KR101107148B1 - 철도차량용 능동 소음 제거장치 및 방법 - Google Patents

철도차량용 능동 소음 제거장치 및 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 철도차량용 능동 소음 제거장치 및 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 철도차량용 능동 소음 제거장치는 상기 철도차량에서 발생하는 아날로그 형태의 소음과 방송음을 포함하는 사운드를 수집하는 사운드 수집부, 상기 사운드 수집부가 수집한 아날로그 형태의 사운드를 디지털 데이터로 변환하는 아날로그 디지털 변환부, 상기 디지털 데이터에서 상기 방송음을 아날로그 디지털 변환한 방송음 데이터를 제거하는 방송음 데이터 제거부, 상기 방송음 데이터가 제거된 디지털 데이터와 반대 위상을 갖는 반대 위상 데이터를 생성하는 반대 위상 데이터 생성부, 상기 반대 위상 데이터를 아날로그 형태의 상쇄음으로 변환하는 디지털 아날로그 변환부 및 상기 아날로그 형태의 상쇄음을 출력하여 상기 아날로그 형태의 소음을 제거하는 소음 제거부를 포함하여 구성된다.
본 발명에 따르면, 철도차량의 운행 과정에서 발생하는 진동 등의 영향으로 인한 소음을 능동적이고 효율적으로 제거할 수 있는 효과가 있다.
Figure R1020090123093
철도차량, 소음, 방송음, 제거, 반대 위상

Description

철도차량용 능동 소음 제거장치 및 방법{ACTIVE NOISE CANCELLATION APPARATUS AND METHOD FOR RAILWAY CAR}
본 발명은 철도차량용 능동 소음 제거장치 및 방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 철도차량의 운행 과정에서 발생하는 진동 등의 영향으로 인한 소음을 능동적이고 효율적으로 제거할 수 있는 철도차량용 능동 소음 제거장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 철도차량의 운행 중에 발생하는 소음을 저감시키기 위하여 흡음재, 방음벽 등을 사용하여 물리적으로 소음을 차단하는 물리적 소음 격리방식이 사용되고 있다.
그러나 이러한 물리적 소음 격리방식에 따르면, 소음이 발생하는 여러 영역들에 일일이 흡음재나 방음벽을 설치해야 하기 때문에 비용적 측면에서 문제점이 있을 뿐만 아니라, 소음 저감의 효율적인 측면에서도 한계가 있다는 문제점이 있다.
철도차량의 운행 중에 발생하는 소음을 저감시키기 위한 다른 방식으로 소음 센서를 이용한 방식이 있다. 이 방식은 소음 센서를 통하여 소음이 발생하는 것을 감지한 경우, 내부 방송의 출력 이득(Gain)을 상승시키는 자동이득제어(Automatic Gain Control, AGC) 기법을 사용한다.
그러나 이러한 자동이득제어 기법을 이용한 소음 저감방식에 따르면, 발생하는 소음보다 더 큰 내부 방송을 실시함에 따라 2차 소음이 발생한다는 문제점과 승객의 가청율을 크게 저하시킨다는 문제점이 있다.
본 발명은 철도차량의 운행 과정에서 발생하는 진동 등의 영향으로 인한 소음을 능동적이고 효율적으로 제거할 수 있는 철도차량용 능동 소음 제거장치 및 방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
보다 구체적으로, 본 발명은 철도차량의 객실 내부의 소음을 획기적으로 저감함으로써 승객의 실내 방송에 대한 가청율을 높이는 동시에, 객실 내부의 정숙성을 개선하는 것을 기술적 과제로 한다.
