노면소음

노면소음은 타이어가 노면과 접촉할 때 발생하는 소음을 말한다.

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개요

노면소음은 주행 중 노면 요철과의 충격으로 발생한 진동이 타이어와 서스펜션, 차체를 거친 뒤 실내 공기 중으로 퍼지면서 발생한다. 주로 500Hz 이하의 저주파가 노면소음에 해당된다. 또한, 노면소음은 60~80km/h, 실 운전 영역대에서 자주 발생하기 때문에 승객이 가장 빈번하게 마주치는 소음이기도 하다. 인간이 이러한 저주파 소음에 자주 노출되면 스트레스, 피로감을 겪게 되고 심할 경우 공황장애를 경험하기도 한다. 그래서 노면소음은 차의 정숙성뿐만 아니라 승객의 건강을 위해서도 꼭 개선되어야 한다. 하지만 이를 개선하기는 쉽지 않다. 소음의 원인이 다양한 만큼 소음 제어 기술 또한 그에 못지 않게 많다. 지난 자동차 역사에서 가장 많이 쓰이고 현재도 가장 보편적으로 쓰는 기술은 무언가를 덧붙이는 것이다. 엔진소음을 막기 위해 후드 안쪽, 그리고 엔진룸과 실내 사이의 격벽에 흡음재와 차음재를 더하는 것 등이 대표적이다. 흡차음재는 노면소음을 막기 위해 차체 바닥에 적용되기도 한다. 이러한 기술을 수동형 소음 제어(Passive Noise Control) 기술이라고 한다. 노면에서 발생하는 소음을 줄이기 위해 사용하는 다이내믹 댐퍼는 진동이 발생하는 부분에 부착돼 소음을 줄여 준다.

소음제어

수동형 소음제어

노면소음은 고속도로 주행 시 고속주행에 의한 차량의 바닥 진동이 올라와 실내에 유입되는 소음이다. 그러므로 차량 바디의 방음 작업인 바닥 방음 작업과 도어 방음 그리고 흡음 시공으로 소음을 개선시키는 효과를 볼 수 있다. 타이어 노면소음이 실내로 유입되는 경로의 품질이 확보된 고품질 100% 뷰틸과 순알루미늄 작업과 흡음 처리가 제대로 되어야 효과를 볼 수 있다. 바닥 소음의 경우 방진 시공과 흡음 시공이 함께 이루어져야 확실한 효과를 볼 수 있다. 방진매트의 작업에서 기본적인 소음의 차단이 확보되어야 한다. 노면소음을 줄일 때 많이 하는 시공은 펜더 방음과 휠하우스 커버를 탈거하여 커버 뒤에 하는 흡음 신슐레이트 작업이다. 또한 도어 부분의 트림은 소음에 노출되기 쉬운 부분이다. 타이어 소음이 유입되는 경로이기도 하며 노면소음과 진동 그리고 주행 중 들리는 주변 소음 등은 도어방음을 해서 어느 정도 유입을 차단할 수 있고, 오디오 음질도 덩달아 좋아지는 효과가 있다.

능동형 소음제어

현대자동차㈜는 65~125Hz 대의 저주파 소음을 줄여주는 능동형 노면소음 저감기술(Active Noise Control)을 개발했다. 이 기술은 K9, 팰리세이드에도 적용된 바 있다. ANC는 기존의 자동차엔 엔진소음에 국한돼 적용됐다. 엔진소음은 예측 가능한 범위 내에서만 발생하기 때문인데 반면, 노면소음은 약 0.009초만에 실내로 전달되는 데다 차단하기에는 처리해야 할 타이어 종류, 노면 상태 등 변수가 너무 많기 때문에 ANC 기술을 적용할 수 없었다. 이를 보완한 RANC(Road-noise Active Noise Control) 기술은 소음 분석부터 반대 위상 음파를 발생하는 데까지 걸리는 시간이 고작 0.002초에 불과하기 때문에 동시다발적으로 발생하는 불규칙한 노면소음을 효과적으로 줄이는 것이 가능하다. RANC는 로드 노이즈라는 단어에서 알 수 있듯이 주행 시 발생하는 노면소음을 저감시키기 위해 개발된 기술이다. 시스템은 가속도 센서, 디지털 신호처리장치(Digital Signal Processor), 마이크, 앰프, 오디오 등으로 구성된다. 시스템을 최대한 단순하게 하기 위해 오디오는 별도의 오디오 시스템이 아닌 차에 원래 내장된 오디오를 활용한다. RANC의 원리는 반응이 빠른 가속도 센서를 이용해 노면에서 차로 전달되는 진동을 계측하면 디지털 신호처리장치라는 제어 컴퓨터가 소음의 유형과 크기를 실시간 분석한 뒤 역위상 상쇄 음파를 생성해 오디오 시스템의 스피커로 내보내는 방식이다. 그리고 RANC용 마이크는 노면소음이 제대로 상쇄되고 있는지를 지속적으로 모니터링해 디지털 신호처리장치가 소음 저감 효과를 높이도록 도와준다. 이 모든 과정은 소리보다 빠르게 이뤄져야 한다. 자동차의 실내공간에 따라 다르겠지만 보통 노면소음이 승객에게 닿기까지는 약 0.009초가 걸린다. 그러나 RANC가 진동과 소음을 파악해서 제어음을 만드는 데에는 불과 0.002초 밖에 걸리지 않는다. 거의 찰나에 가까운 시간 안에 실시간으로 소음을 측정하고 분석해 반대 위상의 소리를 만들어 주는 것이 바로 RANC의 핵심 기술이다. 특히 RANC는 기존의 흡음재와 ANC로 잡아내지 못했던 저주파 대의 노면소음을 3dB 저감 가능하다. 포장된 지 오래된 아스팔트 노면 및 교량의 연결부를 통한 부밍 소음 등을 효과적으로 제어할 수 있다.

참고자료

• 카폼넷, 〈타이어 노면소음과 바닥 주행소음 등 차량 풀방음 작업으로 해결해 보세요.〉, 《티스토리》, 2020-03-16
• 정형우 기자, 〈현대차, 세계 최초 노면소음억제 기술 RANC 상용화… No 소음시대 '성큼'〉, 《인더스트리뉴스》, 2019-11-11
• 〈현대차그룹의 세계 최초 능동형 노면소음 저감 기술, RANC〉, 《현대자동차그룹》, 2020-02-05

같이 보기

• 노면
• 소음

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