능동 진동소음 제어 개요

저주파 소음과 진동의 제어 시 긴 파장을 제어해야 하므로 대부분의 경우 어려움이 있다.

 

만약 수동 제어 기법들을 사용하면 매우 큰 머플러, 매우 무거운 차음장치 혹은 매우 부드러운 재질의 감쇠 조치들을 광범위하게 하는 방법밖에 없다.

 

1930년대 Paul Lueg (1933 1936)은 저주파 소음에 대한 능동 음향 상쇄 방법을 제안하였습니다. 말그대로 역위상의 신호를 줘서 제어하는 것이었습니다. 제어 음파는 소음원을 계측한 데이터를 기반으로 만들어졌다.

 

이후 전자기 기술 등의 제한 등도 다방면으로 해결되며 능동 소음진동 제어분야는 큰 발전을 이룩했다.

 

1905년까지 특별한 발전이 없던 이 분야에서 Olson은 룸, 덕트, 헤드셋 등에 능동 소음 제어의 가능성에 대해 연구하였다. 이때도 이전과 마찬가지로 전자기기 기술의 한계로 인해 상업화까지는 하지 못했다.

 

1980년대 들어서야 미세전자기기 기술이 급속도로 발전하면서 소음진동 제어 분야가 다시 주목받기 시작했다.

 

하지만 상업화까지는 아직도 굉장히 많은 어려움이 있었다.

1. 현장 설치에 대한 경험 미비
2. 시스템의 복잡성과 비용
3. 제작자와 사용자의 학습 미비
4. 장기적으로 수동 제어 방법들을 대체할 수 있을지에 대한 신뢰 부족
5. 재정 지원 미비 등

 

이후 문제가 점차 개선되면서 관련 연구논문들도 증가하는 추세를 보이게 된다.

 

능동제어 시스템은 500 Hz 미만의 저주파수 대역에서만 훌륭한 시스템이다. 고주파에서는 효율이 떨어지는 만큼 수동 제어 방법을 사용하는 것이 좋다 (고주파 진동소음은 감쇠가 빠르게 된다).

 

최근 능동제어 시스템의 중요한 속성으로 "자가조정 (self-tuning)"이 있다. 설치된 대상체의 특성이 조금 바뀌더라도 시스템이 대상체에 맞게 적응하는 능력을 말한다.

 

능동제어 시스템의 성능은 2가지 서브시스템의 설계와 조화로 결정된다. 2가지 서브시스템은 물리 시스템과 전자제어 시스템이다. 물리 시스템은 각종 변환기들 (측정 센서, 제어 가진원 등)을 의미하고, 전자제어 시스템은 물리 시스템을 조절하여 진동소음을 제어하게 된다.

 

능동 진동소음 제어는 산업 분야에서는 굉장히 다양하게 적용되고 있다.

1. 비행체 내 소음 저감
2. 선박의 수중방사소음 저감
3. 선박 엔진실 내 진동소음 저감 등

 

민간 분야의 경우, 서구권에는 공동주택이 많지 않아 층간소음 문제가 심각한 사회문제가 아닌 것을 생각했을 때, 이에 대한 연구가 활발하지 않은 점이 이해가 된다.

 

하지만, 대부분이 공동주택에 거주하는 국내에는 층간소음 문제가 굉장히 심각함에도 불구하고 이를 해결하려는 진지한 움직임이 없는 것 같다.