이러한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 철도차량용 능동 소음 제거장치는 상기 철도차량에서 발생하는 아날로그 형태의 소음과 방송음을 포함하는 사운드를 수집하는 사운드 수집부, 상기 사운드 수집부가 수집한 아날로그 형태의 사운드를 디지털 데이터로 변환하는 아날로그 디지털 변환부, 상기 디지털 데이터에서 상기 방송음을 아날로그 디지털 변환한 방송음 데이터를 제거하는 방송음 데이터 제거부, 상기 방송음 데이터가 제거된 디지털 데이터와 반대 위상을 갖는 반대 위상 데이터를 생성하는 반대 위상 데이터 생성부, 상기 반대 위상 데이터를 아날로그 형태의 상쇄음으로 변환하는 디지털 아날로그 변환부 및 상기 아날로그 형태의 상쇄음을 출력하여 상기 아날로그 형태의 소음을 제거하는 소음 제거부를 포함하여 구성된다.
상기 소음 제거부가 상기 아날로그 형태의 소음을 제거한 후 상기 철도차량에서 발생하는 아날로그 형태의 소음과 방송음을 포함하는 사운드를 재수집하여 상기 아날로그 디지털 변환부로 피드백하는 사운드 재수집/피드백부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 철도차량용 능동 소음 제거방법은 상기 철도차량에서 발생하는 아날로그 형태의 소음과 방송음을 포함하는 사운드를 수집하는 사운드 수집단계, 상기 사운드 수집단계에서 수집한 아날로그 형태의 사운드를 디지털 데이터로 변환하는 아날로그 디지털 변환단계, 상기 디지털 데이터에서 상기 방송음을 아날로그 디지털 변환한 방송음 데이터를 제거하는 방송음 데이터 제거단계, 상기 방송음 데이터가 제거된 디지털 데이터와 반대 위상을 갖는 반대 위상 데이터를 생성하는 반대 위상 데이터 생성단계, 상기 반대 위상 데이터를 아날로그 형태의 상쇄음으로 변환하는 디지털 아날로그 변환단계 및 상기 아날로그 형태의 상쇄음을 출력하여 상기 아날로그 형태의 소음을 제거하는 소음 제거단계를 포함하여 구성된다.
상기 소음 제거단계 이후 상기 철도차량에서 발생하는 아날로그 형태의 소음과 방송음을 포함하는 사운드를 재수집하여 상기 아날로그 디지털 변환단계로 피드백하는 사운드 재수집/피드백 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 철도차량의 운행 과정에서 발생하는 진동 등의 영향으로 인한 소음을 능동적이고 효율적으로 제거할 수 있는 철도차량용 능동 소음 제거장 치 및 방법이 제공되는 효과가 있다.
보다 구체적으로, 철도차량의 객실 내부의 소음을 획기적으로 저감함으로써 승객의 실내 방송에 대한 가청율을 높이는 동시에, 객실 내부의 정숙성을 개선할 수 있는 철도차량용 능동 소음 제거장치 및 방법이 제공되는 효과가 있다.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 철도차량용 능동 소음 제거장치를 나타낸 도면이고, 도 2는 그 기본적인 동작 원리를 나타낸 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 철도차량용 능동 소음 제거장치는 사운드 수집부(10), 아날로그 디지털 변환부(20), 방송음 데이터 제거부(30), 반대 위상 데이터 생성부(40), 디지털 아날로그 변환부(50), 증폭기(60), 소음 제거부(70) 및 사운드 재수집/피드백부(80)를 포함하여 구성된다.
사운드 수집부(10)는 철도차량의 운행과 관련하여 철도차량에서 발생하는 아날로그 형태의 소음과 방송음을 포함하는 사운드를 수집하는 수단이다. 예를 들어, 이 사운드 수집부(10)는 철도차량의 객실에 설치될 수 있으며, 이 사운드 수집부(10)를 통하여 객실 내부의 아날로그 형태의 모든 사운드가 수집된다. 이 사운드에는 철도차량의 운행 중에 발생하는 진동에 의한 소음, 기타 승객에 의해 발생하 는 소음 등이 포함될 수 있다. 이하에서는 방송음을 제외한 모든 사운드를 소음으로 정의한다.
