컴팩트 제어 음원 어레이를 이용한 폐공간에서의 전역 능동 소음 제어

Abstract

기술과 산업의 발전으로 현대 사회에서 소음은 쉽게 접할 수 있는 공해 요소이다. 실내 공간에서의 소음 제어는 사람들이 계속해서 움직이기 때문에 공간 전체에 대한 소음 제어가 필요하다. 능동 소음 제어 방법은 수동 소음 제어 방법으로는 제어가 힘든 저주파수 영역의 소음에 대해서도 효과적이기에 그 연구의 필요성이 대두되어 왔다. 기존의 실내 공간과 같은 폐공간을 위한 전역 능동 소음 제어 방법은 공간의 내부 구조와 장애물에 의한 영향을 고려하여 공간마다 다른 솔루션을 도출해야 한다. 따라서 본 논문에서는 실내 공간의 기하학적 구조나 음향학적 특성, 장애물 등에 영향을 받지 않는 방법을 제안하고자 한다.

소음원의 음장과 반대되는 위상의 음장을 방사하는 제어 음원들을 소음원 근처에 가까이 배치시키면 소음원과 제어 음원이 합쳐진 음원은 제어된 음장을 방사할 것이고 이 합쳐진 음원을 어떠한 장애물이 있는 폐공간에 배치하더라도 제어가 가능할 것이다. 이러한 컴팩트 제어 음원 어레이는 제어 음원의 배치 및 개수에 따라서 제어 가능한 음장의 주파수 대역 및 방사 패턴이 제한된다. 마이크로폰 또한 그 배치와 개수에 따라 측정 가능한 음장의 주파수 대역 및 방사 패턴이 제한되기 때문에 이러한 영향들을 고려하여 제어 음원 및 마이크로폰을 배치할 필요가 있다.

적응 제어 시스템은 온도, 습도 등의 변화에 강건하다는 장점이 있다. 하지만 제어 지점에서의 음압 정보가 필요로 하기 때문에 마이크로폰 배치가 필수적이며 이러한 마이크로폰의 배치는 사람들이 계속해서 움직이는 실내 공간에서 실용적이지 못하다. 따라서 개루프 제어 시스템을 사용하고자 한다.

무향실에서의 제어기 설계 실험을 통하여 구한 솔루션을 다른 폐공간에 대해서 적용하여 실시간 능동 소음 제어 실험을 진행하였다. 무향실과 폐공간에서의 제어 성능 비교 결과 큰 차이가 없다는 것을 확인할 수 있었다. 측정된 모든 포인트에서 저감 성능은 평균적으로 약 11dB 정도 였으며 이러한 실험을 통하여 무향실에서 설계된 컴팩트 제어 음원 어레이를 이용한 제어기가 다른 폐공간에서도 제어 가능함을 확인할 수 있었다.