능동소음제어를 활용한 블루오션 전략(23)(한국아파트신문,2010.1.08) > 칼럼

능동소음제어를 활용한 블루오션 전략(23)

  최근 공동주택 민원의 중요한 요소 중의 하나인 도로교통소음은 주로 차량으로부터 발생하게 되며 제한적, 순간적인 일반소음에 비해 도로의 주변에서 지속적으로 소음이 발생하는 특성이 있다. 따라서 많은 민원의 대상이 되고 있으며 그 피해의 정도, 즉 수음점에서의 소음도를 줄이기 위한 여러 가지 방안이 강구되어져 왔다. 도로교통소음 저감에 대한 연구는 소음을 소음원으로부터 어떻게 하면 적게 방출할 수 있는가 하는 방법에 대한 연구와 방음벽 및 소음방지에 대한 연구 등 수동적인 방법의 연구와 능동 소음 제어 (Active Noise Control; ANC) 등 능동적인 연구로 분류할 수 있다. 수동적인 방법은 방음벽을 사용하는 방법으로 500 Hz가 넘는 고주파 소음에 대해서는 좋은 효과를 보이나 저주파 소음에 대해서는 흡음재의 크기가 커져야 하므로 비용을 증가시키는 어려운 문제점이 있다. 이에 반해 2차 음원을 이용한 능동 소음 제어에 관한 연구는 70년대 이후 미국, 일본, 유럽 등지에서 활발히 이루어지고 있는데 회전기, 변압기, 자동차 엔진 등에서 발생하는 소음과 같은 저주파의 소음을 감쇠시키는데 있어서 종래의 수동적 방법보다 탁월한 효과를 보여주고 있다. 따라서 환경적으로 우수한 능동소음제어의 원리를 이용하여 소음을 저감할 수 있는 새로운 형태의 방음벽시스템이 절실히 필요한 실정이다. 그러나 현재 국내ㆍ외에는 능동소음제어 방음벽 개발과 관련한 전문기술자와 현장 적용 기술이 상당히 미흡한 상태이다. 1990년대에 들어와서는 좀 더 적극적으로 감음효과를 높이는 방안으로 회절 경로의 연장뿐만 아니라 간섭효과를 최대로 활용할 수 있는 방향으로 진행되었다. 반면에, 최근에는 전기적 장치를 사용한 능동소음제어(ANC: active noise control) 장치를 부착하는 방안도 연구되었다.

   고층주거에 있어서의 보다 근본적인 방음벽의 문제는 상하층간의 환경적 불균형성 있다. 즉, 저층부에서는 방음벽의 효과는 좋으나 시각적 답답함을 호소하게 되고, 고층부에서는 실제로 방음벽의 효과를 기대하기 어렵게 된다. 이러한 민원의 발생에 대하여, 방음벽 설치전 방음벽의 효과를 예측하여 적정 방음벽의 높이를 결정하는 경우가 많다. 이 경우 대부분 5층 이하에서는 환경 기준치 이하로 되지만, 그 이상의 층에서는 환경기준치를 초과하는 경우가 많아, 결국 터널형 방음벽 등이 절실히 필요한 실정이다. 구조적인 측면에서는 기존의 방음벽은 설계 풍하중으로부터 안전하기 위해 충분한 연구가 이루어져, 표준 기초 설계도 등이 있으나, 터널형 방음벽의 경우는 풍하중 보다는 설하중 등에 대한 고려가 더 필요하며, 이에 따른 표준 구조도가 지역별 설하중에 따라 필요한 실정이다. 국내에서도 최근에 능동소음제어에 관한 많은 연구가 이루어져서 여러 편의 논문이 발표되었으나 ANC technology 사에서 duct noise controller를 발표했고 자동차 회사 등에서 가능성을 탐색하고 있을 뿐 실용화 연구는 아직 많지 않은 상태이다. ANC에서 핵심기술이라 할 수 있는 능동소음제어 기법은 크게 LMS기반 Filtered-X LMS, Filtered-X RLS, IIR Filter 등의 알고리즘을 주로 이용하고 있으며, 최근 Wavelet 적용 및 인공지능 알고리즘과의 Hybrid식의 ANC 알고리즘 개발로 성능 및 효과를 향상시키고 있는 추세이다.

  환경적으로 우수한 능동소음제어의 원리를 장착한 DSP 프로세서를 이용하여 저주파 및 고주파수대역을 효과적으로 차단 가능한 전자방음벽 시스템의 개발이 절실히 필요하다. 그러나 현재 국내ㆍ외에는 많은 전문 기술이 필요한 전자 방음벽에 대한 표준 설계도나 시방서가 없어 일반 방음벽 설치업체에서는 이러한 공사를 할 수 없다. 향후 전자형 방음벽에 대한 연구시 음향성능, 구조적 안전성, 전자봉의 재질 등의 요인에 대해 다각적이며, 종합적인 검토가 필요하다고 판단된다.