아날로그 디지털 변환부(20)는 사운드 수집부(10)가 수집한 아날로그 형태의 사운드를 디지털 데이터로 변환하는 수단이다. 이 아날로그 디지털 변환부(20)가 출력하는 디지털 데이터에는 방송음 데이터와 소음 데이터가 포함되어 있다.
방송음 데이터 제거부(30)는 디지털 데이터에서 방송음 데이터를 제거하기 위한 수단이다. 앞서 설명한 바와 같이, 아날로그 디지털 변환부(20)가 출력하는 디지털 데이터에는 방송음 데이터와 소음 데이터가 포함되어 있다. 본 실시 예에 따라 최종적으로 제거되는 대상은 소음이므로, 방송음 데이터 제거부(30)는 디지털 데이터에서 방송음 데이터를 제거한 후 남은 소음 데이터만을 후술하는 반대 위상 데이터 생성부(40)로 전달한다.
반대 위상 데이터 생성부(40)는 방송음 데이터 제거부(30)로부터 방송음 데이터가 제거된 디지털 데이터를 전달받아, 이 방송음 데이터가 제거된 디지털 데이터 즉, 소음 데이터와 반대 위상을 갖는 반대 위상 데이터를 생성한다.
디지털 아날로그 변환부(50)는 반대 위상 데이터 생성부(40)로부터 전달받은 반대 위상 데이터를 아날로그 형태의 상쇄음으로 변환한다. 이 디지털 아날로그 변환부(50)가 출력하는 아날로그 형태의 상쇄음은 앞서 설명한 사운드 수집부(10)가 수집한 아날로그 형태의 소음과 반대 위상을 갖는다.
증폭기(60)는 디지털 아날로그 변환부(50)로부터 전달받은 아날로그 형태의 상쇄음을 기 설정된 레벨로 증폭하기 위한 수단이다.
소음 제거부(70)는 아날로그 형태의 상쇄음을 출력하여 아날로그 형태의 소음을 제거하는 수단이다. 예를 들어, 이 소음 제거부(70)는 객실 내부에 설치된 라우드 스피커(Loud Speaker)일 수 있다.
사운드 재수집/피드백부(80)는 소음 제거부(70)가 아날로그 형태의 소음을 제거한 후 철도차량에서 발생하는 아날로그 형태의 소음과 방송음을 포함하는 사운드를 재수집하여 아날로그 디지털 변환부(20)로 피드백하기 위한 수단이다. 사운드 재수집/피드백부(80)가 사운드를 재수집하여 아날로그 디지털 변환부(20)로 이 재수집된 사운드를 피드백하면, 앞서 설명한 아날로그 디지털 변환부(20), 방송음 데이터 제거부(30), 반대 위상 데이터 생성부(40), 디지털 아날로그 변환부(50), 증폭기(60) 및 소음 제거부(70)의 동작이 반복된다. 이에 따라, 방송음 데이터 제거부(30) 및 반대 위상 데이터 생성부(40)의 동작에 따라 발생하는 시간 지연(Time Delay)에 의한 오차를 보정할 수 있게 된다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 철도차량용 능동 소음 제거방법을 나타낸 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 철도차량용 능동 소음 제거방법은 사운드 수집단계(S10), 아날로그 디지털 변환단계(S20), 방송음 데이터 제거단계(S30), 반대 위상 데이터 생성단계(S40), 디지털 아날로그 변환단계(S50), 소음 제거단계(S60) 및 사운드 재수집/피드백 단계(S70)를 더 포함하여 구성된다.
<사운드 수집단계(S10)>
사운드 수집단계(S10)에서는, 철도차량에서 발생하는 아날로그 형태의 소음과 방송음을 포함하는 사운드를 수집한다. 이 사운드 수집단계(S10)에서 수집된 사운드에는 객실 내부의 아날로그 형태의 모든 사운드가 포함되어 있다. 보다 구체적으로, 이 사운드에는 철도차량의 운행 중에 발생하는 진동에 의한 소음, 기타 승객에 의해 발생하는 소음 등이 포함될 수 있다. 이하에서는 방송음을 제외한 모든 사운드를 소음으로 정의한다.
