층간소음 능동제어 기술 및 상용화 시스템 개발

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확장요약문

최근 공동주택 층간소음 사회적 문제를 해결하기 위해 기존의 건축적 범위를 넘어선 다각적 대안이 모색되고 있으며, 과거 기술적 한계로 여겨졌던 영역에서도 혁신적인 소음 저감 연구개발이 시도되고 있다. 본 연구에서는 지난 3 년간 전자적인 기법을 접목하여, 기존 건축 기술로는 제어가 까다로워 층간소음 민원의 주원인이 되었던 저주파 중심의 중량충격음을 획기적으로 저감할 수 있는 능동소음제어(Active Noise Control, ANC) 기술을 개발하였다. 특히, 이어폰∙헤드폰 및 차량에 상용화되었으나 귀 내부나 주변부 국소영역에서만 유효한 노이즈캔슬링 기법의 한계를 극복하고, 넓은 주거공간 전체의 소음을 저감할 수 있는 ‘광역공간 능동소음 균일제어 기술 및 시스템’을 개발하여 그 성능을 확보하였다. 세부적으로는 감지센서, 오차마이크, 스피커, 제어기 등 핵심 요소장치 개발을 비롯하여 Filtered-x LMS 제어 알고리즘 및 제어 로직 설계, 저지연 고속 신호처리 연구, 가상마이크 기법 기반의 공간 균일 제어 구현, 실시간 적응형 파일럿 제어시스템 개발, 천장 형태별(평천장형∙우물천장형) 매립형 제어장치의 성능 연구 및 위치∙수량∙배열 최적화 등을 수행하였다. 또한, 공간 제어 유형을 공간 전체를 대상으로 하는 ‘광역공간 균일제어’와 소파, 데스크, 침대헤드 등 특정 구역을 타깃으로 하는 ‘국부공간 집중제어’의 2 가지 유형을 개발하여 검증을 진행하였다. 광역공간 제어의 균일성 검증을 위해 세대 거실 내 바닥충격음 공인평가 5 개 지점을 포함한 총 25 개 지점에 걸쳐 측정 및 제어성능을 평가하였다. 그 결과, 30~500Hz 대역의 협대역 음향 스펙트럼 분석에서 평천장형은 평균 7.6dB, 그리고 우물천장형은 평균 8.1dB 소음 저감 효과를 확인하였으며, 일부 주파수 대역에서는 15dB 이상의 높은 성능을 달성하였다. 아울러 50~630Hz 구간 1/3 옥타브 밴드 중량충격음 평가 결과, 바닥등급 기준 최대 2 개 등급 개선 성능을 입증하였다. 본 연구를 통해 천장 형태 및 제어 유형별 천장 매립형 시스템의 성능 검증을 완료하였으며, 현재 상용화를 목표로 상품화 실증 및 시스템 고도화를 진행하고 있다.