동판이 직접 진동하여 음파를 방사 하는 것.
주파수특성이 좋고 음질이 좋다
음악 및 음성용으로 사용.
옥내용(습기장소 및 옥외에는 적당하지 않다.)
프로시니엄 스피커로 사용.

혼(Horn) 스피커

혼은 일종의 음향적인 정합기이며 여러 가지 형태가 있고, 비교적 치수가 작은 진동판의 음을 단면적이 길이 방향으로 연속적으로 변화해 가는 음향관(혼)을 통해서 방사하는 것을 말한다.
진동판과 공간 파를 중개하는 Horn을 갖는다.
능률이 높아 옥외 체육관 등 대출력에 대응할 수 있다.
지향성이며 음질이 좋지 않다.
임피던스는 8Ω,16Ω이 있다.

3-2. 스피커의 특성

구분

내용

출력
음압레벨

스피커의 출력 음 크기를 나타내며 dB로 표시.
1W의 입력을 스피커에 가할 때 스피커에서 1m떨어진 위치에서 얻을 수 있는 음압.

정격입력

스피커에 연속적으로 신호를 가해도 파손되지 않고 이상 음이나 변형이 발생되지 않는 최대입력.(W)

특성

임피던스

Low임피던스
증폭기와 스피커의 거리가 가까운 곳.
High 임피던스
증폭기와 스피커의 거리가 먼 경우, 다수의 스피커를 연결할 때 (AC 80~100V로 전송, 커플링 TR설치) P.A설비용

음압
주파수 특성

스피커에 일정레벨의 저주파수에서 고주파수를 가했을 때의 응답편차.
균일할수록 좋다.(P.A 설비에서는 2~3㎑에서 3~6dB 상승하는 것이 명료도가 좋고 사용이 편리하다)

지향성

스피커 정면과 수음점 각도에 의한 음압레벨의 변화를 나타내는 것.
주파수가 높을수록 지향성이 좋아진다.
일반사무실에는 큰 영향이 없으나, 체육관 강당 등과 같이 마이크와 스피커가 동시에 존재하는 경우에는 하울링에 주의.

과도특성
(잔향)

반사음의 감쇄정도가 직접음보다 60dB감쇄하는 시간
Sabinedml 式
0.162 × 방의 용적(㎥) ÷ 방의 흡음대상 총면적(㎡) ÷ 방의 평균 흡음율

3-3. 스피커 음량조절기

증폭기와 스피커를 접속할 경우 접속점의 좌우 임피던스가 같아(정합)야 한다.

비상방송용 스피커의 경우에는 사용 중에도 비상시에 그 기능을 다할 수 있도록 3선식으로 배선하여야 한다.

3-4. 스피커 선정

일반사무실에는 천장매입형, 벽걸이형을 사용하고 입력은 일반적으로 1~3W용이 사용된다.
홀,체육관 등 전체를 균일한 음장으로 하여야 하는 경우에는 Proscenium(막과 오케스트라 사이의 무대) 스피커를 설치하고, 보조스피커를 추가로 계획한다.
벽부형이 천장매입형 보다 담당하는 면적이 넓어지고 명료도가 좋다.

다. 음향설비의 설계

건물의 사용목적에 따라 요구되는 음향설비는 하나의 시스템으로 사고(思考) 한다.

1. 음향출력

방의 음향설계(형태, 반사특성, 최적 잔향시간, 차음)가 적당해도 방이 크면 충분한 화음을 느끼지 못한다. 이를 보완하기 위해 음향설비를 사용하지만 출력은 수배 또는 수십배가 필요해 진다.

필요음향출력(W) = 방의 용적(㎥) ÷ 280,000(W)

음악용 출력의 경우 위 계산치의 30~300 배가 요구된다.
전기출력 = 필요 음향출력 × 100 ÷ 스피커 효율(%),
콘(Corn)형 스피커의 효율은 3%.

2. 증폭기의 정격출력과 스피커 출력과의 관계

증폭기 정격출력(W) ≥ 접속된 스피커 전체 출력(W).

3. 스피커의 개수와 배치

3-1. 스피커의 소요갯수

<표>스피커 1개 가 담당하는 사무실 면적과 스피커의 간격

용도	천정높이 (m)	스피커 간격(m)	1개의 스피커가 담당하는 면적(㎡)
BGM (Back Ground Music)	2.5이하	5	25
	2.5~4.5	6	36
	4.5~15	9	81
전달방송		9~12	81~144

사무실 스피커 배치 "예"

h : 천정높이(m)
d : 스피커 간격(m)
r : 커버하는 반지름(m)

3-2. 스피커의 배치

스피커의 방향 : 될 수 있는 데로 스테이지 방향으로 한다.
(분산시 명료도가 저하되고, 듣는 사람의 뒤쪽에 있는 경우 방향감각을 잃는다.)
스피커와 마이크로폰의 거리는 가능한 한 멀 게 한다.(가까운 경우 하울링 발생)
스피커의 위치는 천장, 좌우 벽면에 한정한다.(사람의 귀는 상하 방향으로 둔감하므로 바로 위에 두는 것도 좋다)
마주보지 않게 각도를 준다.
BGM방송의 경우에는 음질이 고르게 들리도록 배치 (일반적으로 지그재그형)

4. 방송실

정사각형으로 독립해서 설치한다.
방음(오부잡음 차음, 내부잔향방지), 온도조절장치
조작 감시용 창 설치.

라. 실내 음향의 구비조건

차음을 잘하여 방해되는 소음이 없을 것.
실내의 크기와 형상을 고려하여 音場분포가 잘 되도록 한다.
방의 크기와 목적에 알맞도록 잔향시간을 결정한다.
명룡(Flutter Echo)현상이 없도록 한다.
환풍기, 에어컨 장치 등으로부터 진동음의 발생을 억제한다.