모스코바 국제 음악 돔(International Music Dome)의 음향 설계 사례 (1) - 컴퓨터 시뮬레이션을 중심으로
세 개의 홀로 나눠진 모스코바의 국제 음악 돔은 이제 거의 완성단계에 있다. 이들 홀 중에서도 The Great Philharmonic Hall은 1,800개의 객석이 있는 독창적이고 뛰어난 건축 설계로 단연 유명하다. 이곳은 원래 연주자가 아무런 전기적인 지원없이 클래식 심포니 콘서트의 공연을 할 목적으로 지어졌다. 이 홀의 특이한 점은 서로 공연 성격이 다른 세 종류의 콘서트(오르간 콘서트, 심포니 콘서트, 챔버 콘서트) 모두를 위해 사용되어진다는 점이다. 이들 세 개의 다른 공연 형태는 각기 독특한 실내 음향 조건을 요구한다. 그렇기에 음향 설계에 있어서 컴퓨터 시뮬레이션과 물리적 모델 측정을 모두 활용해야만 이러한 특수한 조건을 지닌 설계에 상응하는 최적의 음향환경을 구성하는데 도움을 얻을 수 있다. 먼저 컴퓨터 시뮬레이션을 이용한 음향 설계법을 살펴보자.
1. INTRODUCTION
강당과 콘서트 홀의 최적의 음향 설계를 위해서는 계획 단계에서부터 기본 설계 작업을 조정하는 것이다. 이는 홀의 사용 의도(형태, 크기, 객석과 무대 영역의 세부 구조)에 따라 가장 기본적인 구조의 설정과 이것에 기초해서 음향적인 효용성외에 천정이나 벽 구조의 설계를 결정한다. 복잡한 구조의 공간 뿐만 아니라 퍼스트 클래스 콘서트 홀이나 오라토리움의 최적의 실내 음향을 위해서 시뮬레이션의 어플리케이션을 반영하였다.
특히 모스코바의 국제 음악 돔(MIMD)의 The Great Philharmonic Hall의 음향설계는 다양한 단계로 진행되었다.
a) 어떤 포멧에서도 적절한 세 개의 홀의 기본적인 구조를 성공적으로 하기 위한 건축과의 긴밀한 협조.
b) EASE 4.0에 의해서 홀 변화의 수학적 모델링
c) 음향적인 관점에서의 수정 사항들, 실의 두 번째 구조의 최적화.
d) Scale 1:20 모델에서의 물리적 측정, 컴퓨터 모델의 적용, 결과의 비교.
e) 양 모델의 디테일 조사, 음향적인 관점에서의 홀의 최적화 제안, 건축으로의 적용, 새로운 설계.
f) 물리적 재건축과 컴퓨터 모델링, 세 가지 이용 포맷의 음향 정의 증명서, 국제 전문가 보고서, 음향적 요구 사항들이 기술된 최종 설명서.
2. 컴퓨터 시뮬레이션
2000년 모스코바의 The Institute of Building physics NIISF의 음향 부서와 베를린 엔지니어링 오피스 “ADA Acoustic Design Ahnert”의 제휴는 컴퓨터를 사용하여 최초의 큰 홀의 기초 구조를 증명하기 위해 시작되었다. 선도적 건축 전문가인 Krasilnikow와 긴밀한 협조 속에서 홀의 크기와 기초 치수는 결정되었고 컴퓨터 모델링이 완성되었다. 다음의 두 가지 그림은 다른 특정한 라운드 천정 파트와 함께 처음 설계 개념을 보여준다.
두 설계는 홀에서 가장 큰 수직 거리가 Stage Level를 넘는 단점을 보여주고 있다. 그래서 오케스트라에 뒤에서 짧은 반사가 부족한 점이 발견되었다.
불충분한 음의 커버리지와 좋지 않은 공간감이 추가적으로 확인되었다. 그래서 새로운 벽 구조, 확산형 벽체와 완벽한 새로운 천정 구조물이 설계되었고 네차례에 걸친 시뮬레이션을 통해 단계적으로 개선되었다. 물리적 모델에서의 측정이 동시에 이루어졌고, 스케일 모델에서와 컴퓨터 모델에서의 결과를 비교할 수 있기 위해서 선택된 좌석에 같은 이름을 선정하였다.
챔버 뮤직 홀과 큰 홀의 컴퓨터 모델을 통해서 모든 연구가 이루어 졌다.(컴퓨터 모델 연구들은 음향적 설계 파라미터들을 최적화하기 위해 도움을 주었다.)
여기에서는 단지 큰 홀에 대한 결과만을 소개하겠다.
다음 그림은 홀의 Wire-frame을 보여준다.
실내는 약17,500m3 체적의 1800석으로 설계된 원형 극장 형태이다. 한 예로 객석당 전통적인 체적의 비는 약 10m3/Seat이고 이것은 콘서트 홀 설계를 위한 좋은 값이다.
다음 그림은 홀의 내,외부의 모습이다.
컴퓨터 시뮬레이션은 CAESAR 알고리즘에 기초한 EASE 4.0의 새로운 AURA 모듈로 설계되었다. AURA mapping module로써 모든 음향값이 측정되었다.
다음 그림에서 다른 관객의 좌석에서 1000Hz을 위한 C80이 허용 오차 안에 있는 것을 확인할 수 있다. 객석 11, 13, 15, 16, 17 그리고 18에서 낮은 값이다. 이 객석은 낮은 직접음 레벨과 후벽으로부터의 낮은 짧은 시간의 반사를 보인다.
이와 같이 모든 음향 측정은 최적화 되었다.
모스코바 국제 음악 돔의 음향설계(2)_물리적 시뮬레이션이 이어집니다.