<아날로그 디지털 변환단계(S20)>
아날로그 디지털 변환단계(S20)에서는, 사운드 수집단계(S10)에서 수집한 아날로그 형태의 사운드를 디지털 데이터로 변환한다. 이 아날로그 디지털 변환단계(S20)를 거쳐 출력하는 디지털 데이터에는 방송음 데이터와 소음 데이터가 포함되어 있다.
<방송음 데이터 제거단계(S30)>
방송음 데이터 제거단계(S30)에서는, 아날로그 디지털 변환단계(S20)를 거쳐 전달받은 디지털 데이터에서 방송음 데이터를 제거한다. 앞서 설명한 바와 같이, 아날로그 디지털 변환단계(S20)에서 출력하는 디지털 데이터에는 방송음 데이터와 소음 데이터가 포함되어 있다. 본 실시 예에 따라 최종적으로 제거되는 대상은 소음이므로, 방송음 데이터 제거단계(S30)는 디지털 데이터에서 방송음 데이터를 제거한 후 남은 소음 데이터만을 후술하는 반대 위상 데이터 생성단계(S40)로 전달한다.
<반대 위상 데이터 생성단계(S40)>
반대 위상 데이터 생성단계(S40)에서는, 방송음 데이터가 제거된 디지털 데이터와 반대 위상을 갖는 반대 위상 데이터를 생성한다. 보다 구체적으로, 반대 위상 데이터 생성단계(S40)는 방송음 데이터 제거단계(S30)로부터 방송음 데이터가 제거된 디지털 데이터를 전달받아, 이 방송음 데이터가 제거된 디지털 데이터 즉, 소음 데이터와 반대 위상을 갖는 반대 위상 데이터를 생성한다.
<디지털 아날로그 변환단계(S50)>
디지털 아날로그 변환단계(S50)에서는, 반대 위상 데이터 생성단계(S40)로부터 전달받은 반대 위상 데이터를 아날로그 형태의 상쇄음으로 변환한다.
<소음 제거단계(S60)>
소음 제거단계(S60)에서는, 아날로그 형태의 상쇄음을 출력하여 아날로그 형태의 소음을 제거한다. 앞서 설명한 디지털 아날로그 변환단계(S50)에서 출력하는 아날로그 형태의 상쇄음은 사운드 수집단계(S10)에서 수집한 아날로그 형태의 소음과 반대 위상을 갖는다. 이에 따라, 객실 내부의 소음은 상쇄음에 의해 상쇄되어 제거된다.
<사운드 재수집/피드백 단계(S70)>
사운드 재수집/피드백 단계(S70)에서는, 소음 제거단계(S60) 이후에 철도차량에서 발생하는 아날로그 형태의 소음과 방송음을 포함하는 사운드를 재수집하여 아날로그 디지털 변환단계(S20)로 피드백한다. 사운드 재수집/피드백 단계(S70)에서 사운드를 재수집하여 아날로그 디지털 변환단계(S20)로 이 재수집된 사운드를 피드백하면, 앞서 설명한 아날로그 디지털 변환단계(S20), 방송음 데이터 제거단 계(S30), 반대 위상 데이터 생성단계(S40), 디지털 아날로그 변환단계(S50) 및 소음 제거단계(S60)의 동작이 반복된다. 이에 따라, 방송음 데이터 제거단계(S30) 및 반대 위상 데이터 생성단계(S40)의 동작에 따라 발생하는 시간 지연(Time Delay)에 의한 오차를 보정할 수 있게 된다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 철도차량의 운행 과정에서 발생하는 진동 등의 영향으로 인한 소음을 능동적이고 효율적으로 제거할 수 있는 철도차량용 능동 소음 제거장치 및 방법이 제공되는 효과가 있다.
