간단히 말해 +3의 진폭을 지닌 음파에는 -3 진폭의 음파를, 진폭이 -5인 음파에는 진폭 5의 음파를 대응시키면 두 음파가 합쳐져 진폭이 0인 상태가 이어지게 되는 것이다. 이처럼 두 음파가 서로를 상쇄하는 과정을
상쇄간섭이라고 한다.
역파장을 이용한 노면 소음 저감기술(RANC)
역파장은 파동의 형태로 전달되는 소리(소음)와 정반대의 파형을 지닌 음파를 말한다.
개요
역파장은 외부 소리를 상쇄하기 위해 소리를 디지털화하여 만들어낸 반대 파동을 말한다. 소리는 파동이기 때문에, 역 위상의 파동을 같은 시간에 발생시키면 파동은 서로 상쇄되어서 변위가 사라지게 할 수 있다. 이를 파동의 간섭이라고 하는데, 이러한 소리의 특성을 이용해서 역위상의 파동을 연산하고 쏘아내는 것을 통해서 소음을 상쇄할 수 있다.
이어폰이나 헤드폰은 바깥쪽에 외부 소음을 수집하는 마이크를 달아 마이크로 들어온 소음의 파동을 이어폰에 내장된 회로 칩이 실시간으로 분석해 반대 파동을 만들어 낸다. 이런 역파장을 일으켜 소리가 안들리는 것처럼 만든 기능이 노이즈캔슬링이다. 현재 기술로는 주변소리를 완전히 막을 수는 없지만 대부분의 노이즈 캔슬링 음향기기가 막을 수 있는 소리는 '반복되는 소음'이다.
현대자동차그룹은 노면 소음과 반대되는 음파를 만들어 소음을 줄이는 노면 소음 저감기술(RANC)을 개발했다. 기존에도 여러 자동차 제조자에서 엔진 소음을 줄이기 위해 액티브 노이즈 캔슬링 기술을 적용하였지만, 소음 쪽은 처음이다. RANC는 자동차 무게를 크게 늘리지 않으면서 효과적으로 소음 유입을 줄일 수 있는 기술로 기대를 모으고 있다.
상세
외부 소리를 상쇄하는 역파장을 만들기 위해서는 들려오는 소리가 마이크에 닿자마자 마이크에서 소리를 디지털 데이터화 하고 이 소리의 역파장의 소리를 연산하고 튜닝된 것에 맞춰서 도로 스피커로 내보내야 한다.
기계음과 같이 계속해서 들려오는 일정한 패턴의 소음이라면 쉽게 상쇄가 가능하다. 이전에 마이크에 거쳐 들어온 소리를 기준으로 다음에 들어올 소음을 예측하여 적절한 타이밍에 맞춰서 역파장을 생성해서 쏘아내는 연산을 하는 것이 가능하기 때문이다. 반면 짤막한 소음이나 실시간으로 변화하는 불규칙한 소음을 이 방법처럼 상쇄하면 소리가 지나간 다음에 역파장의 소리를 쏘게 된다. 상쇄시킬 소음 파장이 없는데 역파장의 소리를 쏘아낸 것이니 또 다른 소음을 생성한 꼴이 되는 것이다.
말 그대로 찰나간 잠깐 들려오는 불규칙적인 소리, 즉 사람의 말소리를 차단하기 위해서는 위의 방법으로는 불가능하고, 소리가 마이크에 닿은 때부터 연산을 시작해서 소리가 귀에 들어가기 이전 단계에서 이를 상쇄하는 역파장을 만들어내야 한다. 소리가 헤드폰 이어컵의 얇은 두께를 거쳐가는 그 짧은 시간 이내에 이 모든 과정을 완료하여야 가능한 일이다. 하지만 연산속도는 둘째 치고 당장 소리를 재생하는 스피커나 드라이버만 보더라도 드라이버 재질의 물성이 관여할 수밖에 없고, 그 진동의 전파 속도 등을 감안하면 마이크에서 찰나간 들려온 소리를 실질적으로 차단하기는 쉽지 않다. 다만 기술 발전으로 연산 속도 등에서 큰 개선이 있었던지라, 최근 출시되는 제품들은 일상에서 접할 만한 대부분의 소음을 지속시간이 짧더라도 상당히 잘 캔슬해낸다.
참고자료
같이 보기
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