보다 구체적으로, 철도차량의 객실 내부의 소음을 획기적으로 저감함으로써 승객의 실내 방송에 대한 가청율을 높이는 동시에, 객실 내부의 정숙성을 개선할 수 있는 철도차량용 능동 소음 제거장치 및 방법이 제공되는 효과가 있다.
이상에서 본 발명에 대한 기술사상을 첨부도면과 함께 서술하였지만 이는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 철도차량용 능동 소음 제거장치를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 철도차량용 능동 소음 제거장치의 동작 원리를 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 철도차량용 능동 소음 제거방법을 나타낸 도면이다.
***** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *****
10: 사운드 수집부
20: 아날로그 디지털 변환부
30: 방송음 데이터 제거부
40: 반대 위상 데이터 생성부
50: 디지털 아날로그 변환부
60: 증폭기
70: 소음 제거부
80: 사운드 재수집/피드백부
S10: 사운드 수집단계
S20: 아날로그 디지털 변환단계
S30: 방송음 데이터 제거단계
S40: 반대 위상 데이터 생성단계
S50: 디지털 아날로그 변환단계
S60: 소음 제거단계
S70: 사운드 재수집/피드백 단계

Claims (4)

  1. 철도차량용 능동 소음 제거장치에 있어서,
    상기 철도차량에서 발생하는 아날로그 형태의 소음과 방송음을 포함하는 사운드를 수집하는 사운드 수집부;
    상기 사운드 수집부가 수집한 아날로그 형태의 사운드를 디지털 데이터로 변환하는 아날로그 디지털 변환부;
    상기 디지털 데이터에서 상기 방송음을 아날로그 디지털 변환한 방송음 데이터를 제거하는 방송음 데이터 제거부;
    상기 방송음 데이터가 제거된 디지털 데이터와 반대 위상을 갖는 반대 위상 데이터를 생성하는 반대 위상 데이터 생성부;
    상기 반대 위상 데이터를 아날로그 형태의 상쇄음으로 변환하는 디지털 아날로그 변환부;
    상기 아날로그 형태의 상쇄음을 출력하여 상기 아날로그 형태의 소음을 제거하는 소음 제거부; 및
    상기 소음 제거부가 상기 아날로그 형태의 소음을 제거한 후 상기 철도차량에서 발생하는 아날로그 형태의 소음과 방송음을 포함하는 사운드를 재수집하여 상기 아날로그 디지털 변환부로 피드백하는 사운드 재수집/피드백부를 포함하는, 철도차량용 능동 소음 제거장치.
  2. 삭제
  3. 철도차량용 능동 소음 제거방법에 있어서,
    상기 철도차량에서 발생하는 아날로그 형태의 소음과 방송음을 포함하는 사운드를 수집하는 사운드 수집단계;
    상기 사운드 수집단계에서 수집한 아날로그 형태의 사운드를 디지털 데이터로 변환하는 아날로그 디지털 변환단계;
    상기 디지털 데이터에서 상기 방송음을 아날로그 디지털 변환한 방송음 데이터를 제거하는 방송음 데이터 제거단계;
    상기 방송음 데이터가 제거된 디지털 데이터와 반대 위상을 갖는 반대 위상 데이터를 생성하는 반대 위상 데이터 생성단계;
    상기 반대 위상 데이터를 아날로그 형태의 상쇄음으로 변환하는 디지털 아날로그 변환단계;
    상기 아날로그 형태의 상쇄음을 출력하여 상기 아날로그 형태의 소음을 제거하는 소음 제거단계; 및
    상기 소음 제거단계 이후 상기 철도차량에서 발생하는 아날로그 형태의 소음과 방송음을 포함하는 사운드를 재수집하여 상기 아날로그 디지털 변환단계로 피드백하는 사운드 재수집/피드백 단계를 포함하는, 철도차량용 능동 소음 제거방법.
  4. 삭제
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